CN1963555A - 小型永磁体空间磁场的三维测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

小型永磁体空间磁场的三维测量装置及其测量方法，它涉及的是小型永磁体的空间磁场三维测量技术领域。它解决了已有的磁测仪器在进行小型永磁体磁场测量方面存在的仅能针对圆柱形的永磁体完成测量任务的问题、无法给出一个较完整的永磁体空间磁场分布图景的问题。它的第一测量臂(1－3)的另一个侧端面上安装有第一霍尔传感器(1－2)；第二直线进给机构(2)和第三直线进给机构(3)的组成和连接关系与第一直线进给机构(1)相同；本发明采用三探头矢量合成的方法，实现磁场强度的三维测量；并能完成小型永磁周围空间磁场分布的测量，本发明突破了现有磁测仪器不能针对小型磁体进行测量的限制，能对多种形状的小型永磁体进行磁场测量。

Description

小型永磁体空间磁场的三维测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及的是小型永磁体的空间磁场三维测量技术领域。

背景技术

对于内部含有永磁体的电器元件，如永磁电机、电磁继电器等，永磁体的磁特性及充磁效果直接影响到该元件的性能。而要想了解永磁体的充磁效果，最好的方法就是对其产生的磁场进行测量。随着电器元件的小型化、微型化，其中所含的永磁器件也越来越小，有的继电器所含的永磁器件尺寸为10mm×3.5mm×0.6mm，不难想象，对这样的永磁器件进行磁场的测量，难度很大。中国科学院电工研究所设计和研制了全自动磁场测量分布仪，采用的是一维霍尔探头，可以实现对大型永磁体所产生的空间磁场的某个方向分量的测量，测量点的采集通过三坐标的位移平台来实现。沈阳工业大学设计了一个对磁共振成像装置主磁体产生的三维空间磁场和一些特殊结构磁体的磁场强度和均匀度进行精密测试的测量仪器装置，采用的是三坐标精密运动平台。国防科技大学设计并研制了三维磁敏传感器，选用的是南京新捷中旭微电子有限公司生产的SJ系列砷化镓(GaAs)霍尔元件。通过将6片霍尔元件粘贴在一个立方体上，其中每一对霍尔片负责测量磁场强度的一个分量，从而实现对磁场强度的矢量测量。上述的测量装置解决了一些磁测过程中遇到的实际问题，但主要是针对大型的永磁体或较大区域的磁场。而对于微小型永磁体的磁测问题，哈尔滨工业大学与哈尔滨先达电子有限公司合作研制了磁场分布自动测量仪。这一测量仪基于LabWindows/CVI软件、XYZθ四坐标运动机构、磁强计及数据采集单元，可以对永磁体的表面磁场分布进行测量和分析。其中，测量系统的机械部分由水平转台和二维的运动平台组成。被测永磁体要放在水平转台上，磁强计的霍尔探头被固定在二维运动平台上，通过平台的运动，使探头接近被测永磁体，当探头到达指定位置，停止运动；这时，水平转台带动被测磁件转动一周，转动过程中，通过数据采集系统，就可以得到磁件周围的磁场强度。该系统可以实现对小型永磁体的表磁测量，但其局限性在于仅能针对圆柱形的永磁体完成测量任务，而且，由于其采用单个一维霍尔探头，所以得到的只是磁场强度的一个分量。此外，由于机械夹具的限制，探头所能测量到的永磁体周围的磁场强度很有限，而无法给出一个较完整的永磁体空间磁场分布图。

发明内容

本发明针对已有的磁测仪器在进行小型永磁体磁场测量方面存在的仅能针对圆柱形的永磁体完成测量任务、只能得到磁场强度的一个分量以及无法给出一个较完整的永磁体空间磁场分布图的问题，提出了一种小型永磁体空间磁场的三维测量装置及其测量方法。本发明的测量装置由第一直线进给机构1、第二直线进给机构2、第三直线进给机构3、圆形转台4、可旋转夹持机构5和检测控制电路6组成；第一直线进给机构1由第一直线进给机构步进电机1-1、第一霍尔传感器1-2、第一测量臂1-3、第一直线导轨1-4和第一滑动柱1-5组成；第一滑动柱1-5的下端面与第一直线导轨1-4滑动连接；第一直线进给机构步进电机1-1固定在第一滑动柱1-5的上端面上；第一测量臂1-3为长条形，第一测量臂1-3的一个侧端面固定在第一滑动柱1-5的一个侧面的上端，第一测量臂1-3的另一个侧端面上安装有第一霍尔传感器1-2；第二直线进给机构2和第三直线进给机构3的组成和连接关系与第一直线进给机构1相同；圆形转台4的台面上安装有可旋转夹持机构5，可旋转夹持机构5的旋转方向为与圆形转台4的台面垂直的方向；第一直线进给机构1的进给方向的轴心线、第二直线进给机构2的进给方向的轴心线、第三直线进给机构3的进给方向的轴心线围绕圆形转台4呈扇形排布，第一直线进给机构1的第一霍尔传感器1-2端、第二直线进给机构2的第二霍尔传感器2-2端和第三直线进给机构3的第三霍尔传感器3-2端靠近圆形转台4，第一直线进给机构1与第二直线进给机构2之间的夹角为90°、第二直线进给机构2与第三直线进给机构3之间的夹角为90°；第一霍尔传感器1-2的测量面与第一直线进给机构1的进给方向的轴心线平行且与圆形转台4的台面垂直；第二霍尔传感器2-2的测量面面向圆形转台4的台面圆心；第三霍尔传感器3-2的测量面与圆形转台4的台面平行；第一直线进给机构1上的第一霍尔传感器1-2的磁场测量信号输出端与检测控制电路6的第一磁测量信号输入端相连接；第二直线进给机构2上的第二霍尔传感器2-2的磁场测量信号输出端与检测控制电路6的第二磁测量信号输入端相连接；第三直线进给机构3上的第三霍尔传感器3-2的磁场测量信号输出端与检测控制电路6的第三磁测量信号输入端相连接；第一直线进给机构1上的第一光栅尺1-6的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第一位移测量信号输入端相连接；第二直线进给机构2上的第二光栅尺2-6的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第二位移测量信号输入端相连接；第三直线进给机构3上的第三光栅尺3-6的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第三位移测量信号输入端相连接；第一直线进给机构1上的第一直线进给机构步进电机1-1的控制信号输入端与检测控制电路6的第一驱动信号输出端相连接；第二直线进给机构2上的第二直线进给机构步进电机2-1的控制信号输入端与检测控制电路6的第二驱动信号输出端相连接；第三直线进给机构3上的第三直线进给机构步进电机3-1的控制信号输入端与检测控制电路6的第三驱动信号输出端相连接；圆形转台4的步进电机的控制信号输入端与检测控制电路6的第四驱动信号输出端相连接；可旋转夹持机构5的步进电机的控制信号输入端与检测控制电路6的第五驱动信号输出端相连接；圆形转台4的编码器的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第四位移测量信号输入端相连接；可旋转夹持机构5的编码器的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第五位移测量信号输入端相连接。

本发明的测量方法步骤为：

一、把被测永磁体7水平夹持在可旋转夹持机构5上，由键盘输入被测点的坐标值x，y，z；

二、根据内部程序计算，得到圆形转台4的转动参数(水平转角θ)、可旋转夹持机构5的转动参数(垂直转角)、第一测量臂1-3的运动参数d₁、第二测量臂2-3的运动参数d₂、第三测量臂3-3的运动参数d₃；

三、工控机6-3先通过可旋转夹持机构5的步进电机驱动可旋转夹持机构5在垂直平面转过角度，再通过圆形转台4的步进电机驱动圆形转台4在水平面内转过角度θ，通过圆形转台4的编码器构成的闭环控制来实现角度的准确定位，再通过第一直线进给机构步进电机1-1控制第一直线进给机构1的第一测量臂1-3直线运动距离d₁，通过第一光栅尺1-6构成的闭环控制实施对第一测量臂1-3的准确定位；

四、把第一直线进给机构1上的霍尔传感器1-2所提取的X方向上的磁场强度信号经过12位A/D芯片6-2转换后存储起来；

五、圆形转台4带动被测永磁体7逆时针转过90°，通过第二直线进给机构步进电机2-1控制第二直线进给机构2的第二测量臂2-3直线运动距离d₂；通过第二光栅尺2-6构成的闭环控制实施对第二测量臂2-3的准确定位；

六、把第二直线进给机构2上的霍尔传感器2-2所提取的Y方向上的磁场强度信号经过12位A/D芯片6-2转换后存储起来；

七、圆形转台4再次带动被测永磁体7逆时针转过90°，通过第三直线进给机构步进电机3-1控制第三直线进给机构3的第三测量臂3-3直线运动距离d₃；通过第三光栅尺3-6构成的闭环控制实施对第三测量臂3-3的准确定位；

八、把第三直线进给机构3上的霍尔传感器3-2所提取的Z方向上的磁场强度信号经过12位A/D芯片6-2转换后存储起来；

九、通过内部程序计算，得到被测点磁场强度的大小和方向。这样就得到了小型永磁体周围空间某点的磁场强度，通过多点测量，就可以构建永磁体周围的矢量场强图；

十、通过显示系统可以实时显示测量结果，并能绘制空间磁场的三维矢量场强图。

本发明突破了现有磁测仪器不能针对小型磁体进行测量的限制，能对多种形状的小型永磁体进行磁场测量；被测磁体周围的测量有效点增多，使得磁场测量的完整性大大增加，为进一步磁场计算所需的边界条件提供了数据支持；通过12位A/D芯片6-2转换电路将霍尔传感器采集到的信号转为数字信号，将这些数字信号先记录下来再利用计算机进行分析和处理；可实时显示测量结果，并结合所存储的数据绘制出空间磁场的三维矢量磁场强度图。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖面图，图3是图1中检测控制电路6的电路结构示意图，图4是本发明的测量方法流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3说明本实施方式。本实施方式由第一直线进给机构1、第二直线进给机构2、第三直线进给机构3、圆形转台4、可旋转夹持机构5和检测控制电路6组成；第一直线进给机构1由第一直线进给机构步进电机1-1、第一霍尔传感器1-2、第一测量臂1-3、第一直线导轨1-4和第一滑动柱1-5组成；第一滑动柱1-5的下端面与第一直线导轨1-4滑动连接；第一直线进给机构步进电机1-1固定在第一滑动柱1-5的上端面上；第一测量臂1-3为长条形，第一测量臂1-3的一个侧端面固定在第一滑动柱1-5的一个侧面的上端，第一测量臂1-3的另一个侧端面上安装有第一霍尔传感器1-2；第二直线进给机构2和第三直线进给机构3的组成和连接关系与第一直线进给机构1相同；圆形转台4的台面上安装有可旋转夹持机构5，可旋转夹持机构5的旋转方向为与圆形转台4的台面垂直的方向；第一直线进给机构1的进给方向的轴心线、第二直线进给机构2的进给方向的轴心线、第三直线进给机构3的进给方向的轴心线围绕圆形转台4呈扇形排布，第一直线进给机构1的第一霍尔传感器1-2端、第二直线进给机构2的第二霍尔传感器2-2端和第三直线进给机构3的第三霍尔传感器3-2端靠近圆形转台4，第一直线进给机构1与第二直线进给机构2之间的夹角为90°、第二直线进给机构2与第三直线进给机构3之间的夹角为90°；第一霍尔传感器1-2的测量面与第一直线进给机构1的进给方向的轴心线平行且与圆形转台4的台面垂直；第二霍尔传感器2-2的测量面面向圆形转台4的台面圆心；第三霍尔传感器3-2的测量面与圆形转台4的台面平行；第一直线进给机构1上的第一霍尔传感器1-2的磁场测量信号输出端与检测控制电路6的第一磁测量信号输入端相连接；第二直线进给机构2上的第二霍尔传感器2-2的磁场测量信号输出端与检测控制电路6的第二磁测量信号输入端相连接；第三直线进给机构3上的第三霍尔传感器3-2的磁场测量信号输出端与检测控制电路6的第三磁测量信号输入端相连接；第一直线进给机构1上的第一光栅尺1-6的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第一位移测量信号输入端相连接；第二直线进给机构2上的第二光栅尺2-6的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第二位移测量信号输入端相连接；第三直线进给机构3上的第三光栅尺3-6的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第三位移测量信号输入端相连接；第一直线进给机构1上的第一直线进给机构步进电机1-1的控制信号输入端与检测控制电路6的第一驱动信号输出端相连接；第二直线进给机构2上的第二直线进给机构步进电机2-1的控制信号输入端与检测控制电路6的第二驱动信号输出端相连接；第三直线进给机构3上的第三直线进给机构步进电机3-1的控制信号输入端与检测控制电路6的第三驱动信号输出端相连接；圆形转台4的步进电机的控制信号输入端与检测控制电路6的第四驱动信号输出端相连接；可旋转夹持机构5的步进电机的控制信号输入端与检测控制电路6的第五驱动信号输出端相连接；圆形转台4的编码器的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第四位移测量信号输入端相连接；可旋转夹持机构5的编码器的位移测量信号输出端与检测控制电路6的第五位移测量信号输入端相连接。

检测控制电路6由电压放大电路6-1、12位A/D芯片6-2、工控机6-3、键盘控制电路6-4、显示电路6-5、打印机6-6、第一驱动控制电路6-7-1、第二驱动控制电路6-7-2、第一步进电机驱动器6-8-1、第二步进电机驱动器6-8-2、第三步进电机驱动器6-8-3、第四步进电机驱动器6-8-4和第五步进电机驱动器6-8-5组成；电压放大电路6-1的测量信号输入端分别与第一霍尔传感器1-2的磁场测量信号输出端、第二霍尔传感器2-2的磁场测量信号输出端和第三霍尔传感器3-2的磁场测量信号输出端相连接；电压放大电路6-1的放大信号输出端与12位A/D芯片6-2的模拟信号输入端相连接；12位A/D芯片6-2的数字信号输出端与工控机6-3的磁测量信号输入端相连接；工控机6-3的第一控制信号输出端与第一驱动控制电路6-7-1的控制信号输入端相连接；工控机6-3的第二控制信号输出端与第二驱动控制电路6-7-2的控制信号输入端相连接；第一驱动控制电路6-7-1的三个控制信号输出端分别与第一步进电机驱动器6-8-1、第二步进电机驱动器6-8-2和第三步进电机驱动器6-8-3相连接；第二驱动控制电路6-7-2的两个控制信号输出端分别与第四步进电机驱动器6-8-4和第五步进电机驱动器6-8-5相连接；第一步进电机驱动器6-8-1的控制信号输出端与第一直线进给机构步进电机1-1的控制信号输入端相连接；第二步进电机驱动器6-8-2的控制信号输出端与第二直线进给机构步进电机2-1的控制信号输入端相连接；第三步进电机驱动器6-8-3的控制信号输出端与第三直线进给机构步进电机3-1的控制信号输入端相连接；第四步进电机驱动器6-8-4的控制信号输出端与圆形转台4的步进电机的控制信号输入端相连接；第五步进电机驱动器6-8-5的控制信号输出端与可旋转夹持机构5的步进电机的控制信号输入端相连接；键盘控制电路6-4的控制信号输出端与工控机6-3的控制信号输出端相连接；工控机6-3的结果输出端与显示电路6-5和打印机6-6相连接；显示电路6-5可以采用电脑显示器，实现测量结果的实时显示；工控机6-3的五个位移测量信号输入端分别与第一光栅尺1-6的位移测量信号输出端、第二光栅尺2-6的位移测量信号输出端、第三光栅尺3-6的位移测量信号输出端、圆形转台4的编码器的位移测量信号输出端和可旋转夹持机构5的编码器的位移测量信号输出端相连接。

检测方法的步骤为(如图4)：

一、把被测永磁体7水平夹持在可旋转夹持机构5上，由键盘输入被测点的坐标值x，y，z；

二、根据内部程序计算，得到圆形转台4的转动参数(水平转角θ)、可旋转夹持机构5的转动参数(垂直转角)、第一测量臂1-3的运动参数d₁、第二测量臂2-3的运动参数d₂、第三测量臂3-3的运动参数d₃；

三、工控机6-3先通过可旋转夹持机构5的步进电机驱动可旋转夹持机构5在垂直平面转过角度，再通过圆形转台4的步进电机驱动圆形转台4在水平面内转过角度θ，通过圆形转台4的编码器构成的闭环控制来实现角度的准确定位，再通过第一直线进给机构步进电机1-1控制第一直线进给机构1的第一测量臂1-3直线运动距离d₁，通过第一光栅尺1-6构成的闭环控制实施对第一测量臂1-3的准确定位；

四、把第一直线进给机构1上的霍尔传感器1-2所提取的X方向上的磁场强度信号经过12位A/D芯片6-2转换后存储起来；

五、圆形转台4带动被测永磁体7逆时针转过90°，通过第二直线进给机构步进电机2-1控制第二直线进给机构2的第二测量臂2-3直线运动距离d₂；通过第二光栅尺2-6构成的闭环控制实施对第二测量臂2-3的准确定位；

六、把第二直线进给机构2上的霍尔传感器2-2所提取的Y方向上的磁场强度信号经过12位A/D芯片6-2转换后存储起来；

七、圆形转台4再次带动被测永磁体7逆时针转过90°，通过第三直线进给机构步进电机3-1控制第三直线进给机构3的第三测量臂3-3直线运动距离d₃；通过第三光栅尺3-6构成的闭环控制实施对第三测量臂3-3的准确定位；

八、把第三直线进给机构3上的霍尔传感器3-2所提取的Z方向上的磁场强度信号经过12位A/D芯片6-2转换后存储起来；

九、通过内部程序计算，得到被测点磁场强度的大小和方向。这样就得到了小型永磁体周围空间某点的磁场强度，通过多点测量，就可以构建永磁体周围的矢量场强图；

十、通过显示系统可以实时显示测量结果，并能绘制空间磁场的三维矢量场强图。

第一霍尔传感器1-2、第二霍尔传感器2-2和第三霍尔传感器3-2采用南京新捷中旭微电子有限公司生产的SJ系列砷化镓霍尔传感器，也可以采用北京东方晨景电子有限公司的霍尔传感器，敏感区面积为0.127mm×0.127mm，工作温度为77K～400K，磁性敏感度为55～140mV/KG，工作频率100kHz；圆形转台4也可以选用现成的万能转台等三维空间位置移动和姿态旋转的三维机械定位装置；第一直线进给机构步进电机1-1、第二直线进给机构步进电机2-1和第三直线进给机构步进电机3-1采用北京前苏电子科技公司生产的42HS001两相步进电机。显示电路6-5可以采用电脑显示器，实现测量结果的实时显示；12位A/D芯片6-2采用美国AD公司生产的AD1674；驱动器型号为ST-2HB02X；工控机6-3采用北京宝创源科技有限公司生产的4ATX-H33型控创工控机。

Claims (3)

1、小型永磁体空间磁场的三维测量装置，其特征在于它由第一直线进给机构(1)、第二直线进给机构(2)、第三直线进给机构(3)、圆形转台(4)、可旋转夹持机构(5)和检测控制电路(6)组成；第一直线进给机构(1)由第一直线进给机构步进电机(1-1)、第一霍尔传感器(1-2)、第一测量臂(1-3)、第一直线导轨(1-4)和第一滑动柱(1-5)组成；第一滑动柱(1-5)的下端面与第一直线导轨(1-4)滑动连接；第一直线进给机构步进电机(1-1)固定在第一滑动柱(1-5)的上端面上；第一测量臂(1-3)为长条形，第一测量臂(1-3)的一个侧端面固定在第一滑动柱(1-5)的一个侧面的上端，第一测量臂(1-3)的另一个侧端面上安装有第一霍尔传感器(1-2)；第二直线进给机构(2)和第三直线进给机构(3)的组成和连接关系与第一直线进给机构(1)相同；圆形转台(4)的台面上安装有可旋转夹持机构(5)，可旋转夹持机构(5)的旋转方向为与圆形转台(4)的台面垂直的方向；第一直线进给机构(1)的进给方向的轴心线、第二直线进给机构(2)的进给方向的轴心线、第三直线进给机构(3)的进给方向的轴心线围绕圆形转台(4)呈扇形排布，第一直线进给机构(1)的第一霍尔传感器(1-2)端、第二直线进给机构(2)的第二霍尔传感器(2-2)端和第三直线进给机构(3)的第三霍尔传感器(3-2)端靠近圆形转台(4)，第一直线进给机构(1)与第二直线进给机构(2)之间的夹角为90°、第二直线进给机构(2)与第三直线进给机构(3)之间的夹角为90°；第一霍尔传感器(1-2)的测量面与第一直线进给机构(1)的进给方向的轴心线平行且与圆形转台(4)的台面垂直；第二霍尔传感器(2-2)的测量面面向圆形转台(4)的台面圆心；第三霍尔传感器(3-2)的测量面与圆形转台(4)的台面平行；第一直线进给机构(1)上的第一霍尔传感器(1-2)的磁场测量信号输出端与检测控制电路(6)的第一磁测量信号输入端相连接；第二直线进给机构(2)上的第二霍尔传感器(2-2)的磁场测量信号输出端与检测控制电路(6)器(3-2)的磁场测量信号输出端与检测控制电路(6)的第三磁测量信号输入端相连接；第一直线进给机构(1)上的第一光栅尺(1-6)的位移测量信号输出端与检测控制电路(6)的第一位移测量信号输入端相连接；第二直线进给机构(2)上的第二光栅尺(2-6)的位移测量信号输出端与检测控制电路(6)的第二位移测量信号输入端相连接；第三直线进给机构(3)上的第三光栅尺(3-6)的位移测量信号输出端与检测控制电路(6)的第三位移测量信号输入端相连接；第一直线进给机构(1)上的第一直线进给机构步进电机(1-1)的控制信号输入端与检测控制电路(6)的第一驱动信号输出端相连接；第二直线进给机构(2)上的第二直线进给机构步进电机(2-1)的控制信号输入端与检测控制电路(6)的第二驱动信号输出端相连接；第三直线进给机构(3)上的第三直线进给机构步进电机(3-1)的控制信号输入端与检测控制电路(6)的第三驱动信号输出端相连接；圆形转台(4)的步进电机的控制信号输入端与检测控制电路(6)的第四驱动信号输出端相连接；可旋转夹持机构(5)的步进电机的控制信号输入端与检测控制电路(6)的第五驱动信号输出端相连接；圆形转台(4)的编码器的位移测量信号输出端与检测控制电路(6)的第四位移测量信号输入端相连接；可旋转夹持机构(5)的编码器的位移测量信号输出端与检测控制电路(6)的第五位移测量信号输入端相连接。

2、根据权利要求1所述的小型永磁体空间磁场的三维测量装置，其特征在于它的检测控制电路(6)由电压放大电路(6-1)、12位A/D芯片(6-2)、工控机(6-3)、键盘控制电路(6-4)、显示电路(6-5)、打印机(6-6)、第一驱动控制电路(6-7-1)、第二驱动控制电路(6-7-2)、第一步进电机驱动器(6-8-1)、第二步进电机驱动器(6-8-2)、第三步进电机驱动器(6-8-3)、第四步进电机驱动器(6-8-4)和第五步进电机驱动器(6-8-5)组成；电压放大电路(6-1)的测量信号输入端分别与第一霍尔传感器(1-2)的磁场测量信号输出端、第二霍尔传感器(2-2)的磁场测量信号输出端和第三霍尔传感器(3-2)的磁场测量信号输出端相连接；电压放大电路(6-1)的放大信号输出端与12位A/D芯片(6-2)的模拟信号输入端相连接；12位A/D芯片(6-2)的数字信号输出端与工控机(6-3)的磁测量信号输入端相连接；工控机(6-3)的第一控制信号输出端与第一驱动控制电路(6-7-1)的控制信号输入端相连接；工控机(6-3)的第二控制信号输出端与第二驱动控制电路(6-7-2)的控制信号输入端相连接；第一驱动控制电路(6-7-1)的三个控制信号输出端分别与第一步进电机驱动器(6-8-1)、第二步进电机驱动器(6-8-2)和第三步进电机驱动器(6-8-3)相连接；第二驱动控制电路(6-7-2)的两个控制信号输出端分别与第四步进电机驱动器(6-8-4)和第五步进电机驱动器(6-8-5)相连接；第一步进电机驱动器(6-8-1)的控制信号输出端与第一直线进给机构步进电机(1-1)的控制信号输入端相连接；第二步进电机驱动器(6-8-2)的控制信号输出端与第二直线进给机构步进电机(2-1)的控制信号输入端相连接；第三步进电机驱动器(6-8-3)的控制信号输出端与第三直线进给机构步进电机(3-1)的控制信号输入端相连接；第四步进电机驱动器(6-8-4)的控制信号输出端与圆形转台(4)的步进电机的控制信号输入端相连接；第五步进电机驱动器(6-8-5)的控制信号输出端与可旋转夹持机构(5)的步进电机的控制信号输入端相连接；键盘控制电路(6-4)的控制信号输出端与工控机(6-3)的控制信号输出端相连接；工控机(6-3)的结果输出端与显示电路(6-5)和打印机(6-6)相连接；显示电路(6-5)可以采用电脑显示器，实现测量结果的实时显示；工控机(6-3)的五个位移测量信号输入端分别与第一光栅尺(1-6)的位移测量信号输出端、第二光栅尺(2-6)的位移测量信号输出端、第三光栅尺(3-6)的位移测量信号输出端、圆形转台(4)的编码器的位移测量信号输出端和可旋转夹持机构(5)的编码器的位移测量信号输出端相连接。

3、小型永磁体空间磁场的三维测量方法，其特征在于它的方法步骤为：

(一)、把被测永磁体(7)水平夹持在可旋转夹持机构(5)上，由键盘输入被测点的坐标值x，y，z；

(二)、根据内部程序计算，得到圆形转台(4)的转动参数(水平转角θ)、可旋转夹持机构(5)的转动参数(垂直转角)、第一测量臂(1-3)的运动参数d₁、第二测量臂(2-3)的运动参数d₂、第三测量臂(3-3)的运动参数d₃；

(三)、工控机(6-3)先通过可旋转夹持机构(5)的步进电机驱动可旋转夹持机构(5)在垂直平面转过角度，再通过圆形转台(4)的步进电机驱动圆形转台(4)在水平面内转过角度θ，通过圆形转台(4)的编码器构成的闭环控制来实现角度的准确定位，再通过第一直线进给机构步进电机(1-1)控制第一直线进给机构(1)的第一测量臂(1-3)直线运动距离d₁，通过第一光栅尺(1-6)构成的闭环控制实施对第一测量臂(1-3)的准确定位；

(四)、把第一直线进给机构(1)上的霍尔传感器(1-2)所提取的X方向上的磁场强度信号经过12位A/D芯片(6-2)转换后存储起来；

(五)、圆形转台(4)带动被测永磁体(7)逆时针转过90°，通过第二直线进给机构步进电机(2-1)控制第二直线进给机构(2)的第二测量臂(2-3)直线运动距离d₂；通过第二光栅尺(2-6)构成的闭环控制实施对第二测量臂(2-3)的准确定位；

(六)、把第二直线进给机构(2)上的霍尔传感器(2-2)所提取的Y方向上的磁场强度信号经过12位A/D芯片(6-2)转换后存储起来；

(七)、圆形转台(4)再次带动被测永磁体(7)逆时针转过90°，通过第三直线进给机构步进电机(3-1)控制第三直线进给机构(3)的第三测量臂(3-3)直线运动距离d₃；通过第三光栅尺(3-6)构成的闭环控制实施对第三测量臂(3-3)的准确定位：

(八)、把第三直线进给机构(3)上的霍尔传感器(3-2)所提取的Z方向上的磁场强度信号经过12位A/D芯片(6-2)转换后存储起来；

(九)、通过内部程序计算，得到被测点磁场强度的大小和方向。这样就得到了小型永磁体周围空间某点的磁场强度，通过多点测量，就可以构建永磁体周围的矢量场强图；

(十)、通过显示系统可以实时显示测量结果，并能绘制空间磁场的三维矢量场强图。

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