CN112816928A - 磁屏蔽装置的现场校准装置及其屏蔽效能现场测试方法 - Google Patents

磁屏蔽装置的现场校准装置及其屏蔽效能现场测试方法 Download PDF

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周昌剑
赵文纯
张海波
张学斌
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Abstract

本发明公开了磁屏蔽装置的现场校准装置及其屏蔽效能现场测试方法，能够解决磁屏蔽装置屏蔽效能现场校准难题。本发明适用于多种不同现场环境测试需求，能很好的评价磁屏蔽装置的性能优劣。本发明提出一种磁屏蔽装置现场校准装置，包括标准磁场发射单元和磁场测量单元。磁场发射单元包括磁场线圈和磁场激励电流源。搭建该装置后，测试现场环境下的的磁屏蔽装置内外的背景磁场B0内和B0外，计算磁场线圈在电流激励下产生的标准磁场B；在不设置磁屏蔽装置的状态下，测量得到磁场测量单元接收的磁场值为B1；将磁屏蔽装置设置于磁场线圈中心工作区内，测量得到磁场测量单元接收的磁场值为B2；计算磁屏蔽装置的屏蔽效能S。

Description

磁屏蔽装置的现场校准装置及其屏蔽效能现场测试方法
技术领域
本发明属于磁屏蔽装置屏蔽效能测试技术领域，涉及磁屏蔽装置的现场校准装置及其屏蔽效能现场测试方法。
背景技术
对高精度磁传感器的校准和标定时，为了降低和消除地磁场及地磁波动等各种干扰磁场对工作区磁场稳定性的影响，目前往往使用磁场屏蔽技术，即通过高导磁屏蔽材料制作的磁屏蔽装置在内部工作区实现零磁空间。磁屏蔽装置屏蔽效能的优劣直接影响被校磁传感器参数测试的准确性，所以急需研究磁屏蔽装置屏蔽效能测试方法，研建测试装置。
为了解决磁屏蔽装置屏蔽效能现场校准难题，本发明提出一种便携式可拆卸式测试装置，适用于多种不同现场环境测试需求，能够很好的评价磁屏蔽装置的性能优劣。
因此，目前亟需一种磁屏蔽装置的现场校准装置和现场测试的的方法，能够解决磁屏蔽装置屏蔽效能现场校准难题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出磁屏蔽装置的现场校准装置及其屏蔽效能现场测试方法，能够解决磁屏蔽装置屏蔽效能现场校准难题。本发明适用于多种不同现场环境测试需求，能够很好的评价磁屏蔽装置的性能优劣。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种磁屏蔽装置现场校准装置，包括磁场发射单元和磁场测量单元；
磁场发射单元包括磁场线圈和磁场激励电流源；磁场线圈为拆分式磁场线圈；磁场激励电源连接磁场线圈，用于产生交直流电流作为磁场线圈的电流激励；磁场测量单元包括磁传感器以及数据采集器；磁传感器用于测量磁场线圈在电流激励下产生的磁场，并输出磁场数据；数据采集器用于接收磁传感器输出的磁场数据。
进一步的，拆分式磁场线圈包括主线圈绕组和补偿线圈绕组。
主线圈绕组与补偿线圈绕组以同样的缠绕方式缠绕成线圈绕组，主线圈绕组和补偿线圈绕组均绕制在线圈框架上，线圈框架由上下两个半圆形框架组成，两个半圆形框架通过插接口连接。
进一步的，标准磁场激励电流源的输出电流的误差在标准范围之内。
进一步的，低噪声宽频磁传感器的噪声范围在6皮特内，频率在10kHZ以下。
一种磁屏蔽装置屏蔽效能现场测试方法，针对如上任一所述的磁屏蔽装置，其测试方法为：
步骤一、按照如上述装置结构设置磁屏蔽装置的现场校准装置，测试现场环境下的的磁屏蔽装置内外的背景磁场B0内和B0外。
步骤二、计算磁场线圈在电流激励下产生的标准磁场B。
步骤三、在不设置磁屏蔽装置的状态下，测量得到磁场测量单元接收的磁场值为B1。
步骤四、将磁屏蔽装置设置于磁场线圈中心工作区内，测量得到磁场测量单元接收的磁场值为B2。
步骤五、计算磁屏蔽装置的屏蔽效能S。
进一步的，计算磁场线圈在电流激励下产生的标准磁场B的方法为：
B＝KBI
其中，KB为磁场线圈的线圈常数，I为通过磁场线圈绕组的电流大小。
进一步的，计算磁屏蔽装置的屏蔽效能S的方法为：
Figure BDA0002870363540000031
其中，B0外为磁屏蔽装置外的背景磁场；B0内为磁屏蔽装置内的背景磁场。
进一步的，产生的标准磁场为直流磁场或交流磁场。
有益效果：
1、本发明提供的磁屏蔽装置的现场校准装置及其屏蔽效能现场测试方法，采用磁场激励电流源产生标准的宽频交直流电流，给磁场线圈提供电流激励，在磁场线圈工作区产生标准的交直流磁场；宽频高精度数据采集器用于接收低噪声宽频响的磁传感器输出的磁场数值。标准磁场发射单元产生标准磁场，在没有磁屏蔽装置时磁场测量单元接收的磁场值B1和有磁屏蔽装置时磁场测量单元接收的磁场值B2，两者之间的比值即为磁屏蔽装置的屏蔽效能。屏蔽效能的高低直接决定磁屏蔽装置的性能优劣。因此本发明能够用于解决磁屏蔽装置在复杂环境下的屏蔽效能现场校准的难题。
2、本发明实施例中，受现场条件限制，磁屏蔽装置无法直接放入到磁场线圈内，这样磁场线圈就需要做成便携式可拆分的形式。但可拆分的磁场线圈会影响磁场工作区的均匀性，因此本发明中增加补偿绕组来提高磁场工作区的均匀性。
3、本发明实施例中，线圈结构选择高阶线圈结构，尽量缩小线圈绕组的绕制结构与理论结构的差异，同时在设计线圈常数过程中选择降低线圈常数值，提高激励电流源功率的方法。
附图说明
图1为本发明的方法实施方式图。
图2为本发明的磁场线圈示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提出一种磁屏蔽装置现场校准装置，包括标准磁场发射单元和磁场测量单元两部分组成。磁场发射单元包括磁场线圈和磁场激励电流源；磁场线圈为拆分式磁场线圈；磁场激励电源连接磁场线圈，用于产生交直流电流作为所述磁场线圈的电流激励；磁场测量单元包括磁传感器以及数据采集器；磁传感器用于测量磁场线圈在电流激励下产生的磁场，并输出磁场数据；数据采集器用于接收磁传感器输出的磁场数据。拆分式磁场线圈包括主线圈绕组和补偿线圈绕组；
主线圈绕组与补偿线圈绕组以同样的缠绕方式缠绕成线圈绕组，主线圈绕组和补偿线圈绕组均绕制在线圈框架上，线圈框架由上下两个半圆形框架组成，两个半圆形框架通过插接口连接。两个线圈绕组的结构选择高阶线圈结构，即均匀性更好的线圈。本发明实施例中，通过调节主线圈绕组与补偿线圈绕组中的激励电流，实现磁场的改变。本发明实施例中，受现场条件限制，磁屏蔽装置无法直接放入到磁场线圈内，这样磁场线圈就需要做成便携式可拆分的形式。但可拆分的磁场线圈会影响磁场工作区的均匀性，因此本发明中增加补偿绕组来提高磁场工作区的均匀性。
本发明实施例中，标准磁场激励电流源的输出电流的误差在标准范围之内。
本发明实施例中，低噪声宽频磁传感器的噪声范围在6皮特内，频率在10kHZ以下。
本发明实施例中，线圈结构选择高阶线圈结构，尽量缩小线圈绕组的绕制结构与理论结构的差异，同时在设计线圈常数过程中选择降低线圈常数值，提高激励电流源功率的方法。
本发明提出一种磁屏蔽装置屏蔽效能现场测试方法，针对任一磁屏蔽装置，其测试方法为：
步骤一、按照上述的装置结构设置磁屏蔽装置的现场校准装置，在不设置磁屏蔽装置的状态下，测试现场环境下的的磁屏蔽装置内外的背景磁场B0内和B0外。本发明实施例中，产生的标准磁场为直流磁场或交流磁场。
步骤二、计算磁场线圈在电流激励下产生的标准磁场B。
B＝KBI
其中，KB为磁场线圈的线圈常数，I为通过磁场线圈绕组的电流大小。
步骤三、在不设置磁屏蔽装置的状态下，测量得到磁场测量单元接收的磁场值为B1。
步骤四、将磁屏蔽装置设置于磁场线圈中央，测量得到磁场测量单元接收的磁场值为B2。
步骤五、计算磁屏蔽装置的屏蔽效能S。
Figure BDA0002870363540000051
其中，B0外为磁屏蔽装置外的背景磁场；B0内为磁屏蔽装置内的背景磁场。
本发明提供的磁屏蔽装置的现场校准装置及其屏蔽效能现场测试方法，采用磁场激励电流源产生标准的宽频交直流电流，给磁场线圈提供电流激励，在磁场线圈工作区产生标准的交直流磁场；宽频高精度数据采集器用于接收低噪声宽频响的磁传感器输出的磁场数值。标准磁场发射单元产生标准磁场，在没有磁屏蔽装置时磁场测量单元接收的磁场值B1和有磁屏蔽装置时磁场测量单元接收的磁场值B2，两者之间的比值即为磁屏蔽装置的屏蔽效能。屏蔽效能的高低直接决定磁屏蔽装置的性能优劣。因此本发明能够用于解决磁屏蔽装置在复杂环境下的屏蔽效能现场校准的难题。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磁屏蔽装置现场校准装置，其特征在于，包括磁场发射单元和磁场测量单元；
所述磁场发射单元包括磁场线圈和磁场激励电流源；所述磁场线圈为拆分式磁场线圈；所述磁场激励电源连接磁场线圈，用于产生交直流电流作为所述磁场线圈的电流激励；
所述磁场测量单元包括磁传感器以及数据采集器；所述磁传感器用于测量所述磁场线圈在电流激励下产生的磁场，并输出磁场数据；所述数据采集器用于接收磁传感器输出的磁场数据。
2.如权利要求1所述的现场校准装置，其特征在于，所述拆分式磁场线圈包括主线圈绕组和补偿线圈绕组；
所述主线圈绕组与所述补偿线圈绕组以同样的缠绕方式缠绕成线圈绕组，主线圈绕组和补偿线圈绕组均绕制在线圈框架上，线圈框架由上下两个半圆形框架组成，两个半圆形框架通过插接口连接。
3.如权利要求1所述的现场校准装置，其特征在于，标准磁场激励电流源的输出电流的误差在标准范围之内。
4.如权利要求1所述的现场校准装置，其特征在于，低噪声宽频磁传感器的噪声范围在6皮特内，频率在10kHZ以下。
5.一种磁屏蔽装置屏蔽效能现场测试方法，其特征在于，针对如权利要求1-4任一所述的磁屏蔽装置，其测试方法为：
步骤一、按照如权利要求1所述的装置结构设置磁屏蔽装置的现场校准装置，测试现场环境下的的磁屏蔽装置内外的背景磁场B0内和B0外；
步骤二、计算磁场线圈在电流激励下产生的标准磁场B；
步骤三、在不设置磁屏蔽装置的状态下，测量得到所述磁场测量单元接收的磁场值为B1；
步骤四、将所述磁屏蔽装置设置于所述磁场线圈中心工作区内，测量得到所述磁场测量单元接收的磁场值为B2；
步骤五、计算所述磁屏蔽装置的屏蔽效能S。
6.如权利要求5所述的一种磁屏蔽装置屏蔽效能现场测试方法，其特征在于，计算磁场线圈在电流激励下产生的标准磁场B的方法为：
B＝KBI
其中，KB为所述磁场线圈的线圈常数，I为通过所述磁场线圈绕组的电流大小。
7.如权利要求5所述的一种磁屏蔽装置屏蔽效能现场测试方法，其特征在于，计算所述磁屏蔽装置的屏蔽效能S的方法为：
Figure FDA0002870363530000021
其中，B0外为所述磁屏蔽装置外的背景磁场；B0内为所述磁屏蔽装置内的背景磁场。
8.如权利要求5所述的一种磁屏蔽装置屏蔽效能现场测试方法，其特征在于，产生的所述标准磁场为直流磁场或交流磁场。
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