CN111624542A - 一种脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法 - Google Patents

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    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices

Abstract

本发明公开了一种脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，方法包括：在脉冲磁场测量系统的线圈型磁场传感器B旁紧贴设置磁场环天线A，并在磁场环天线A接口处串联电阻R；向磁场环天线A注入幅度固定不变、频率可调的信号；调节注入信号的频率，并记录各频率对应的电阻R上的电流幅值以及测量系统的输出幅值，计算得测量系统的标定参数；判断标定参数最大值与最小值之比是否在预设阈值范围内，若是，输出两个值分别对应的频率构成的频率范围，反之剔除两个值对应的频率继续判断直至获得脉冲磁场测量系统正常工作的频率范围。本发明方法使得脉冲磁场测量系统频率响应的标定成本降低、操作简便、稳定性好、安全系数高，具有广泛的应用前景。

Description

一种脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法
技术领域
本发明属于脉冲磁场测量领域，特别涉及一种脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法。
背景技术
现如今电气设备在公共环境随处可见，因此电磁环境也变得越发复杂。脉冲磁场对电气设备的危害日益受到重视，为了评估脉冲磁场对敏感设备的风险，需要对脉冲磁场进行测量。针对脉冲磁场的测量可以采用霍尔效应测磁技术，霍尔效应定义了磁场强度与霍尔电压之间的关系，利用霍尔电压与外部磁场强度呈线性的比例关系可以进行电学、非电学以及磁场测量。但霍尔元件较脆弱，不能受到外在应力作用，且霍尔元件的工作温度范围较窄，适用性较差，所以一般采用电磁感应测磁技术。电磁感应测磁技术多用于近程测量和瞬态测量，具有原理简单、实现容易、测量磁场强度范围大、测量频率范围广、成本低的特点，因此电磁感应测磁技术在磁场测量中有着非常广泛的应用。
在脉冲磁场测量系统投入使用之前，需要对其进行标定工作，从而获取标定参数、频率响应等参数。现有标定方法中用于产生标准脉冲磁场的信号源一般体积庞大，操作复杂，使用不便，而且此类设备往往是高电压、大电流设备，经常使用有触电、生物反应等风险。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种操作简单、安全有效、性价比高的脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，在脉冲磁场测量系统的线圈型磁场传感器B旁紧贴设置磁场环天线A，并在磁场环天线A接口处串联电阻R，同时利用示波器监测流经电阻R并流入磁场环天线A的电流；
步骤2，利用信号发生器向所述磁场环天线A注入幅度固定不变、频率fi可调的信号ui(t)；
步骤3，将所述频率fi的值分别自定义动态调节为f1,f2,f3,…fn，获取各频率对应的电阻R上的电流幅值Ar1,Ar2,Ar3,…,Arn，以及脉冲磁场测量系统的输出幅值Ao1,Ao2,Ao3,…,Aon；
步骤4，将所述电流幅值Ar1,Ar2,Ar3,…,Arn与输出幅值Ar1,Ar2,Ar3,…,Arn一一对应求比值，获得脉冲磁场测量系统的标定参数k1,k2,k3,…,kn；
步骤5，求取所有标定参数k1,k2,k3,…,kn中最大值与最小值的比值，并判断该比值是否在预设阈值范围内，若是，则将标定参数最大值、最小值分别对应的频率构成的频率范围作为脉冲磁场测量系统正常工作的频率范围；否则，将标定参数k1,k2,k3,…,kn中的最大值与最小值剔除，重复该步骤直至获得脉冲磁场测量系统正常工作的频率范围。
本发明与现有技术相比，其显著优点：1)利用信号源与磁场环天线的组合替换常规使用的脉冲磁场源，可以获得更加稳定、可调的脉冲磁场；2)选取与磁场传感器相同直径的磁场环天线用于产生脉冲磁场，并将该磁场环天线与线圈型磁场传感器圆心相对贴合在一起，这样可以保证点磁场测量结果更精准；3)通过示波器的探头直接测量串联电阻上流过的电流，从而得到准确的磁场环天线产生的磁场大小；4)整体结构体积小，操作简单，使用便捷，兼具上述特点的同时可以获得准确的脉冲磁场测量系统频率响应的标定结果。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法设备连接方式示意图。
图2为本发明脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法的流程图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在一个实施例中，结合图1和图2，提供了一种脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1，在脉冲磁场测量系统的线圈型磁场传感器B旁紧贴设置磁场环天线A，并在磁场环天线A接口处串联电阻R，同时利用示波器监测流经电阻R并流入磁场环天线A的电流；
这里，结合图2，脉冲磁场测量系统还包括信号传输系统、示波器等设备。优选地，为保证信号在传输过程中所受干扰最小，采用了光信号传输系统，包括光信号发射机、光缆以及光信号接收机。
步骤2，利用信号发生器向所述磁场环天线A注入幅度固定不变、频率fi可调的信号ui(t)；
步骤3，将所述频率fi的值分别自定义动态调节为f1,f2,f3,…fn，利用示波器获取各频率对应的电阻R上的电流幅值Ar1,Ar2,Ar3,…,Arn，以及脉冲磁场测量系统的输出幅值Ao1,Ao2,Ao3,…,Aon；
步骤4，将所述电流幅值Ar1,Ar2,Ar3,…,Arn与输出幅值Ar1,Ar2,Ar3,…,Arn一一对应求比值，获得脉冲磁场测量系统的标定参数k1,k2,k3,…,kn；
步骤5，求取所有标定参数k1,k2,k3,…,kn中最大值与最小值的比值，并判断该比值是否在预设阈值范围内，若是，则将标定参数最大值、最小值分别对应的频率构成的频率范围作为脉冲磁场测量系统正常工作的频率范围；否则，将标定参数k1,k2,k3,…,kn中的最大值与最小值剔除，重复该步骤直至获得脉冲磁场测量系统正常工作的频率范围。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤1中所述磁场环天线A与线圈型磁场传感器B的大小相同。
进一步地，在其中一个实施例中，所述线圈型磁场传感器B与磁场环天线A圆心相对贴合。
这里，通过选取与磁场传感器相同直径的磁场环天线用于产生脉冲磁场，并将该磁场环天线与线圈型磁场传感器圆心相对贴合在一起，这样可以保证点磁场测量结果更精准。
进一步地，在其中一个实施例中，所述磁场环天线A为5匝磁场环天线。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤1中所述电阻R的阻值为50Ω。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤2中所述信号ui(t)具体为正弦波小信号。
进一步地，在其中一个实施例中，所述信号ui(t)的幅值固定为10V。
进一步地，在其中一个实施例中，步骤5中所述预设阈值范围为1～1.414，即0dB～3dB。
综上所述，本发明脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，操作简单、安全有效、性价比高，具有广泛的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1，在脉冲磁场测量系统的线圈型磁场传感器B旁紧贴设置磁场环天线A，并在磁场环天线A接口处串联电阻R，同时利用示波器监测流经电阻R并流入磁场环天线A的电流；
步骤2，利用信号发生器向所述磁场环天线A注入幅度固定不变、频率fi可调的信号ui(t)；
步骤3，将所述频率fi的值分别自定义动态调节为f1,f2,f3,…fn，获取各频率对应的电阻R上的电流幅值Ar1,Ar2,Ar3,…,Arn，以及脉冲磁场测量系统的输出幅值Ao1,Ao2,Ao3,…,Aon；
步骤4，将所述电流幅值Ar1,Ar2,Ar3,…,Arn与输出幅值Ar1,Ar2,Ar3,…,Arn一一对应求比值，获得脉冲磁场测量系统的标定参数k1,k2,k3,…,kn；
步骤5，求取所有标定参数k1,k2,k3,…,kn中最大值与最小值的比值，并判断该比值是否在预设阈值范围内，若是，则将标定参数最大值、最小值分别对应的频率构成的频率范围作为脉冲磁场测量系统正常工作的频率范围；否则，将标定参数k1,k2,k3,…,kn中的最大值与最小值剔除，重复该步骤直至获得脉冲磁场测量系统正常工作的频率范围。
2.根据权利要求1所述的脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，步骤1中所述磁场环天线A与线圈型磁场传感器B的大小相同。
3.根据权利要求1或2所述的脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，所述线圈型磁场传感器B与磁场环天线A圆心相对贴合。
4.根据权利要求3所述的脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，所述磁场环天线A为5匝磁场环天线。
5.根据权利要求1所述的脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，步骤1中所述电阻R的阻值为50Ω。
6.根据权利要求1所述的脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，步骤2中所述信号ui(t)具体为正弦波小信号。
7.根据权利要求1或6所述的脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，所述信号ui(t)的幅值固定为10V。
8.根据权利要求1所述的脉冲磁场测量系统的频率响应标定方法，其特征在于，步骤5中所述预设阈值范围为1～1.414，即0dB～3dB。
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