CN109782195B - 一种抗噪声干扰的感应线圈磁场测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗噪声干扰的感应线圈磁场测量系统，该磁场测量系统包括主体设备：加速器磁铁、感应线圈、感应线圈电缆、积分器，还包括远程控制设备：工控机和其它磁场测量控制元件、以及显示屏；所述感应线圈放置在加速器磁铁内，并通过电缆与积分器连接，所述积分器和所述其它磁场测量控制元件分别采用线缆与工控机相连进行远程控制；其特征在于：各主体设备以及产生较强电磁干扰的远程控制设备均单独进行良好地接地处理，并采用屏蔽机柜屏蔽电磁波干扰。本发明实现了在在无环境电磁屏蔽的电磁干扰较大房间内，能够有效降低感应线圈感生噪声干扰电压，提高了磁场测量的精度，降低了感应线圈磁场测量对环境电磁屏蔽的要求。
Description
技术领域
本发明属于磁场测量技术领域，尤其涉及一种抗噪声干扰的感应线圈磁场测量系统。
背景技术
感应线圈在磁场中运动感生出电动势，通过测量电动势随时间的积分值可以得到磁场的变化量。感应线圈法需要配套积分器进行磁场测量，是一种高精度的磁场测量方法，测量磁场范围广，广泛用于各种磁铁或加速器的磁场测量。
在磁铁磁场测量领域，有时需要的磁场测量相对精度好于10-4，对应要求感应线圈感生的电压测量精度在μV量级，测量结果极容易受到外部电信号噪声的干扰。因而，高精度的磁铁磁场测量往往需要在恒温、洁净和接地良好的密闭房间内开展，此时房间内环境稳定，电磁干扰小，磁场测量精度可以达到10-4～10-5水平。而在场地条件较差的环境下，电磁干扰导致感应线圈感应到大量的噪声电压信号，往往无法满足物理设计要求的好于10-4的测量精度。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种感应线圈磁场测量的抗噪声干扰处理方法，目的是解决电磁干扰较大房间内采用感应线圈进行磁铁磁场测量时电压信号噪声较大的问题。
本发明为解决其技术问题，采用以下技术方案：
一种抗噪声干扰的感应线圈磁场测量系统，该磁场测量系统包括主体设备：加速器磁铁、感应线圈、感应线圈电缆、积分器，还包括远程控制设备：工控机和其它磁场测量控制元件、以及显示屏；所述感应线圈放置在加速器磁铁内，并通过电缆与积分器连接，所述积分器和所述其它磁场测量控制元件分别采用线缆与工控机相连进行远程控制；其特点是：各主体设备以及产生较强电磁干扰的远程控制设备均单独进行良好地接地处理，并采用屏蔽机柜屏蔽电磁波干扰。
所述加速器磁铁单独进行良好接地；
所述积分器放置在屏蔽机柜内，该积分器外壳与屏蔽机柜相连，屏蔽机柜单独进行良好接地；
所述感应线圈探头电缆配带外屏蔽层，并与积分器外壳相连；
所述工控机主机和其它磁场测量控制元件放置在另一个屏蔽机柜内，屏蔽机柜外壳单独进行良好接地；工控机主机与屏蔽机柜外的显示器相连，通过显示器进行磁场测量的远程控制。
本发明的优点效果
1、本发明通过采用将磁场测量主体设备接地、将磁场测量主体设备放置在接地良好的几乎密闭空间内、将产生强磁干扰的其它设备也放置良好的屏蔽柜内、将测量电缆配带外屏蔽层等方法，实现了在在无环境电磁屏蔽的电磁干扰较大房间内，能够有效降低感应线圈感生噪声干扰电压，提高了磁场测量的精度，降低了感应线圈磁场测量对环境电磁屏蔽的要求。
2、本发明克服了本领域长期以来的偏见，即：要求磁场测量相对精度好于10-4，必须要在恒温、洁净和接地良好的密闭房间内开展的偏见，提出了一种适应电磁干扰较大房间内的新的磁场测量方法，有效降低了感应线圈磁场测量的试验成本和提高了试验场地的随机性和适应性。
附图说明
图1为本发明感应线圈磁场测量的抗噪声干扰处理方案；
图2为本发明中积分器线圈静止情况下测得的噪声电压；
图中：1-加速器磁铁；2-感应线圈；3-积分器；4-工控机主机；5-其它磁场测量控制元件；6-工控机显示屏；7-感应线圈电缆；8-感应线圈探头电缆外屏蔽层；9-屏蔽机柜1；10-屏蔽机柜2；11-加速器接地；12-屏蔽机柜1接地；13-屏蔽机柜2接地；14-积分器与屏蔽机柜连接线；
图2上：加速器磁铁不接地、无屏蔽机柜情况下积分器测得的电压采样；
图2下：加速器磁铁接地、增加屏蔽机柜并接地情况下积分器测得的电压采样；
具体实施方式
发明原理
1、采用感应线圈进行磁场测量的原理，如图1所示，感应线圈磁场测量方法采用电磁感应原理进行磁场测量，感应线圈2在磁场中运动产生电动势V，积分器3通过电缆8连接测量感应线圈两端的电压，并对电压进行时间积分，获得磁场变化值,可用公式表示为：
ΔB＝∫Vdt/S
其中，ΔB为测量磁场差值，V为感应线圈感生电压，t为时间，S为感应线圈的面积。
2、电磁干扰对磁场测量的影响
外部电磁干扰对磁场测量的影响来自于两方面:(1)其它电设备运行产生的电磁波会由感应线圈探测到，感应线圈类似于天线将会感生出电动势，被积分器测量到；(2)积分器外壳、线圈电缆，加速器磁铁、其它设备金属表面和大地等会形成电容，在电磁场环境下激发出电荷变化，影响积分器的测量结果。
3、感应线圈磁场测量抗干扰处理的原理
A、主体设备均放在密闭空间内。感应线圈2、连接电缆7和积分器3组成磁场测量的主体设备。加速器磁铁1接地，积分器3放置在接地的密闭电磁屏蔽机柜9内、电缆7带屏蔽层8与积分器3外壳相连并与屏蔽柜9外柜相连，意味着主体设备均放置在接地良好的几乎密闭空间内，减少外部电磁波对主体设备的影响。
B、此外，磁场测量相关的工控机主机4、其它磁场测量控制元件5等产生较强电磁干扰，放置在接地良好的另一个屏蔽机柜10内，仅留显示器进行远程控制，可以大幅降低房间内的电磁干扰。
基于以上发明原理，本发明设计了一种抗噪声干扰的感应线圈磁场测量系统。
一种抗噪声干扰的感应线圈磁场测量系统如图1所示，该磁场测量系统包括主体设备：加速器磁铁1、感应线圈2、感应线圈电缆7、积分器3，还包括远程控制设备：工控机4和其它磁场测量控制元件5、以及显示屏6；所述感应线圈2放置在加速器磁铁1内，并通过电缆7与积分器3连接，所述积分器3和所述其它磁场测量控制元件5分别采用线缆7与工控机4相连进行远程控制；其特点是：各主体设备以及产生较强电磁干扰的远程控制设备均单独进行良好地接地处理，并采用屏蔽机柜屏蔽电磁波干扰。
所述加速器磁铁1单独进行良好接地，见图1的加速器接地11；
所述积分器3放置在屏蔽机柜9内，该积分器3外壳与屏蔽机柜9相连，屏蔽机柜9单独进行良好接地，如图1的屏蔽机柜接地12以及积分器与屏蔽机柜连接线14；
所述感应线圈探头电缆7配带外屏蔽层8，并与积分器3外壳相连，见图1的感应线圈探头电缆外屏蔽层8连接积分器3；
所工控机主机4和其它磁场测量控制元件5放置在另一个屏蔽机柜10内，屏蔽机柜10外壳单独进行良好接地，见图1的屏蔽机柜2接地13；
所述工控机主机4与屏蔽机柜外的显示连6相连，通过显示器进行磁场测量的远程控制。
本发明实施例效果如图2所示，图2上图为加速器磁铁不接地、无屏蔽机柜情况下积分器测得的电压采样；图2下图为加速器磁铁接地、增加屏蔽机柜并接地情况下积分器测得的电压采样。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例。
Claims (1)
1.一种抗噪声干扰的感应线圈磁场测量系统，该磁场测量系统包括主体设备：加速器磁铁、感应线圈、感应线圈电缆、积分器，还包括远程控制设备：工控机和其它磁场测量控制元件、以及显示屏；所述感应线圈放置在加速器磁铁内，并通过电缆与积分器连接，所述积分器和所述其它磁场测量控制元件分别采用线缆与工控机相连进行远程控制；其特征在于：各主体设备以及产生较强电磁干扰的远程控制设备均单独进行良好地接地处理，并采用屏蔽机柜屏蔽电磁波干扰；
所述主体设备包括积分器和感应线圈，所述积分器放置在屏蔽机柜内，该积分器外壳与屏蔽机柜相连，屏蔽机柜单独进行良好接地；所述感应线圈探头电缆带外屏蔽层，并与积分器外壳相连；
所述产生较强电磁干扰的远程控制设备包括加速器磁铁、工控机主机和其它磁场测量控制元件，所述加速器磁铁单独进行良好接地；所工控机主机和其它磁场测量控制元件放置在另一个屏蔽机柜内，屏蔽机柜外壳单独进行良好接地；工控机主机与屏蔽机柜外的显示器相连，通过显示器进行磁场测量的远程控制。
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