CN111564092A - 一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，它包括底座及其镂空凹槽、长方形凹槽、旋转测量板、支撑旋转测量板的中心转轴、第一转轴支座、第二轴承支座、转动手柄、探测线圈、单片机和显示屏；底座表面设有镂空凹槽；长方形凹槽分为第一长方形凹槽和第二长方形凹槽；其特征在于：在底座中心两侧分别有第一转轴支座、第二转轴支座；第一长方形凹槽的两侧分别设有贯穿的螺纹孔；所述的底座上还设有用于带动第一长方形凹槽移动的传动装置；本发明通过旋转测量板可测量单个载流圆线圈附近全空间的磁场，也可探测两个及以上载流圆线圈多种组合形成的空间磁场的分布，完成两个相同载流圆线圈间的不同角度、不同间距的合成磁场的测量。

Description

一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪

技术领域

本发明涉及一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪。

背景技术

在高校现有的磁场测量仪器只能测量单个圆形载流线圈中心轴平面附近的磁场或者亥姆霍兹线圈中心平面的匀强磁场，可探测区域固定、不能随意机动调节，测量结果只能通过毫伏表读取，误差较大且不方便，大大限制了学生对全空间磁场分布的探索和理解，另外，现有的磁场测量仪器需要手动去移动线圈，从而导致移动距离不精准，使得测量数据有偏差，测量的结果也无法通过显示屏直接显示。

发明内容

针对以上所述，本发明的目的在于提供空间磁场描绘仪，以解决上述问题的至少一个方面。

为了实现本发明的目的所采用的技术方案是：一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，它包括底座及其镂空凹槽、长方形凹槽、旋转测量板、支撑旋转测量板的中心转轴、第一转轴支座、第二轴承支座、转动手柄、探测线圈、单片机和显示屏；所述的底座表面设有镂空凹槽，在该镂空凹槽的一端设有均匀分布的四个圆孔；所述的长方形凹槽分为第一长方形凹槽和第二长方形凹槽；所述的第二长方形凹槽底部设有两个圆孔，第二长方形凹槽底部的两个个圆孔的间距与底座上四个圆孔中任意相邻的两个圆孔的间距相等；其特征在于：在底座中心两侧分别有第一转轴支座、第二转轴支座；所述的中心转轴由底座中部两侧的第一转轴支座和第二转轴支座支撑固定连接在底座的两侧，中心转轴固定连接着旋转测量板；所述的转动手柄连接着中心转轴的端部；所述的旋转测量板固定在中心转轴上；所述的第一长方形凹槽的两侧分别设有贯穿的螺纹孔；所述的底座上还设有用于带动第一长方形凹槽移动的传动装置，所述的传动装置包括步进电机、丝杆、轴承、轴承支座和正反转控制开关，所述的步进电机、丝杆和轴承分别设有两个，步进电机分别固定在底座边缘镂空槽的两侧，所述的丝杆一端连接着步进电机的输出端，另一端连接着轴承，丝杆与第一长方形凹槽两端的螺纹孔配合连接，所述的轴承固定在轴承支座上，所述的轴承支座固定在底座表面，所述的正反转控制开关电性连接着步进电机；所述的探测线圈电性连接着单片机，单片机电性连接着显示屏，单片机把测量结果通过与之相连的显示屏显示出来，单片机将测量值储存在电脑里，并应用 MATLAB绘图软件绘出测量区域磁场空间分布曲线。

进一步，所述的传动装置还包括刻度杆，所述的刻度杆固定在丝杆的侧边，与丝杆位于同一水平高度，刻度杆上均匀的设有距离刻度。

进一步，所述的第二长方形凹槽底面上的圆孔与底座上四个圆孔中任意相邻的两个圆孔通过螺栓连接。

进一步，所述的旋转测量板呈Γ字型，在旋转测量板表面设有规则排布的多个圆孔，旋转测量板靠近第二转轴支座的位置设有向上延伸的槽。

进一步，所述的底座与测量板采用透明亚力克板制成。

进一步，所述的底座的底面设有四个脚垫。

进一步，所述的脚垫分别位于底座的四个角边。

进一步，还包括多个相同圆线圈、探测线圈和单片机及其显示屏。

进一步，所述的圆线圈连接着电源，所述的探测线圈连接着单片机及其显示屏。

本发明的有益效果：本测量仪采用亚克力透明板，外观设计美观，用量少造价低，结构精巧简单，各部分独立，可组装拆卸，一旦有部分损坏，只可更换损坏部分，就可重新使用，从而可延长本仪器使用寿命，节约成本；该仪器占用空间小，不使用时，还可拆卸下来，化整为零，分类存放，极大节省仪器存放空间；该测量仪可充分发挥其机动灵活的特性，即通过旋转测量板可测量单个载流圆线圈附近全空间的磁场，也可探测两个及以上载流圆线圈多种组合形成的空间磁场的分布，完成两个相同载流圆线圈间的不同角度、不同间距的合成磁场的测量，测量丰富灵活多样，并将测量结果通过单片机显示屏显示出来，通过单片机储存在电脑中的测量值，再运用MATLAB绘图软件描绘出空间磁场分布曲线，从而更加直观准确的显示出测量结果，且该装置可通过传动装来带动第一长方形凹槽的移动，不需要通过手动调节，还能通过刻度杆查看第一长方形凹槽移动的距离，从而大大的增加测量的精准性。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为底座结构示意图。

图3为传动装置结构示意图。

图4为第一长方形凹槽结构示意图。

图中，1-圆线圈,2-旋转测量板,3-中心转轴、4-第二长方形凹槽,5-第一长方形凹槽,6-刻度杆、7-传动装置、8-底板,9-转动手柄，10-第一转轴支座，11- 镂空凹槽,12-圆孔，13-脚垫，14-步进电机，15-轴承、16-丝杆、17-轴承支座、 18-螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1、图2、图3、图4示意性的显示了本发明一种实施方式的空间磁场描绘仪的结构。

如图1、图2、图3、图4所示，一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，它包括底座及其镂空凹槽、长方形凹槽、旋转测量板、支撑旋转测量板的中心转轴、第一转轴支座、第二轴承支座、转动手柄、探测线圈、单片机和显示屏；所述的底座表面设有镂空凹槽，在该镂空凹槽的一端设有均匀分布的四个圆孔；所述的长方形凹槽分为第一长方形凹槽和第二长方形凹槽；所述的第二长方形凹槽底部设有两个圆孔，第二长方形凹槽底部的两个个圆孔的间距与底座上四个圆孔中任意相邻的两个圆孔的间距相等；其特征在于：在底座中心两侧分别有第一转轴支座、第二转轴支座；所述的中心转轴由底座中部两侧的第一转轴支座和第二转轴支座支撑固定连接在底座的两侧，中心转轴固定连接着旋转测量板；所述的转动手柄连接着中心转轴的端部；所述的旋转测量板固定在中心转轴上；所述的第一长方形凹槽的两侧分别设有贯穿的螺纹孔；所述的底座上还设有用于带动第一长方形凹槽移动的传动装置，所述的传动装置包括步进电机、丝杆、轴承、轴承支座和正反转控制开关，所述的步进电机、丝杆和轴承分别设有两个，步进电机分别固定在底座边缘镂空槽的两侧，所述的丝杆一端连接着步进电机的输出端，另一端连接着轴承，丝杆与第一长方形凹槽两端的螺纹孔配合连接，所述的轴承固定在轴承支座上，所述的轴承支座固定在底座表面，所述的正反转控制开关电性连接着步进电机；所述的探测线圈电性连接着单片机，单片机电性连接着显示屏，单片机把测量结果通过与之相连的显示屏显示出来，单片机将测量值储存在电脑里，并应用MATLAB绘图软件绘出测量区域磁场空间分布曲线。

如图1、图3、图4所示，所述的第一长方形凹槽与丝杆配合连接，丝杆与步进电机连接，从而步进电机的转动带动丝杆的转动，丝杆的转动带动第一长方形凹槽在丝杆上左、右移动，进而调节第一长方形凹槽上的亥姆霍兹线圈的位置。

如图1、图3、图4所示，所述的正反转控制开关电性连接着步进电机，从而调节正反转控制开关而控制步进电机的正、反转。

如图1、图3、图4所示，所述的第二长方形凹槽底部的圆孔与底座上四个圆孔中任意相邻的两个圆孔之间通过螺栓依次连接并固定。

如图1、图3、图4所示，所述的传动装置还包括刻度杆，所述的刻度杆固定在丝杆的侧边，与丝杆位于同一水平高度，刻度杆上均匀的设有距离刻度；通过传动装置带动第一长方形凹槽移动时，可通过刻度杆查看第一长方形凹槽移动的距离，使得测量的数据更加精准。

如图1、图2所示，支撑脚上设有用于卡合支撑旋转测量板中心转轴的转轴支座的卡槽，从而便于旋转测量板的转轴支座卡合在支撑脚上，其支撑脚的高度大于凹槽的高度，从而将测量板悬空。

如图1、图2、图3、图4所示，还包括多个圆线圈、探测线圈和单片机及其显示屏。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的圆线圈通过导线连接电源；所述的探测线圈连接着单片机。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的圆线圈的下端置于第一或第二长方形凹槽中，第一长方形凹槽通过传动装置在镂空凹槽上滑动，第二长方形凹槽底部的两个圆孔与底座上四个圆孔中任意相邻的两个圆孔通过螺栓连接并固定。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的旋转测量板呈Γ型，使得圆线圈只能从测量板的一端套入，另一端避免圆线圈移动到测量板外

如图1、图2、图3、图4所示，所述的底座与旋转测量板和固定在旋转测量板一侧的中心转轴均采用透明亚力克板制成，从而降低本装置整体的重量，且透明的亚力克板便于使用者进行观察。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的底座的底面设有四个脚垫，所述的脚垫分别位于底座的四个角边。

如图1、图2、图3、图4所示，使用本发明时，将第二长方形凹槽通过螺栓连接在底座的镂空凹槽和圆孔上，第二长方形凹槽通过螺栓连接在底座四个圆孔中任意两个相邻圆孔上，将第一个圆线圈和第二个同轴圆线圈套过旋转测量板，将支撑旋转测量板中心转轴的转轴支座卡合在支撑脚的卡槽内，通过传动装置的转动来调节第一个圆线圈的长方形凹槽与两个同轴圆线圈的相对位置，通过本测量仪对两个圆线圈通电，使得这两个圆线圈产生磁场。

如图1、图2、图3、图4所示，对单个圆线圈、多个圆线圈共同在全空间的磁场分布进行探测时，通过螺丝第二长方形凹槽安装在底座的狭长镂空凹槽和圆孔内，并将第一个圆线圈和第二个圆线圈分别卡合在相对应的凹槽内，通过导线对各圆线圈输入合适的电压和电流，按动正反转控制开关从而带动步进电机和丝杆的转动，通过丝杆带动第一长方形凹槽移动，使得第一长方形凹槽内圆线圈与第二长方形凹槽内圆线圈两中心的间距为圆线圈半径的距离，即构成亥姆霍兹线圈，将探测线圈卡口依次置于该亥姆霍兹线圈位于旋转测量板上不同的圆孔内，转动探测线圈，使单片机显示屏出现最大值，依次将不同位置最大测量值储存在电脑中，应用MATLAB绘图软件，在电脑上依次绘出不同磁场的空间分布曲线。

如图1、图2、图3、图4所示，测量单个圆线圈的磁场时，将该圆线圈放置在第二长方形凹槽内，接通电源，用探测线圈测量位于该圆线圈中间位置的不同位置圆孔处磁场，通过单片机显示屏将该圆线圈的磁场测量值依次显示，通过电脑绘出磁场空间分布曲线。

如图1、图2、图3、图4所示，测量相隔一定距离的两个载流圆线圈的磁场或多个相隔一定距离的载流圆线圈共同产生的磁场时，将第二长方形凹槽连接在底板的圆孔内，多个第一长方形凹槽依次连接在传动装置的丝杆上，如待测圆线圈为两个或两个以上时，将其中一个圆线圈卡合在第一长方形凹槽内，其余圆线圈分别放置于不同的第一长方形凹槽内，相邻圆线圈间距及相邻第一长方形凹槽的间距根据实验需要调整为等距排布，用探测线圈对载流圆线圈之间的磁场进行测量。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的旋转测量板在不使用时，将测量板中心转轴与转轴支座分离，从而将测量板取出，便于测量板及底板的存放或携带。

如图1、图2、图3、图4所示，所述的单片机采用的是51单片机。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出至少一个变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，它包括底座及其镂空凹槽、长方形凹槽、旋转测量板、支撑旋转测量板的中心转轴、第一转轴支座、第二轴承支座、转动手柄、探测线圈、单片机和显示屏；所述的底座表面设有镂空凹槽，在该镂空凹槽的一端设有均匀分布的四个圆孔；所述的长方形凹槽分为第一长方形凹槽和第二长方形凹槽；所述的第二长方形凹槽底部设有两个圆孔，第二长方形凹槽底部的两个个圆孔的间距与底座上四个圆孔中任意相邻的两个圆孔的间距相等；其特征在于：在底座中心两侧分别有第一转轴支座、第二转轴支座；所述的中心转轴由底座中部两侧的第一转轴支座和第二转轴支座支撑固定连接在底座的两侧，中心转轴固定连接着旋转测量板；所述的转动手柄连接着中心转轴的端部；所述的旋转测量板固定在中心转轴上；所述的第一长方形凹槽的两侧分别设有贯穿的螺纹孔；所述的底座上还设有用于带动第一长方形凹槽移动的传动装置，所述的传动装置包括步进电机、丝杆、轴承、轴承支座和正反转控制开关，所述的步进电机、丝杆和轴承分别设有两个，步进电机分别固定在底座边缘镂空槽的两侧，所述的丝杆一端连接着步进电机的输出端，另一端连接着轴承，丝杆与第一长方形凹槽两端的螺纹孔配合连接，所述的轴承固定在轴承支座上，所述的轴承支座固定在底座表面，所述的正反转控制开关电性连接着步进电机；所述的探测线圈电性连接着单片机，单片机电性连接着显示屏，单片机把测量结果通过与之相连的显示屏显示出来，单片机将测量值储存在电脑里，并应用MATLAB绘图软件绘出测量区域磁场空间分布曲线。

2.根据权利要求1所述的一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，其特征在于：所述的传动装置还包括刻度杆，所述的刻度杆固定在丝杆的侧边，与丝杆位于同一水平高度，刻度杆上均匀的设有距离刻度。

3.根据权利要求1所述的一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，其特征在于：所述的第二长方形凹槽底面上的圆孔与底座上四个圆孔中任意相邻的两个圆孔通过螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，其特征在于：所述的旋转测量板呈Γ字型，在旋转测量板表面设有规则排布的多个圆孔，旋转测量板靠近第二转轴支座的位置设有向上延伸的槽。

5.根据权利要求1所述的一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，其特征在于：所述的底座与测量板采用透明亚力克板制成。

6.根据权利要求1所述的一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，其特征在于：所述的底座的底面设有四个脚垫。

7.根据权利要求6所述的一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，其特征在于：所述的脚垫分别位于底座的四个角边。

8.根据权利要求1所述的一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，其特征在于：还包括多个相同圆线圈、探测线圈和单片机及其显示屏。

9.根据权利要求8所述的一种可将测量信息显示的空间磁场描绘仪，其特征在于：所述的圆线圈连接着电源，所述的探测线圈连接着单片机及其显示屏。

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