CN206863195U - 一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置 - Google Patents

一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN206863195U
CN206863195U CN201720771206.3U CN201720771206U CN206863195U CN 206863195 U CN206863195 U CN 206863195U CN 201720771206 U CN201720771206 U CN 201720771206U CN 206863195 U CN206863195 U CN 206863195U
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic field
input
field intensity
measurement apparatus
intensity measurement
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201720771206.3U
Other languages
English (en)
Inventor
吕富勇
祖旭明
李春辉
马芙蓉
周瑞卿
阮世阳
晁博
李鹏生
江鸿
唐迎川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Information Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Information Science and Technology filed Critical Nanjing University of Information Science and Technology
Priority to CN201720771206.3U priority Critical patent/CN206863195U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN206863195U publication Critical patent/CN206863195U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，该装置包括线圈安装槽、连接件和信号处理印刷电路板，感应线圈安装在线圈安装槽内，信号处理印刷电路板通过连接件与线圈安装槽连接。信号处理印刷电路板包括可变阻尼谐振网络、输入缓冲级、峰值检测电路、可控增益放大电路、采样保持器、ADC转换电路、微处理器以及单刀双掷开关。本实用新型通过调节可变阻尼谐振网络的阻尼状态，寻找谐振峰值，使传感器与空间磁场保持在临界耦合状态下，从而实现磁场测量，降低现有传感器在强耦合状态下对空间待测磁场或邻近磁传感器影响，并弥补在弱耦合下磁传感器灵敏度低下的不足。

Description

一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置
技术领域
本实用新型属于磁场测量技术领域，特别涉及了一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置。
背景技术
当前几乎任何技术领域都离不开磁场测量。以无线输电技术为例，现在主要都是利用磁场作为能量的传输通道。磁共振耦合无线电能传输技术利用高频磁共振耦合实现电能高效长距离传输，收发线圈间的互感耦合系数直接影响着系统的传输距离和效率。空间磁场强度同步检测是准确分析互感耦合系数的最直接的方法，因此设计出一款适合空间高频磁场强度测量的传感器具有重要意义。
现在测量磁场强度的方法虽然很多，但是很少有专利与论文介绍如何检测高频磁场。例如《多点磁场强度测量仪》(公开号：CN203759229U)基于霍尔传感器实现了3个方向的磁场强度测量，但是霍尔传感器最高测量频率仅为1MHz，因此无法实现高频磁场的检测。《一种数字信号锁定型空间磁场检测系统》(公开号：CN102495380A)虽然基于电磁感应法实现了磁场信号的数字化测量，但应用到空间磁场测量，没有解决多个传感器间的相互影响，以及传感器对空间待测磁场的影响问题。
实用新型内容
为了解决上述背景技术提出的技术问题，本实用新型旨在提供一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，实现空间高频磁场测量，降低现有传感器在强耦合状态下传感器对空间待测磁场或邻近磁传感器的影响，并弥补弱耦合下磁传感器灵敏度低的不足。
为了实现上述技术目的，本实用新型的技术方案为：
一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，包括线圈安装槽、连接件和信号处理印刷电路板，感应线圈安装在线圈安装槽内，信号处理印刷电路板通过连接件与线圈安装槽连接；所述信号处理印刷电路板包括可变阻尼谐振网络、输入缓冲级、峰值检测电路、可控增益放大电路、采样保持器、ADC转换电路、微处理器以及单刀双掷开关，可变阻尼谐振网络的输入端连接感应线圈，可变阻尼谐振网络的输出端连接输入缓冲级的输入端，输入缓冲级的输出端连接峰值检测电路的输入端和可控增益放大电路的输入端，可控增益放大电路的输出端连接采样保持器的输入端，采样保持器的输出端连接ADC转换电路的输入端，ADC转换电路的输出端连接微处理器的输入端，单刀双掷开关的动端连接采样保持器的控制端，单刀双掷开关的两个不动端分别连接微处理器和外部控制信号，可变阻尼谐振网络的控制端、可控增益放大电路的控制端、ADC转换电路的控制端和峰值检测电路分别连接微处理器。
基于上述技术方案的优选方案，信号处理印刷电路板通过连接件与线圈安装槽垂直连接。
基于上述技术方案的优选方案，所述可变阻尼谐振网络包括谐振电容和电位器，谐振电容、电位器和感应线圈相互并联，电位器的控制端连接微处理器，从而控制电位器接入电路的阻值。
基于上述技术方案的优选方案，所述输入缓冲级采用OPA842芯片。
基于上述技术方案的优选方案，所述可控增益放大电路由两片AD603芯片级联而成。
基于上述技术方案的优选方案，所述采样保持器采用OPA615芯片。
基于上述技术方案的优选方案，所述峰值检测电路采用AD8307芯片。
采用上述技术方案带来的有益效果：
通过本实用新型的装置，可以实现空间磁场的分布式精确测量。本实用新型可以解决多个传感器间的相互影响，以及传感器对空间待测磁场的影响问题。而且，本实用新型能在减小传感器的不利影响的同时，最大限度地提高测量灵敏度，从而降低了对硬件检测电路的速度的要求。同时，本实用新型将检测到的磁场信号数字化了，便于远距离传输。此外，本实用新型方便多个数字化磁场传感器的同步组网，容易实现空间多点磁场的同步采集。
附图说明
图1是本实用新型的装置结构图；
标号说明：A-线圈圈安装槽，B-连接装置，C-信号处理电路印制板，C1-可变阻尼谐振网络，C2-输入缓冲级，C3-可控增益放大电路，C4-采样保持器，C5-ADC转换电路，C6-微处理器，C7-单刀双掷开关，C8-峰值检测电路
图2是本实用新型的信号流向示意图；
图3是可变阻尼谐振网络电路图；
图4是输入缓冲级电路图；
图5是可控增益放大电路图；
图6是采样保持器电路图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图1所示，一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，包括线圈安装槽A、连接件B和信号处理电路印制板C，感应线圈安装在A的圆形凹槽里。在本实例中，感应线圈采用同轴电缆线绕制，为了兼顾感应线圈的频带以及灵敏度，将感应线圈的匝数定为1匝，线圈半径为2.5cm，线圈导线半径为0.4mm，线圈电感100nH。上述C通过连接件B与A垂直相连，即信号处理电路印制板C与感应线圈所处平面垂直，这样C所产生的磁场与被测磁场垂直，从而降低对被测磁场的干扰。
如图2所示，信号处理电路印制板C集成有可变阻尼谐振网络C1、输入缓冲级C2、可控增益放大电路C3、采样保持器C4、ADC转换电路C5\微处理器C6、单刀双掷开关C7和峰值检测电路C8。所述C1与C2相连，C2与C3相连，C2与C8相连，C3与C4相连，C4与C5相连，C5与C6相连。所述可控增益放大电路C3的增益控制管脚与微处理器C6连接。可变阻尼谐振网络C1的输入端连接感应线圈，可变阻尼谐振网络C1的输出端连接输入缓冲级C2的输入端，输入缓冲级C2的输出端连接峰值检测电路C8的输入端和可控增益放大电路C3的输入端，可控增益放大电路C3的输出端连接采样保持器C4的输入端，采样保持器C4的输出端连接ADC转换电路C5的输入端，ADC转换电路C5的输出端连接微处理器C6的输入端，单刀双掷开关C7的动端连接采样保持器C4的控制端，单刀双掷开关C7的两个不动端分别连接微处理器C6和外部控制信号，可变阻尼谐振网络C1的控制端、可控增益放大电路C3的控制端、ADC转换电路C5的控制端和峰值检测电路C8分别连接微处理器C6。
在本实施例中，可变阻尼谐振网络C1如图3所示，其中，L为感应线圈，Cr为谐振电容，容量为25pF，Rw是可调数字电位器X9C102。
在本实施例中，微处理器C6采用内置ADC的单片机IAP15F2K61S2。峰值检测电路C8由对数检波电路AD8307构成。
在本实施例中，如图4所示，基于OPA842电路构建输入缓冲级，其增益带宽积为200MHz，满足阻抗匹配的要求。如图5所示，可控增益放大电路C3为基于AD603电路设计了两级程控放大器，增益范围为-10dB～30dB，两级带宽为60MHz。
在本实施例中，采样保持器C4的控制管脚与单刀双掷开关C7连接，可以选择微处理器C6控制采样保持，也可以由外部信号控制实现同步采集。如图6所示，在本实施例中，采样保持器基于OPA615芯片构建，其频带大于700MHz。单刀双掷开关SW选用MAX4544。
感应线圈与可变阻尼谐振网络作用，将被测高频磁场信号穿过感应线圈后转化为可变阻尼谐振网络谐振电容Cr上的高频电压信号。本实例中谐振网络C1由LC并联，谐振电容Cr，谐振网络的阻尼调节由可调数字化电位器Rw实现。感应线圈输出的电压信号通过输入缓冲级C2输入可控增益放大电路C3和峰值检测电路C8。
采用本实用新型设计的装置来测量高频磁场强度的过程为，微处理器C6控制可变阻尼谐振网络C1的参数，使其阻尼单调变化；微处理器C6控制峰值检测电路C8，寻找输出电压峰值时可变阻尼网络所对应的参数，保持该参数值；微处理器C6控制可控增益放大电路C3的放大或者衰减的倍数，将感应线圈输出的电压信号调理成在ADC转换电路C5的量程范围内的电信号；当需要测量磁场强度时，微处理器C6控制单刀双掷开关C7的状态，选择微处理器C6或者外部信号控制采样保持器C4处于保持状态；微处理器C6控制ADC转换电路C5采集被保持住的电压信号；AD转换完成后，微处理器C6或者外部信号控制采样保持器C4处于跟随状态，继续跟踪高频磁场信号；微处理器由AD转换的结果计算出磁感应强度的数值并存储在微处理器C6内部，实现磁场信号的数字化。
应当指出的是，尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，以上所述实施内容,是结合具体的优选实施方式的一种，是对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明，而是要求符合与本文所公开的思路和原理相一致的最宽的范围，如感应线圈的绕制，可变阻尼谐振网络的设计等。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思和方法的前提下，还可以做出若干简单改进或替换。在附权利要求书所限定的本实用新型的原理范围内，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，其特征在于：包括线圈安装槽(A)、连接件(B)和信号处理印刷电路板(C)，感应线圈安装在线圈安装槽(A)内，信号处理印刷电路板(C)通过连接件(B)与线圈安装槽(A)连接；所述信号处理印刷电路板(C)包括可变阻尼谐振网络(C1)、输入缓冲级(C2)、峰值检测电路(C8)、可控增益放大电路(C3)、采样保持器(C4)、ADC转换电路(C5)、微处理器(C6)以及单刀双掷开关(C7)，可变阻尼谐振网络(C1)的输入端连接感应线圈，可变阻尼谐振网络(C1)的输出端连接输入缓冲级(C2)的输入端，输入缓冲级(C2)的输出端连接峰值检测电路(C8)的输入端和可控增益放大电路(C3)的输入端，可控增益放大电路(C3)的输出端连接采样保持器(C4)的输入端，采样保持器(C4)的输出端连接ADC转换电路(C5)的输入端，ADC转换电路(C5)的输出端连接微处理器(C6)的输入端，单刀双掷开关(C7)的动端连接采样保持器(C4)的控制端，单刀双掷开关(C7)的两个不动端分别连接微处理器(C6)和外部控制信号，可变阻尼谐振网络(C1)的控制端、可控增益放大电路(C3)的控制端、ADC转换电路(C5)的控制端和峰值检测电路(C8)分别连接微处理器(C6)。
2.根据权利要求1所述磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，其特征在于：信号处理印刷电路板(C)通过连接件(B)与线圈安装槽(A)垂直连接。
3.根据权利要求1所述磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，其特征在于：所述可变阻尼谐振网络(C1)包括谐振电容和电位器，谐振电容、电位器和感应线圈相互并联，电位器的控制端连接微处理器(C6)，从而控制电位器接入电路的阻值。
4.根据权利要求1所述磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，其特征在于：所述输入缓冲级(C2)采用OPA842芯片。
5.根据权利要求1所述磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，其特征在于：所述可控增益放大电路(C3)由两片AD603芯片级联而成。
6.根据权利要求1所述磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，其特征在于：所述采样保持器(C4)采用OPA615芯片。
7.根据权利要求1所述磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置，其特征在于：所述峰值检测电路(C8)采用AD8307芯片。
CN201720771206.3U 2017-06-29 2017-06-29 一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置 Expired - Fee Related CN206863195U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201720771206.3U CN206863195U (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201720771206.3U CN206863195U (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN206863195U true CN206863195U (zh) 2018-01-09

Family

ID=60829285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201720771206.3U Expired - Fee Related CN206863195U (zh) 2017-06-29 2017-06-29 一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN206863195U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107271935A (zh) * 2017-06-29 2017-10-20 南京信息工程大学 一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置和方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107271935A (zh) * 2017-06-29 2017-10-20 南京信息工程大学 一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106771922B (zh) 一种高压电力设备局部放电检测系统及局部放电识别方法
CN103278751B (zh) 高压电力设备局部放电综合巡检仪
CN106532982B (zh) 一种负载在线识别的无线电能传输系统及负载识别方法
CN103197352B (zh) 一种多功能墙体探测仪
CN104407209B (zh) 一种配电变压器能效计量检测方法
CN207601231U (zh) 一种基于电声联合的变压器局部放电监测系统
CN104375435A (zh) 一种信号采样系统和方法
CN206863195U (zh) 一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置
CN103536288A (zh) 磁共振系统及其射频线圈性能检测方法
CN107462853A (zh) 一种特高频局部放电检测系统的标定方法
CN110780237A (zh) 一种分布式特高频传感器
CN108732472A (zh) 基于高频法的复合电场耦合油纸绝缘局部放电检测系统
CN103713243B (zh) 基于电磁波天线接收阵列的10v开关柜内部放电检测装置
CN110850158A (zh) 一种用于充电器主板的充电效率计算及校准电路和方法
CN204116451U (zh) 一种配电变压器能效计量检测装置
CN107271935A (zh) 一种磁共振耦合空间高频磁场强度测量装置和方法
CN201654213U (zh) 一种软磁材料测量装置
CN210604864U (zh) 线圈匝间绝缘检测装置
CN103675618A (zh) 一种带打印功能的开关柜局部放电巡检仪
CN203178417U (zh) 高压电缆带电巡检系统
CN205982669U (zh) 一种多频率金属异物检测机信号接收电路模块
CN102707118B (zh) 压流互感器及其测量系统
CN115754585A (zh) 一种采用消磁技术的高频电流传感采集单元
CN205539219U (zh) 一种基于虚拟仪器的电能质量监测系统
CN201765301U (zh) 变压器局部放电在线监测设备

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180109

Termination date: 20210629