CN117741524B - 自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置及测量方法 - Google Patents
自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置及测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117741524B CN117741524B CN202311771197.4A CN202311771197A CN117741524B CN 117741524 B CN117741524 B CN 117741524B CN 202311771197 A CN202311771197 A CN 202311771197A CN 117741524 B CN117741524 B CN 117741524B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- detection
- magnetic field
- probe
- detection probe
- detecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 255
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 232
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 80
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 59
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 17
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
本发明公开了一种自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置及测量方法,其中,磁场强度测量装置包括检测探头、位置调整组件、控制单元、位置检测组件以及数据处理单元;检测探头用于检测磁场强度;位置调整组件用于驱动检测探头运动;控制单元用于接收测试信息,并向位置调整组件发出控制信号,以控制位置调整组件运动;位置检测组件用于检测位置调整组件或检测探头的位移和/或旋转角度,且位置检测组件能够向控制单元发出检测信号;数据处理单元与检测探头电连接,并用于接收检测探头检测得到的测试结果。本发明的磁场强度测量装置及测量方法用于实现对检测探头的位置的自动调整,提高检测探头位置的调整精度以及检测效率,保障了测量时的安全。
Description
技术领域
本发明涉及高端医疗装备技术领域,尤其涉及一种超导磁铁磁场强度测量装置及测量方法。
背景技术
超导磁铁是医用质子加速器最重要的部件,质子加速器中的粒子经过超导磁铁的磁场加速,粒子加速到治疗需要的相应能量并进入人体后,会在肿瘤等患病区域释放大量能量,以实现对患者的患病区域进行治疗。现有的质子加速器的磁场分布范围跨度较大,且对超导磁铁内的磁场测量的精度要求较高,若磁场的测量存在误差,则会直接影响到后续主磁铁的镶条垫补,进行影响到医用质子加速器的束流质量,并会影响病人的治疗情况。
现有对于超导磁铁的磁场强度进行检测方式为通过核磁探头和/或霍尔探头进行测量,并且为了实现探头可以对超导磁铁内的多个位置进行测量,会设置一测量装置,该测量装置能够驱动探头移动,以使探头可以移动到超导磁铁内的多个位置进行测量。
为提高测量装置能够对探头的位置的调整精度,现有的测试装置通常会采用半自动化半人工的驱动方式,即对于探头一个或多个自由度调整通过电机等装置实现自动调控,对一个或多个其他的自由度则采用人工调整。由于超导磁铁的高磁场环境人员无法靠近,因此人工调节时需要先将磁场消除,调整完毕后重新励磁。这种半自动化半人工的驱动方式测量耗时较长,且测量的效率降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置及测量方法,用于实现对检测探头的位置的自动调整,提高检测探头位置的调整精度以及检测效率。
本发明的目的采用以下技术方案实现:
一种自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置,包括:
检测探头,用于检测周围磁场强度;
位置调整组件,用于驱动所述检测探头运动;
控制单元,与所述位置调整组件电连接,且所述控制单元用于接收测试信息,并向所述位置调整组件发出控制信号,以控制所述位置调整组件运动;
位置检测组件,用于检测所述位置调整组件或所述检测探头的位移和/或旋转角度,且所述位置检测组件还与所述控制单元电连接,并能够向所述控制单元发出检测信号;
数据处理单元,与所述检测探头电连接,并用于接收所述检测探头检测得到的测试结果。
优选地,所述位置调整组件包括第一驱动单元、第二驱动单元以及转动单元,所述第一驱动单元用于驱动所述检测探头沿第一方向移动,所述第二驱动单元用于驱动所述检测探头沿第二方向移动,所述转动单元用于驱动所述检测探头绕第一方向或第二方向旋转;
其中,所述第一方向与所述第二方向形成的夹角为80~100°。
优选地,所述位置调整组件还包括第一安装座以及第二安装座,所述第一安装座安装于所述转动单元,以使所述转动单元能够驱动所述第一安装座转动;所述第一驱动单元安装于所述第一安装座,且所述第一驱动单元包括第一移动件,所述第一移动件与所述第二安装座连接,且能够驱动所述第二安装座沿第一方向移动;所述第二驱动单元安装于所述第二安装座,且所述第二驱动单元还包括第二移动件,所述第二移动件与所述检测探头连接,且能够驱动所述检测探头沿第二方向移动。
优选地,所述转动单元包括第一驱动件以及第一转动件,所述第一驱动件用于驱动所述第一转动件转动;所述位置检测组件包括用于检测旋转角度的角度检测元件,所述角度检测元件与所述第一转动件连接,并能够与所述第一转动件同步运动。
优选地,还包括第一保护套,所述第一保护套套设于所述角度检测元件外周,以保护所述角度检测元件;
和/或,所述角度检测元件为旋转编码器。
优选地,所述位置检测组件包括用于检测第一方向移动的第一检测组件,所述第一检测组件包括固定于所述第一安装座的第一检测元件,以及安装于所述第二安装座或第一移动件的第二检测元件,所述第二检测元件穿过所述第一检测元件,并能够与所述第二安装座同步运动,所述第一检测元件用于检测所述第二检测元件的移动量。
优选地,所述第一检测组件还包括第一连接件,所述第一连接件固定安装于所述第二安装座或第一移动件,所述第二检测元件安装于所述第一连接件;所述第一连接件包括沿第一方向位于所述第一检测元件相对两端的第一限位部,一对所述第一限位部限制所述第一检测元件和所述第二检测元件的相对移动范围;
和/或,所述第一检测元件为直线编码器,所述第二检测元件为光栅尺。
优选地,所述位置检测组件包括用于检测第二方向移动的第二检测组件,所述第二检测组件包括固定于所述第二安装座的第三检测元件,以及安装于所述第二移动件的第四检测元件,所述第四检测元件穿过所述第三检测元件,并能够与所述第二移动件同步运动,所述第三检测元件用于检测所述第四检测元件的移动量。
优选地,所述第二检测组件还包括第二连接件,所述第二连接件固定安装于所述第二移动件,所述第四检测元件安装于所述第二连接件;所述第二连接件包括沿第一方向位于所述第三检测元件相对两端的第二限位部,一对所述第二限位部限制所述第三检测元件和所述第四检测元件的相对移动范围;
和/或,所述第三检测元件为直线编码器,所述第四检测元件为光栅尺。
优选地,还包括探头安装件,所述探头安装件与所述检测探头固定连接。
优选地,所述探头安装件设置有安装腔,所述检测探头的至少一部分置于所述安装腔内,以使所述探头安装件对所述检测探头的至少一部分进行保护;所述检测探头的检测端延伸至所述探头安装件的端部,且所述检测探头的检测端的至少一部分外露于探头安装件。
优选地,所述控制单元和所述数据处理单元均集成于NI控制器;所述NI控制器包括多个输入端口和多个输出端口,所述输出端口通过驱动器与所述位置调整组件中的驱动件连接,所述输入端口与所述检测探头连接,或通过光电转换盒与所述位置检测组件连接。
一种自动化全内置超导磁铁磁场强度的测量方法,其应用于上述任意一种的磁场强度测量装置,所述磁场强度的测量方法包括:
步骤S01:将磁场强度测量装置全内置于超导磁铁内,并采用校准装置检测磁场强度测量装置的安装位置是否正确;步骤S02:向控制单元输入测试信息,控制单元根据测试信息控制位置调整组件运动;
步骤S03:位置调整组件驱动检测探头运动,位置检测组件检测位置调整组件的位移和/或旋转角度并向控制单元反馈;
步骤S04:控制单元根据位置检测组件的反馈的信息判断检测探头是否到达测试位置,若是,则控制位置调整组件停止,若不是,则控制位置调整组件继续驱动检测探头(1)运动,直至到达测试位置;
步骤S05:检测探头检测所在坐标点位置的磁场,并将检测到的测试结果反馈至数据处理单元进行处理。
优选地,所述测试信息包括移动到所需测试坐标位置,位置调整组件所需的转动和/或移动量;所述检测探头向所述数据处理单元反馈测试位置磁场强度、检测探头的电压值、检测探头的温度中的一个或多个数据;
所述控制单元判断所述位置检测组件反馈的位移和/或旋转角度,与所述测试信息包括的转动和/或移动量是否相同,以判断检测探头是否达到测试位置。
优选地,所述步骤S05中,所述检测探头对同一坐标点位置进行多次检测,并多次检测到的测试数据反馈至数据处理单元进行处理;
所述磁场强度的测量方法还包括:
步骤S06:所述数据处理单元根据得到的同一坐标值对应的多个测试结果,计算磁场平均值和标准差;
当所述测试信息包含多个所需测试坐标位置所需的转动和/或移动量时,根据每一个所需坐标位置,依次执行步骤S03至步骤S06。
优选地,所述检测探头为霍尔探头;所述步骤S05具体包括:所述数据处理单元根据所述检测探头的电压值以线性插值的方式计算磁场强度。
优选地,所述控制单元和所述数据处理单元均集成于兼容G语言的NI控制器;
和/或,所述测试信息通过CSV文件输入所述控制单元内。
优选地,所述步骤S01中,检测探头连接有检测探头位置校准杆,所述检测探头位置校准杆的延伸方向与所述检测探头的移动路径相同;所述校准装置设置有测试槽,所述测试槽与所述检测探头位置校准杆大小适配,所述测试槽设置在检测探头的移动路径上;所述位置调整组件驱动所述检测探头位置校准杆沿所述检测探头的移动路径移动,若所述位置调整组件穿过所述测试槽,则判断磁场强度测量装置的安装位置正确,否则,判断磁场强度测量装置的安装位置偏移,并对磁场强度测量装置的位置进行调整。
与现有技术相比,本发明的有益效果至少包括:
通过采用本发明的磁场强度检测装置,可以通过位置检测组件与控制单元的配合实现对位置调整组件的精准控制,并且可以实现通过控制单元和位置调整组件的配合实现对检测探头位置的自动调整,使得检测探头位置调节时无需人工靠近干预,提高检测效率,保障了测量时的安全。
通过设置探头安装件以安装检测探头,使得通过更换不同长度的探头安装件,即可使得检测探头在磁场强度测量装置的延伸长度范围发生变化;因此,改变探头安装件的长度,即可使得磁场强度测量装置对不同半径的超导磁铁进行磁场强度测试。
附图说明
图1是本发明实施例的磁场强度测量装置的结构示意图;
图2是本发明实施例的磁场强度测量装置的部分结构示意图;
图3是本发明实施例的转动单元与角度检测元件连接时的结构示意图;
图4是本发明实施例的磁场强度测量装置俯视视角下的结构示意图;
图5是本发明实施例的磁场强度测量装置的局部结构示意图
图6是本发明实施例的磁场强度测量装置的又一局部结构示意图;
图7是本发明实施例的磁场强度测量装置的又一部分结构示意图;
图8是本发明实施例的检测探头与探头安装件连接时的结构示意图;
图9是本发明实施例的磁场强度测量装置的再一部分结构的局部示意图;
图10是本发明实施例的检测探头、探头安装件、检测探头位置校准杆连接时的结构示意图;
图11是本发明实施例的校准装置的结构示意图;
图12是本发明实施例的磁场强度测量装置部分结构的连接框图。
图中:1、检测探头;2、探头安装件;21、安装腔;31、第一驱动单元;311、第一移动件;3111、第一传动带;3112、第二连接板;312、第二驱动件;313、第一滑块;32、第二驱动单元;321、第二移动件;3211、第二传动带;3212、第三连接板;322、第三驱动件;323、第二滑块;33、转动单元;331、第一驱动件;332、第一转动件;3321、环形传动带;3322、第一连接板;34、第一安装座;35、第二安装座;41、角度检测元件;42、第一保护套;43、第一检测组件;431、第一检测元件;432、第二检测元件;433、第一连接件;4331、第一限位部;44、第二检测组件;441、第三检测元件;442、第四检测元件;443、第二连接件;4431、第二限位部;51、输入端口;52、输出端口;6、底座;61、定位柱;7、校准装置;71、测试槽;8、检测探头位置校准杆。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本发明更全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。
本发明中所描述的表达位置与方向的词,均是以附图为例进行的说明,但根据需要也可以做出改变,所做改变均包含在本发明保护范围内。
如图1至图9所示,对应于本发明一实施例的一种自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置,磁场强度检测装置用于内置在超导磁铁内,以测量超导磁铁内的磁场强度,并根据测量的磁场强度数据与超导磁铁的目标磁场强度进行对比,若不同,则通过磁场垫补等手段进行修正,使超导磁铁的磁场强度与目标磁场强度相同。磁场强度测量装置包括底座6、检测探头1、位置调整组件、控制单元、位置检测组件以及数据处理单元。
检测探头1用于检测周围的磁场强度。检测探头1可以包括检测头和传输线两部分,检测头位于检测探头1的检测端,并用于检测周围磁场强度,传输线可以与其他设备连接,以将检测头检测到的磁场信息反馈至其他元件,例如反馈至控制单元。
在一些具体实施方式中,检测探头1可以为霍尔探头,霍尔探头可以在磁场中因霍尔效应而产生霍尔电压,测出霍尔电压后根据霍尔电压公式和已知的霍尔系数可确定磁感应强度的大小。具体地,霍尔电压公式为U=RHIB/h。其中,U为霍尔电压,RH为霍尔系数,I为电流、B为磁场强度,h为探头的厚度。霍尔系数为霍尔探头的电阻率与电子迁移率的乘积。因此,当磁场强度变化时,霍尔探头的霍尔电压也会发生变化,进而使得霍尔探头可以通过霍尔探头的电压值,计算霍尔探头所处的磁场强度。
位置调整组件用于驱动检测探头1运动,以使得检测探头1可以移动至多个位置进行测量。为使得检测探头1可以实现对立体空间的测量,位置调整组件可以包括第一驱动单元31、第二驱动单元32以及转动单元33。第一驱动单元31用于驱动检测探头1沿第一方向移动,第二驱动单元32用于驱动检测探头1沿第二方向移动,转动单元33用于驱动检测探头1绕第一方向或第二方向旋转,具体可以为转动单元33可以驱动检测探头1绕第一方向旋转。其中,第一方向与第二方向形成的夹角为80~100°,优选为第一方向与第二方向垂直。通过位置调整组件对检测探头1沿第一方向的移动和转动的自由度控制,并对第二方向的移动的自由度进行控制,以使得可以通过对检测探头1此三个自由度的控制。
质子加速器的内部空间普遍较小,其内部空间的轴向尺寸一般在30mm以内,因此,超导磁铁以及安装于超导磁铁内的磁场强度测量装置尺寸也较小。现有技术中的磁场强度检测装置仅可实现两个自由度的移动,例如沿一个转动自由度和一个移动自由度,因此,现有的磁场强度检测装置仅可在一圆盘形平面中进行测量。本发明的磁场强度测量可以实现三个自由度的控制,可以实现控制检测探头1在超导磁铁的三维空间内自由移动,以对三维空间内的磁场进行检测,可以对超导磁铁内的磁场强度进行更全面的测量,可以为后续的磁场垫补等操作提供更精准的前置数据支撑,便于对超导磁铁内磁场强度的调整。
在一些具体实施方式中,当磁场强度测量装置安装于超导磁铁后,第二方向可以与超导磁铁的径向方向平行或重合,第一方向可以与超导磁铁的轴向方向平行或重合。
为使得第一驱动单元31、第二驱动单元32、转动单元33可以协同作用,位置调整组件还可以包括第一安装座34以及第二安装座35,第一安装座34安装于转动单元33,以使转动单元33能够驱动第一安装座34转动,例如转动单元33驱动第一安装座34绕第一方向转动。第一驱动单元31安装于第一安装座34,以使得第一安装座34转动时可以带动第一驱动单元31转动。第一驱动单元31可以包括第一移动件311,第一移动件311与第二安装座35连接,以使得第二安装座35可以与第一驱动单元31同步转动;并且,第一移动件311能够驱动第二安装座35沿第一方向移动。第二驱动单元32安装于第二安装座35,以使得第二安装件移动或转动时可以带动第二驱动单元32同步移动或转动。第二驱动单元32可以包括第二移动件321,第二移动件321与检测探头1连接,以使得第二驱动单元32转动或移动时,可以带动检测探头1同步转动或移动,并且,第二移动件321能够驱动检测探头1沿第二方向移动。因此,第一驱动单元31、第二驱动单元32、转动单元33彼此协同作用,使得其中任意一个进行移动或移动时,均可以带动检测探头1进行转动或移动。
进一步参照图2,在一些具体实施方式中,转动单元33安装于底座6,转动单元33可以包括第一驱动件331以及第一转动件332。第一驱动件331用于驱动第一转动件332转动,具体可以为驱动第一转动件332绕第一方向转动。第一转动件332与第一安装座34连接,以使得第一转动件332可以带动第一安装座34同步转动。具体地,第一转动件332具体可以包括环形传动带3321以及与环形传动带3321固定连接的第一连接板3322。环形传动带3321与第一驱动件331连接,且环形传动带3321可以受第一驱动件331驱动进而绕第一方向转动。第一连接板3322与第一安装座34固定连接,以使得环形传动带3321可以带动第一连接板3322和第一安装座34同步转动。其中,第一驱动件331可以设置为多个,优选为设置偶数个,偶数个第一驱动件331可以分布于环形传动带3321的外周,且多个第一驱动件331可以共同或分别驱动环形传动带3321转动。其中,第一驱动件331可以是电机,第一驱动件331可以为2个、4个等。
进一步参照图6,在一些具体实施方式中,第一驱动单元31可以包括第一移动件311和第二驱动件312。第一移动件311与第二安装座35连接,具体为固定连接,例如第一移动件311与第二安装座35螺钉连接。第二驱动件312可以安装于第一安装座34,例如第二驱动件312通过螺钉固定安装于第一安装座34;并且,第二驱动件312用于驱动第一移动件311沿第一方向移动。其中,第二驱动件312可以为电机。
此外,为对第一移动件311的运动进行导向,第一驱动单元31还可以包括沿第一方向延伸的第一滑块313,第一滑块313可以安装于第一安装座34,例如第一滑块313通过螺钉安装于第一安装座34。第一移动件311设置有与第一滑块313配接的滑槽,第一移动件311与第一滑块313滑动连接,以使得第一滑动对第一移动件311进行导向。
在一些具体实施方式中,第一移动件311可以包括沿第一方向延伸的第一传动带3111和与第一传动带3111连接的第二连接板3112。第一传动带3111与第二驱动件312连接,以使得第二驱动件312能够驱动第一传动带3111沿第一方向移动,并且,第一传动带3111带动与其连接的第二连接板3112同步运动。第二连接板3112与第二安装座35连接,以带动第二安装座35同步运动。其中,第一传动带3111可以与第二连接板3112通过粘接、螺钉固定、卡扣卡接等方式固定连接,或第二驱动件312通过第一传动带3111与第二连接板3112实现带传动。
进一步参照图4至图6,在一些具体实施方式中,第二连接板3112和第一滑块313可以设置有两个,且一一对应,两个第二连接板3112设置在第二安装座35沿第二方向的相对两侧,同时亦可以位于第三方向的相对两侧。其中,第三方向与第二方向和第一方向基本垂直,即第三方向与第一方向形成的夹角为80-100°,且第三方向与第二方向形成的夹角为80-100°。第三方向优选为与第一方向和第二方向垂直,需要说明的是,图1中,第一方向的箭头不限于第一方向仅沿该箭头所指方向,第一方向不仅包括沿箭头所指方向,还包括沿该箭头相反方向,同理,第二方向和第三方向的箭头方向也是如此。因此,两个第二连接板3112即相对于第二安装座35对角设置,两个第一滑块313与第二连接板3112一一对应,即两个第一滑块313也相对于第二安装座35对角设置,进而提高第二连接板3112移动时稳定性。需要指出的是,第二驱动件312和第一传动带3111可以设为一个或两个,当第二驱动件312和第一传动带3111设置为两个时,两个第二驱动件312和第一传动带3111与两个第二连接板3112一一对应连接;在本实施例中,第二驱动件312和第一传动带3111可以设置为一个,第二驱动件312和第一传动带3111与任意一个第二连接板3112连接,该第二连接板3112带动第二安装座35运动时,第二安装座35会带动与其连接的另一第二连接板3112同步移动。
进一步参照图7,在一些具体实施方式中,第二驱动单元32可以包括第二移动件321和第三驱动件322。第二移动件321与检测探头1连接。第三驱动件322可以安装于第二安装座35,例如第三驱动件322通过螺钉固定安装于第二安装座35;并且,第三驱动件322用于驱动第二移动件321沿第二方向移动。其中,第三驱动件322可以为电机。
此外,为对第二移动件321的运动进行导向,第二驱动单元32还可以包括沿第二方向延伸的第二滑块323,第二滑块323安装于第二安装座35,例如第二滑块323通过螺钉固定安装于第二安装座35。第二移动件321设置有与第二滑块323配接的滑槽,以使第二移动件321与第二滑块323滑动连接,进而使得第二滑块323对第二移动件321进行导向。
在一些具体实施方式中,第二移动件321可以包括沿第二方向延伸的第二传动带3211以及与第二传动带3211连接的第三连接板3212。第二传动带3211与第三驱动件322连接,以使得第三驱动件322能够驱动第二传动带3211沿第一方向移动,并且,第二传动带3211带动与其连接的第三连接板3212同步运动。第三连接板3212与检测探头1连接,以带动检测探头1同步运动。其中,第二传动带3211可以与第三连接板3212通过粘接、螺钉固定、卡扣卡接等方式固定连接,或第三驱动件322通过第二传动带3211与第三连接板3212实现带传动。
进一步参照图8,在一些具体实施方式中,磁场强度测量装置还包括探头安装件2,第三连接板3212通过该探头安装件2与检测探头1连接。具体地,检测探头1固定安装于探头安装件2,之后探头安装件2固定安装于第三连接板3212,以使得第三连接板3212可以带动探头安装件2和安装于该探头安装件2的检测探头1运动。其中,检测探头1可以通过螺钉固定安装于探头安装件2,且检测探头1的检测端的至少一部分外露于探头安装件2,并能够与外界接触,以便于检测探头1对磁场进行检测;探头安装件2可以通过螺钉固定安装于第三连接板3212。
由于超导磁铁的尺寸各异,因此每个超导磁铁所需要测量的空间大小也各不相同。现有的磁场强度测量装置为测试高度与第一方向平行、且直径为检测探头1在第二方向上的最大伸出长度的圆柱形空间。例如,检测探头1的最大伸出长度为150mm,则检测探头1可以在0-150mm之间进行伸缩,并在第一方向的转动和移动作用下,形成最大探测面积为150mm的圆柱形检测面积。不同超导磁铁所需测量空间的大小区别主要在于径向空间的变化,因此,当第二方向与超导磁铁的径向方向平行或重合时,改变检测探头1的最大伸出长度,即可以改变磁场强度测量装置所能测试的空间范围。
在本发明中,探头安装件2的延伸方向可以与第二方向平行,通过更换探头安装件2的延伸长度,即可改变检测探头1最大伸出长度,使得检测探头1的最大伸出长度变大或缩小。进而使得本发明的磁场强度测量装置通过更换探头安装件2即可对不同尺寸的超导磁铁进行测量。
在一些具体实施方式中,探头安装件2还可以设置有安装腔21,检测探头1的至少一部分置于安装腔21内,以使得探头安装件2可以包覆检测探头1的至少一部分,并对检测探头1进行保护。具体地,安装腔21可以用于收容检测探头1的传输线,此外,安装腔21也可以用于收容检测头的一部分,并使得检测头用于检测的一端可以外凸于探头安装件2,以确保检测头可以正常进行检测。
位置检测组件用于检测位置调整组件或检测探头1的位移和/或旋转角度。具体地,位置检测组件用于检测位置调整组件的位移和/或旋转角度,位置调整组件用于驱动检测探头1运动,即可通过位置调整组件的位移和/或旋转角度,得到检测探头1的位移和/或旋转角度。
在一些具体实施方式中,位置检测组件包括角度检测元件41、第一检测组件43和第二检测组件44。
角度检测元件41用于检测转动单元33绕第一方向的转动量。角度检测元件41与第一转动件332连接,并能够与第一转动件332同步运动。其中,角度检测元件41可以为旋转编码器。角度检测元件41可以向数据处理单元反馈转动角度。
进一步参照图3,在一些具体实施方式中,角度检测元件41还连接有第一保护套(图未示),第一保护套包覆在至少一部分角度检测元件41的外周部分,以对角度检测元件41进行保护。第一保护套可以与第一转动件332固定连接,例如与第一转动件332过盈配合、螺钉固定等方式实现固定连接,角度检测元件41的一部分嵌入第一保护套内,且角度检测元件41可以通过螺钉等紧固件与第一保护套固定连接。当第一连接板3322转动时,第一保护套与角度检测元件41同步转动。其中,第一保护套可以与第一转动件332中的第一连接板3322固定连接。
进一步参照图5,第一检测组件43用于检测第一驱动单元31沿第一方向的移动量。第一检测组件43可以包括第一检测元件431和第二检测元件432,第二检测元件432穿过第一检测元件431,且第二检测元件432可以受第一驱动单元31驱动沿第一方向移动,此时,第二检测元件432与第一检测元件431产生相对位移,第一检测元件431检测第二检测元件432的移动量,该第二检测元件432的移动量即为在第一驱动单元31驱动下,检测探头1沿第一方向的移动量。其中,第一检测组件43可以向数据处理单元反馈沿第一方向的移动量。
在一些具体实施方式中,第一检测元件431为实现检测信号的传递,第一检测元件431会连接有线缆。当第一检测元件431运动时,例如当转动单元33驱动第一安装座34转动并带动第一检测元件431同步转动时,与第一检测元件431连接的线缆也会运动,因此为使得第一检测元件431运动时线缆不会因运动而过度绷紧,线缆会预留一定长度。在本实施例中,第一检测元件431可以固定于第一安装座34,第二检测元件432安装于第二安装座35或第一移动件311,通过将第一检测元件431固定安装于第一安装座34,可以避免第一检测元件431在受转动单元33驱动结束后因惯性产生缓冲距离,进而可以缩小第一检测元件431的转动时与其连接的线缆的折弯半径,并且可以使得第一检测元件431仅受转动单元33的驱动而运动,可以减小与第一检测元件431连接的线缆的预留长度,防止过长的线缆在运行中缠绕其他零部件。其中,第一检测元件431可以通过螺钉固定安装于第一安装座34,第二检测元件432具体可以通过螺钉固定安装于第二安装座35。并且,第一检测元件431可以为直线编码器,第二检测元件432可以为光栅尺。
在一些具体实施方式中,第一检测组件43还可以包括第一连接件433,第一连接件433固定安装于第二安装座35或第一移动件311,第二检测元件432安装于第一连接件433,以使得第二检测元件432可以通过第一连接件433固定安装于第二安装座35或第一移动件311。具体地,第二检测元件432可以通过第一连接件433固定安装于第二安装座35。其中,第一连接件433可以包括沿第一方向位于第一检测元件431相对两端的第一限位部4331,第二检测元件432的一端与一个第一限位部4331固定连接,另一端与另一个第一限位部4331固定连接,其中,第二检测元件432可以通过螺钉与第一限位部4331固定连接。当第一驱动单元31驱动第二安装座35移动时,第一连接件433会同步运动,此时,第一限位部4331即会靠近或远离第一检测元件431。并且,第一限位部4331可能在第一驱动单元31的驱动下与第一检测元件431抵接,以限制第一检测元件431的进一步移动,即一对第一限位部4331可以限制第一检测元件431和第二检测元件432的相对移动范围,该相对移动范围即为一对第一限位部4331沿第一方向的间距。通过设置第一限位部4331进行限位,可以使得第二检测元件432在指定的区域内往复滑动,防止第二检测元件432的移动距离过大,导致第一检测组件43的读数超出量程。
此外,为在第一限位部4331与第一检测元件431接触时进行缓冲,第一限位部4331沿第一方向朝向第一检测元件431的面设置有橡胶缓冲垫,以缓冲第一限位部4331与第一检测元件431接触的冲击力。
在一些具体实施方式中,第一连接件433可以为一体式结构,且第一连接件433为U型结构,该U型结构的两个自由端形成两个第一限位部4331。
进一步参照图9,第二检测组件44用于检测第二驱动单元32沿第二方向的移动量。第二检测组件44可以包括第三检测元件441和第四检测元件442,第四检测元件442穿过第三检测元件441,且第四检测元件442可以受第二驱动单元32驱动沿第二方向移动,此时,第四检测元件442与第三检测元件441产生相对位移,第三检测元件441检测第四检测元件442的移动量,该第四检测元件442的移动量即为在第二驱动单元32驱动下,检测探头1沿第二方向的移动量。其中,第二检测组件44可以向数据处理单元反馈沿第二方向的移动量。
在一些具体实施方式中,第三检测元件441为实现检测信号的传递,第三检测元件441会连接有线缆。当第三检测元件441运动时,例如当转动单元33驱动第一安装座34转动,进而间接驱动第二安装座35转动时,或第一驱动单元31驱动第二安装座35运动时,会带动第三检测元件441同步转动或运动时,与第三检测元件441连接的线缆也会运动,因此为使得第三检测元件441运动时线缆不会因运动而过度绷紧,线缆会预留一定长度。在本实施例中,第三检测元件441可以固定于第二安装座35,第四检测元件442安装于第二移动件321,通过将第三检测元件441固定安装于第二安装座35,可以避免第三检测元件441在受转动单元33或第一驱动单元31的直接或间隔驱动第二安装座35后,因惯性产生缓冲距离,进而可以缩小第三检测元件441的运动时与其连接的线缆的折弯半径,并且可以使得第三检测元件441不受第二驱动单元32的驱动而运动,可以减小与第三检测元件441连接的线缆的预留长度,防止过长的线缆在运行中缠绕其他零部件。其中,第三检测元件441可以通过螺钉固定安装于第二安装座35,第四检测元件442可以通过螺钉固定安装于第二移动件321。并且,第三检测元件441可以为直线编码器,第四检测元件442可以为光栅尺。
在一些具体实施方式中,第二检测组件44还可以包括第二连接件443,第二连接件443固定安装于第二移动件321,第四检测元件442安装于第二连接件443,以使得第四检测元件442可以通过第二连接件443固定安装于第二移动件321。具体地,第四检测元件442可以通过第二连接件443固定安装于第二移动件321。其中,第二连接件443可以设置有一对,一对第二连接件443设置在第三检测元件441沿第二方向的相对两端。第四检测元件442的一端与一个第二连接件443固定连接,另一端与另一个第二连接件443固定连接,其中,第四检测元件442与第二连接件443的固定方式可以为螺钉固定。
每个第二连接件443朝向第三检测元件441的一端形成第二限位部4431。当第二驱动件312驱动第二移动件321移动时,第二限位部4431即会靠近或远离第三检测元件441。并且,第二限位部4431可能在第二驱动件312的驱动下与第三检测元件441抵接,以限制第三检测元件441的进一步移动,即一对第二限位部4431可以限制第三检测元件441和第四检测元件442的相对移动范围,该相对移动范围即为一对第二限位部4431沿第二方向的间距。通过设置第二限位部4431进行限位,可以使得第四检测元件442在指定的区域内往复滑动,防止第四检测元件442的移动距离过大,导致第二检测组件44的读数超出量程。
此外,为在第二限位部4431与第三检测元件441接触时进行缓冲,第二限位部4431沿第二方向朝向第三检测元件441的面设置有橡胶缓冲垫,以缓冲第二限位部4431与第三检测元件441接触的冲击力。
控制单元可以与位置调整组件和位置检测组件电连接,例如第一驱动件331、第二驱动件312、第三驱动件322、角度检测元件41、第一检测元件431、第三检测元件441均通过线缆与控制单元电连接。控制单元可以用于接收测试信息,该测试信息可以包括所需测量的位置。控制单元在接受测试信息后,可以根据测试信息的内容向位置调整组件发出控制信号,以控制位置调整组件驱动检测探头1朝向所需测量的位置移动。同时,位置检测组件可以检测位置调整组件的移动和/或转动量,并向控制单元进行反馈,控制单元判断位置调整组件的移动和/或转动量是否正确,并能够在位置调整组件的移动和/或转动到指定位置后,控制位置调整组件停止运动。
数据处理单元可以与检测探头1电连接,并用于接收检测探头1检测得到的测试结果。例如数据处理单元与检测探头1的传输线电连接。检测探头1的测试结构可以为霍尔电压值。
进一步参照图12,在一些具体实施方式中,控制单元和数据处理单元均集成于NI控制器。该NI控制器可以采用图形化编程的G语言,该G语言基于LabVIEW环境运行,通过采用G语言方便后续对NI控制器功能进行扩展。NI控制器可以包括多个输入端口51和多个输出端口52,输出端口52通过驱动器与位置调整组件中的驱动件连接,输入端口51通过光电转换盒与位置检测组件或检测探头1连接。具体地,第一驱动件331通过一旋转电机驱动器与一个输出端口52连接,第二驱动件312和第三驱动件322分别通过一直线电机驱动器与一个输出端口52连接;角度检测元件41、第一检测元件431、第二检测元件432分别通过一编码器光电转换盒与一输入端口51连接;检测探头1与一输入端口51连接。此外,一个供电单元可以分别与两个直线电机驱动器和一个旋转电机驱动器连接并进行供电,又一供电单元可以分别与三个编码器光电转换盒连接并进行供电。
进一步参照图1,底座6用于与超导磁铁连接,以使得磁场强度测量装置能够安装于超导磁铁。具体地,底座6可以设置多个定位柱61,超导磁铁设置有多个定位孔,当磁场强度测量装置与超导磁铁连接时,可以将多个定位柱61与多个定位孔配合,以将磁场强度测量装置安装于超导磁铁内部。
由于本发明的磁场强度测量装置需要在强磁环境下运行,上述第一驱动件331、第二驱动件312、第三驱动件322可以均为压电陶瓷电机;上述第一传动带3111、第二传动带3211、环形传动带3321可以均采用陶瓷传动带;各种螺钉紧固件可以均采用黄铜及不锈钢螺钉;底座6可以采用铝合金;各个移动件、滑块、探头安装件2、转动件、安装座、连接件、连接板等部分可以均采用FR-4材质,以使得磁场强度测量装置的各个部件不会对超导磁铁本体的磁场产生影响,进而使得磁场强度测量装置可以完全内置于超导磁铁内进行测量,并且能够在8T的超高磁场中正常运行。其中,陶瓷电机搭配陶瓷传动带的配合,使得陶瓷电机的移动路径可以受陶瓷传动带长度影响,陶瓷传动带的长度越长,陶瓷电机的移动范围越大,保证了整个设备可以具备更大的测量范围。现有中国发明专利公开第CN113281686A号中的测量仪器沿高度方向裸露在超导磁铁外部,在磁铁励磁时周围磁场强度较高,会对暴露在强磁场的工作人员产生一定影响,同时工作人员携带的相关的金属物品更可能因高磁场而导致重大安全事故的发生,并且强磁场对于电子控制设备也存在较大的干扰。本发明的磁场强度测量装置在全内置于即内置封闭于超导磁铁后,沿高度方向即第一方向不会暴露出超导磁铁即不会处于人眼可视状态,会根据周围的磁场范围,例如以5高斯的磁场值为界,划定5高斯线,将控制单元置于5高斯线以外,并通过线缆与磁场强度测量装置中的电机、编码器、检测探头等部件连接,以使得工作人员可以在低磁场的安装位置对磁场强度测量装置进行控制,避免人员在磁铁励磁时高磁场环境中的安全隐患,提高强磁场的稳定性。在一些实施例中,本发明的磁场强度测量装置全内置于超导磁铁即内置封闭于超导磁铁而仅仅有线缆延伸到超导磁铁外部。线缆是超导磁铁磁场强度测量装置的一部分。
光栅尺与编码器运行方式是采用固定编码器,光栅尺随滑块即滑轨作往返运行,使编码器线缆相对长度变短,光栅尺光功率消耗实现降低,更大提高了编码器反馈精度。编码器固定相对给光栅尺机械限位,实现了最大行程范围。固定编码器、移动光栅尺的运动方式利于保护编码器等高值元器件。固定编码器例如是指编码器为旋转编码器时,旋转编码器仅仅可以沿周向旋转而在其他方向不动;编码器为直线编码器时,直线编码器在光栅尺的移动方向保持不动而在其他方向可动。
本发明还提供了一种磁场强度的测量方法,该磁场强度的测量方法可以应用于在上述的磁场强度测量装置中。磁场强度的测量方法可以包括:
步骤S01:将磁场强度测量装置安装于超导磁铁内,并采用校准装置检测磁场强度测量装置的安装位置是否正确。
步骤S02:向控制单元输入测试信息,控制单元根据测试信息控制位置调整组件运动。
步骤S03:位置调整组件驱动检测探头1运动,位置检测组件检测位置调整组件的位移和/或旋转角度并向控制单元反馈。
步骤S04:控制单元根据位置检测组件的反馈的信息判断检测探头1是否到达测试位置。
步骤S05:检测探头1检测所在坐标点位置的磁场,并将检测到的测试结果反馈至数据处理单元进行处理。
进一步参照图10和图11,其中,步骤S01具体可以包括:测试开始前,将磁场强度测量装置安装于超导磁铁内部。首先,先用4个定位固定杆安装于超导磁铁的4个定位孔内,然后把磁场强度测量装置的定位柱61插入定位固定杆,再依次用螺丝代替定位固定杆。
将磁场强度测量装置的底座6与超导磁铁固定连接后,将检测探头位置校准杆8安装于探头安装件2,检测探头位置校准杆8的延伸方向与探头安装件2的延伸方向相同,以使得检测探头位置校准杆8可以作为延长杆,便于后续校准作业。将多个校准装置7放置在检测探头1的预定延伸路径上;其中,校准装置7设置有与检测探头1大小适配的测试槽71,测试槽71的高度与检测探头1的预定延伸路径的高度相同;校准装置7可以设置2个、3个、4个等。之后控制位置调整组件驱动探头安装件2和检测探头位置校准杆8伸出,若检测探头位置校准杆8可以依次穿过多个校准装置7的测试槽71,则磁场强度测量装置的安装位置正确,若检测探头位置校准杆8无法依次穿过多个校准装置7的测试槽71,则磁场强度测量装置的安装位置错误,此时可以通过在底座6与超导磁铁之间增加垫片或其他调整方式对磁场强度测量装置的安装位置进行调节,以将磁场强度测量装置与超导磁铁中心的径向距离调整为0mm,此时探头应当位于整个超导磁铁的中心。当磁场强度测量装置的位置校准结束后,将检测探头位置校准杆8拆下,即可进行后续的磁场检测。
步骤S02中,测试信息可以通过CSV文件输入控制单元内,测试信息可以包括移动到所需测试坐标位置,位置调整组件所需的转动和/或移动量。例如,测试信息包括移动到所需测试坐标位置,转动单元33所需转动的角度值、第一驱动单元31所需的移动距离、第二驱动单元32所需的移动距离。
步骤S04中,位置检测组件检测位置调整组件的距离和/或角度变化量,并反馈至控制单元后,控制单元将检测位置调整组件实际的距离和/或角度变化量,与预先计算的距离和/或角度变化量进行比较,以实现对检测探头1位置的精准控制。
步骤S05中,检测探头1的测试结果包括测试位置的磁场强度、检测探头1的电压值、检测探头1的温度中的一个或多个。其中,检测探头1可以直接反馈磁场强度,也可以反馈检测探头1的电压值。例如,检测探头1为核磁探头,且检测探头1直接反馈磁场强度;或,检测探头1为霍尔探头,检测探头1反馈电压值。
磁场强度的测量方法在执行时,可以对一个或多个目标位置的磁场强度进行测量,此时,步骤S02中的测试信息可以包括一个或多个坐标值对应的位置调整组件所需转动和/或移动量。当检测探头1移动到一个所需测量的坐标点后,可以对该坐标点位置进行多次检测,并多次检测到的测试数据反馈至数据处理单元进行处理。当检测探头1完成对一个坐标位置的检测后,即可移动至一下位置进行检测。
步骤S06:所述数据处理单元根据得到的同一坐标值对应的多个测试结果,计算磁场平均值和标准差。磁场平均值用于反应该坐标点位置的磁场强度,磁场强度的标准差用于反应该坐标点位置的变化幅度,当磁场强度的标准差过大时,可以认定为异常,之后可以对设备进行调整,进而再次测量。
由于现有的部分霍尔探头在磁场强度较低时,例如磁场强度在3T以下时,霍尔探头具有较高的测试精度,而当该霍尔探头处于较高的磁场强度下时,例如磁场强度高于3T时,霍尔探头的测试精度会降低,现有的部分霍尔探头因在较高的磁场强度状态下,其误差可能达到10%。
为减小磁场强度对霍尔探头测试精度的影响,可以通过线性插值的方式计算磁场强度。具体地,在不同的磁场强度下,测量得到检测探头1对应的电压值;其中,磁场强度的选择可以沿等差数列选择。之后,以电压值为横坐标,以磁场强度为纵坐标,就可以得到若干散点,将这些散点进行连接形成一连续的线性函数。在实际进行磁场检测时,根据测量的电压值,根据线性函数得到对应的磁场强度。因此,通过采用线性插值的方式计算磁场强度,可以使得测量的磁场强度与实际磁场强度更为接近,以提高测量精度。且本发明的磁场强度的测量方法可以进行高场磁场强度检测。其中,高场的磁场强度约为8T。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下,在发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,所有的这些改变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置,其特征在于,包括:
检测探头(1),用于检测周围磁场强度;
位置调整组件,用于驱动所述检测探头(1)运动;所述位置调整组件包括第一驱动单元(31)、第二驱动单元(32)、转动单元(33)、第一安装座(34)以及第二安装座(35),所述第一驱动单元(31)用于驱动所述检测探头(1)沿第一方向移动,所述第二驱动单元(32)用于驱动所述检测探头(1)沿第二方向移动,所述转动单元(33)用于驱动所述检测探头(1)绕第一方向或第二方向旋转;所述第一安装座(34)安装于所述转动单元(33),以使所述转动单元(33)能够驱动所述第一安装座(34)转动;所述第一驱动单元(31)安装于所述第一安装座(34),且所述第一驱动单元(31)包括第一移动件(311),所述第一移动件(311)与所述第二安装座(35)连接,且能够驱动所述第二安装座(35)沿第一方向移动;所述第二驱动单元(32)安装于所述第二安装座(35),且所述第二驱动单元(32)还包括第二移动件(321),所述第二移动件(321)与所述检测探头(1)连接,且能够驱动所述检测探头(1)沿第二方向移动;所述转动单元(33)包括第一驱动件(331)以及第一转动件(332),所述第一驱动件(331)用于驱动所述第一转动件(332)转动;位置检测组件包括用于检测旋转角度的角度检测元件(41),所述角度检测元件(41)与所述第一转动件(332)连接,并能够与所述第一转动件(332)同步运动;其中,所述第一方向与所述第二方向形成的夹角为80~100°;
控制单元,与所述位置调整组件电连接,且所述控制单元用于接收测试信息,并向所述位置调整组件发出控制信号,以控制所述位置调整组件运动;
位置检测组件,用于检测所述位置调整组件或所述检测探头(1)的位移和/或旋转角度,且所述位置检测组件还与所述控制单元电连接,并能够向所述控制单元发出检测信号;所述位置检测组件包括用于检测第一方向移动的第一检测组件(43),所述第一检测组件(43)包括固定于所述第一安装座(34)的第一检测元件(431),以及安装于所述第二安装座(35)或第一移动件(311)的第二检测元件(432),所述第二检测元件(432)穿过所述第一检测元件(431),并能够与所述第二安装座(35)同步运动,所述第一检测元件(431)用于检测所述第二检测元件(432)的移动量;
数据处理单元,与所述检测探头(1)电连接,并用于接收所述检测探头(1)检测得到的测试结果。
2.根据权利要求1所述的自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置,其特征在于,还包括第一保护套(42),所述第一保护套(42)套设于所述角度检测元件(41)外周,以保护所述角度检测元件(41);
和/或,所述角度检测元件(41)为旋转编码器。
3.根据权利要求1所述的自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置,其特征在于,所述第一检测组件(43)还包括第一连接件(433),所述第一连接件(433)固定安装于所述第二安装座(35)或第一移动件(311),所述第二检测元件(432)安装于所述第一连接件(433);所述第一连接件(433)包括沿第一方向位于所述第一检测元件(431)相对两端的第一限位部(4331),一对所述第一限位部(4331)限制所述第一检测元件(431)和所述第二检测元件(432)的相对移动范围;
和/或,所述第一检测元件(431)为直线编码器,所述第二检测元件(432)为光栅尺。
4.根据权利要求1所述的自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置,其特征在于,所述位置检测组件包括用于检测第二方向移动的第二检测组件(44),所述第二检测组件(44)包括固定于所述第二安装座(35)的第三检测元件(441),以及安装于所述第二移动件(321)的第四检测元件(442),所述第四检测元件(442)穿过所述第三检测元件(441),并能够与所述第二移动件(321)同步运动,所述第三检测元件(441)用于检测所述第四检测元件(442)的移动量。
5.根据权利要求4所述的自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置,所述第二检测组件(44)还包括第二连接件(443),所述第二连接件(443)固定安装于所述第二移动件(321),所述第四检测元件(442)安装于所述第二连接件(443);所述第二连接件(443)包括沿第一方向位于所述第三检测元件(441)相对两端的第二限位部(4431),一对所述第二限位部(4431)限制所述第三检测元件(441)和所述第四检测元件(442)的相对移动范围;
和/或,所述第三检测元件(441)为直线编码器,所述第四检测元件(442)为光栅尺。
6.根据权利要求1所述的自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置,其特征在于,还包括探头安装件(2),所述探头安装件(2)与所述检测探头(1)固定连接,所述探头安装件(2)设置有安装腔(21),所述检测探头(1)的至少一部分置于所述安装腔(21)内,以使所述探头安装件(2)对所述检测探头(1)的至少一部分进行保护;所述检测探头(1)的检测端延伸至所述探头安装件(2)的端部,且所述检测探头(1)的检测端的至少一部分外露于探头安装件(2),所述控制单元和所述数据处理单元均集成于NI控制器;所述NI控制器包括多个输入端口(51)和多个输出端口(52),所述输出端口(52)通过驱动器与所述位置调整组件中的驱动件连接,所述输入端口(51)与所述检测探头(1)连接,或通过光电转换盒与所述位置检测组件连接。
7.一种自动化全内置超导磁铁磁场强度的测量方法,其特征在于,其应用于如权利要求1-6任意一项所述的磁场强度测量装置,所述磁场强度的测量方法包括:
步骤S01:将磁场强度测量装置全内置于超导磁铁内,并采用校准装置(7)检测磁场强度测量装置的安装位置是否正确;
步骤S02:向控制单元输入测试信息,控制单元根据测试信息控制位置调整组件运动;
步骤S03:位置调整组件驱动检测探头(1)运动,位置检测组件检测位置调整组件的位移和/或旋转角度并向控制单元反馈;
步骤S04:控制单元根据位置检测组件的反馈的信息判断检测探头(1)是否到达测试位置,若是,则控制位置调整组件停止,若不是,则控制位置调整组件继续驱动检测探头(1)运动,直至到达测试位置;
步骤S05:检测探头(1)检测所在坐标点位置的磁场,并将检测到的测试结果反馈至数据处理单元进行处理。
8.根据权利要求7所述的自动化全内置超导磁铁磁场强度的测量方法,其特征在于,所述测试信息包括移动到所需测试坐标位置,位置调整组件所需的转动和/或移动量;所述检测探头(1)向所述数据处理单元反馈测试位置的磁场强度、检测探头(1)的电压值、检测探头(1)的温度中的一个或多个数据;
所述控制单元判断所述位置检测组件反馈的位移和/或旋转角度,与所述测试信息包括的转动和/或移动量是否相同,以判断检测探头(1)是否达到测试位置。
9.根据权利要求8所述的自动化全内置超导磁铁磁场强度的测量方法,其特征在于,所述步骤S05中,所述检测探头(1)对同一坐标点位置进行多次检测,并多次检测到的测试数据反馈至数据处理单元进行处理;
所述磁场强度的测量方法还包括:
步骤S06:所述数据处理单元根据得到的同一坐标值对应的多个测试结果,计算磁场平均值和标准差;
当所述测试信息包含多个所需测试坐标位置所需的转动和/或移动量时,根据每一个所需坐标位置,依次执行步骤S03至步骤S06。
10.根据权利要求8所述的自动化全内置超导磁铁磁场强度的测量方法,其特征在于,所述检测探头(1)为霍尔探头;所述步骤S05具体包括:所述数据处理单元根据所述检测探头(1)的电压值以线性插值的方式计算磁场强度。
11.根据权利要求7所述的自动化全内置超导磁铁磁场强度的测量方法,其特征在于,所述控制单元和所述数据处理单元均集成于兼容G语言的NI控制器;
和/或,所述测试信息通过CSV文件输入所述控制单元内;
所述步骤S01中,检测探头(1)连接有检测探头位置校准杆(8),所述检测探头位置校准杆(8)的延伸方向与所述检测探头(1)的移动路径相同;所述校准装置(7)设置有测试槽(71),所述测试槽(71)与所述检测探头位置校准杆(8)大小适配,所述测试槽(71)设置在检测探头(1)的移动路径上;所述位置调整组件驱动所述检测探头位置校准杆(8)沿所述检测探头(1)的移动路径移动,若所述位置调整组件穿过所述测试槽(71),则判断磁场强度测量装置的安装位置正确,否则,判断磁场强度测量装置的安装位置偏移,并对磁场强度测量装置的位置进行调整。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311771197.4A CN117741524B (zh) | 2023-12-21 | 2023-12-21 | 自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置及测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311771197.4A CN117741524B (zh) | 2023-12-21 | 2023-12-21 | 自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置及测量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117741524A CN117741524A (zh) | 2024-03-22 |
CN117741524B true CN117741524B (zh) | 2024-06-11 |
Family
ID=90250581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311771197.4A Active CN117741524B (zh) | 2023-12-21 | 2023-12-21 | 自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置及测量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117741524B (zh) |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5817380A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁界分布測定装置 |
JPH03269282A (ja) * | 1990-03-19 | 1991-11-29 | Hitachi Ltd | 電磁石の多極磁場成分測定装置 |
JP2007268682A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Jtekt Corp | 空間3自由度パラレル機構の制御方法および空間3自由度パラレル機構 |
CN109239626A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-18 | 中国原子能科学研究院 | 一种超导回旋加速器磁场测量装置 |
CN209571235U (zh) * | 2019-01-08 | 2019-11-01 | 岭东核电有限公司 | 核电厂压力容器封头无损检测装置 |
CN110780242A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-11 | 中国原子能科学研究院 | 回旋加速器小间隙全自动磁场测量自动控制装置和方法 |
CN111766550A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-13 | 致真精密仪器(青岛)有限公司 | 三维磁场探针台测试系统及测试方法 |
CN112904245A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-06-04 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 单晶炉磁场强度测量装置和方法 |
WO2021228065A1 (zh) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | 江苏多维科技有限公司 | 一种旋转碟式磁场强探头 |
CN216562655U (zh) * | 2021-12-06 | 2022-05-17 | 浙江鸿禾医疗科技有限责任公司 | 多自由度磁场操控设备 |
KR20220164308A (ko) * | 2021-06-04 | 2022-12-13 | 주식회사 영흥이엔지 | 자기장 분포 측정장치 및 측정방법 |
CN115598569A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-01-13 | 四川玖谊源粒子科技有限公司(Cn) | 一种加速器磁铁磁场测量装置 |
CN219065716U (zh) * | 2022-11-28 | 2023-05-23 | 迈胜医疗设备有限公司 | 磁场测量装置 |
CN116466271A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-07-21 | 中国科学院近代物理研究所 | 用于加速器磁铁磁场分布测量的全自动点测系统和方法 |
CN117214787A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-12 | 四川玖谊源粒子科技有限公司 | 一种医用回旋加速器全自动磁场测量装置及运动控制方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4619799B2 (ja) * | 2005-01-20 | 2011-01-26 | 太陽誘電株式会社 | 電界ベクトルの算出方法及びその装置、電界ベクトルの算出プログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体 |
-
2023
- 2023-12-21 CN CN202311771197.4A patent/CN117741524B/zh active Active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5817380A (ja) * | 1981-07-22 | 1983-02-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁界分布測定装置 |
JPH03269282A (ja) * | 1990-03-19 | 1991-11-29 | Hitachi Ltd | 電磁石の多極磁場成分測定装置 |
JP2007268682A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Jtekt Corp | 空間3自由度パラレル機構の制御方法および空間3自由度パラレル機構 |
CN109239626A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-18 | 中国原子能科学研究院 | 一种超导回旋加速器磁场测量装置 |
CN209571235U (zh) * | 2019-01-08 | 2019-11-01 | 岭东核电有限公司 | 核电厂压力容器封头无损检测装置 |
CN110780242A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-11 | 中国原子能科学研究院 | 回旋加速器小间隙全自动磁场测量自动控制装置和方法 |
WO2021228065A1 (zh) * | 2020-05-13 | 2021-11-18 | 江苏多维科技有限公司 | 一种旋转碟式磁场强探头 |
CN111766550A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-13 | 致真精密仪器(青岛)有限公司 | 三维磁场探针台测试系统及测试方法 |
CN112904245A (zh) * | 2021-02-10 | 2021-06-04 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 单晶炉磁场强度测量装置和方法 |
KR20220164308A (ko) * | 2021-06-04 | 2022-12-13 | 주식회사 영흥이엔지 | 자기장 분포 측정장치 및 측정방법 |
CN216562655U (zh) * | 2021-12-06 | 2022-05-17 | 浙江鸿禾医疗科技有限责任公司 | 多自由度磁场操控设备 |
CN115598569A (zh) * | 2022-10-20 | 2023-01-13 | 四川玖谊源粒子科技有限公司(Cn) | 一种加速器磁铁磁场测量装置 |
CN219065716U (zh) * | 2022-11-28 | 2023-05-23 | 迈胜医疗设备有限公司 | 磁场测量装置 |
CN116466271A (zh) * | 2023-04-18 | 2023-07-21 | 中国科学院近代物理研究所 | 用于加速器磁铁磁场分布测量的全自动点测系统和方法 |
CN117214787A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-12 | 四川玖谊源粒子科技有限公司 | 一种医用回旋加速器全自动磁场测量装置及运动控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
小型化质子加速器机房防辐射建造关键技术;黄心颖;《施工技术》;20220930;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117741524A (zh) | 2024-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105223969B (zh) | 一种传感器安装调整系统及激光器调平基准装置 | |
RU2293980C2 (ru) | Способ и система для обнаружения неисправностей сердечников | |
JP2016511410A5 (zh) | ||
CN110967056B (zh) | 双功能计量装置及计量方法 | |
US7319325B2 (en) | Table position sensing for magnetic resonance imaging | |
US5300879A (en) | Bidimensional electromagnetic emission level monitoring equipment | |
CN109239626B (zh) | 一种超导回旋加速器磁场测量装置 | |
EP1818135A1 (en) | Linear drive apparatus | |
CN106403794A (zh) | 用于电涡流传感器动静态校准的装置 | |
CN117741524B (zh) | 自动化全内置超导磁铁磁场强度测量装置及测量方法 | |
US6414481B1 (en) | Portable tester and calibration apparatus for a speed or position sensor | |
CN113074767A (zh) | 电涡流传感器动静态一体化校准装置 | |
CN220171224U (zh) | 一种三维磁场自动测量探头及装置 | |
CN110346739B (zh) | 磁导率测试设备和磁导率测试方法 | |
CN107843865A (zh) | 基于电磁感应实现回旋加速器磁测系统的校准装置及方法 | |
CN1647763A (zh) | 成像断层造影设备 | |
CN214539991U (zh) | 一种交变磁强计检定装置 | |
CN114166930A (zh) | 一种钢丝帘布检测校准装置及检测校准方法 | |
EP0410154B1 (en) | Rotor bore inspection system | |
EP3496815A2 (en) | Linac quality control device | |
DE102011104228B4 (de) | Vorrichtung zur Längenmessung und Verwendung der Vorrichtung zur Bestimmung physikalischer Eigenschaften von Messobjekten | |
CN110672265A (zh) | 一种力传感器的校准装置及方法 | |
JPH09318321A (ja) | 測長装置 | |
US5509320A (en) | Method and apparatus for testing elongated objects having a non-circular cross-section | |
CN219284878U (zh) | 一种试样加载及磁场检测装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |