CN207541247U - 一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，包括外壳和硬件电路，所述外壳包括记录仪壳体(2)，所述记录仪壳体(2)一端设有第一挡板(10)，另一端设有第二挡板(11)，所述硬件电路包括控制板(12)、前置板(13)和电池板(14)，所述控制板(12)包括微处理器、存储芯片和无线通讯模块，所述前置板(13)包括霍尔传感器、温度传感器、传感器电路板(20)、放大滤波电路及无线通讯模块。本实用新型的无线三轴磁场测量仪，可以实现对某一位置的空间磁场的三分量无线测量，不仅测量精度高，磁场精度为微特斯拉级，而且体积小，成本低，测量效率高。

Description

一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪

技术领域

本实用新型属于磁场测量技术领域，更具体地，涉及一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪。

背景技术

磁场是一个矢量场，因此该测量仪需要准确测量磁场的三个分量，同时考虑到温漂，需要测量周围的环境温度。磁场测量在军事、资源勘探、生命医学、科学研究等领域有着广泛的应用。与地磁场有关的磁场测量应用更加广泛。

磁场测量和一般测量系统一样，包括传感器、信号调理电路、采集设备和应用软件组成，霍尔传感器将磁信号转换为电压信号输出，电压信号经过信号调理电路得到大小合适有用的信号，再经过A/D转换将模拟信号转换为数字信号，在微处理器的控制下存储到存储芯片中，用于后期的显示、分析处理。

随着科学技术的发展和各种高新技术的引入，越来越多的电磁场研究更加偏向于三维动态磁场的分布，而传统的磁场测量的特斯拉计、高斯计等仪器，难以满足多点和动态磁场的测量要求。截止目前，常用的脉冲磁场测量方法主要有霍尔效应法、电磁感应法、磁光效应法和磁阻效应法等。但电磁感应法的探头一般都是面积相对较大线圈，测量精度不高；磁光效应法的优点是测试精度较高，反应速度快，但是需要前期校准，且测试设备复杂。

目前在精确的磁场测量系统主要依赖进口，价格昂贵，而且大多数系统只能测量单个点的一维磁场或二维磁场，空间三维磁场的分布情况更是需要通过多次测量和复杂的数据处理才能得到，无法实现快速测量，更无相关实验测量系统。此外，目前的霍尔传感器只能测量单一方向的磁场，不能直接测量三个方向的磁场，而且每个部分都会对产品的性能产生影响。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其目的在于，三个霍尔传感器分别固定在长方体三个正交的面上，测量磁场得到的微弱电压信号经过放大滤波电路进行放大信号，滤波高频噪声，得到幅值合适的有用信号，调理好的信号经过微处理器处理变换为磁场，进而存储在存储芯片中，在微处理器的控制下，存储芯片中数据能够通过无线通讯模块发送到上位机电脑，从而实现对某一位置的空间磁场的三分量无线测量，不仅测量精度高，而且测量效率高。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，包括外壳和硬件电路；

其中，所述外壳包括记录仪壳体，所述记录仪壳体为矩形中空结构，其一端设有第一挡板，另一端设有第二挡板，从而形成容纳所述硬件的电路的腔体；

所述硬件电路设于所述腔体内，包括控制板、前置板和电池板，所述控制板包括微处理器和存储芯片；

所述前置板包括霍尔传感器、温度传感器、传感器电路板、放大滤波电路和无线通讯模块，所述霍尔传感器用于测量磁场的微弱电压信号，所述温度传感器用于测量霍尔传感器的温度，所述传感器电路板用于传输所述微弱电压信号给所述放大滤波电路，所述放大滤波电路用于将所述微弱电压信号放大并得到幅值符合要求的有用信号，所述有用信号经过微处理器处理变换为磁场，进而存储在存储芯片中，存储芯片中数据通过所述无线通讯模块发送到上位机电脑，从而实现对某一位置的空间磁场的三分量测量。

进一步地，所述控制板为数字电路，所述前置板为模拟电路，所述电池板为电源电路，所述数字电路、模拟电路和电源电路隔离设置，用于增强其抗干扰性能。

进一步地，所述前置板的一端部设有传感器支架，所述传感器支架与所述霍尔传感器位置相匹配，用于支撑所述霍尔传感器，并保证三个霍尔传感器安装方向的正交性。

进一步地，所述前置板还包括A/D转换芯片，用于实现所述数字电路和模拟电路之间的转换。

进一步地，所述控制板包括电源开关、LED充电指示灯。

进一步地，所述第二挡板的顶部依次设有USB接口、LED状态灯以及数码显示器，且其间隔一定距离分开布置；

所述USB接口用于U盘快速转存测量数据，所述数码显示器用于显示仪器编号、仪器工作状态、仪器故障信息、存储芯片剩余空间、电池剩余容量等信息，所述LED状态灯用于显示U盘状态。

进一步地，所述第二挡板的中心位置设有充电插头和LED充电指示灯。

进一步地，所述第二挡板的一侧边缘位置设有天线。

进一步地，所述USB接口的下方设有电源开关帽，所述电源开关帽套设于所述电源开关上。

进一步地，所述记录仪壳体的顶部设有水平泡。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，三个霍尔传感器分别固定在长方体三个正交的面上，测量磁场得到的微弱电压信号经过放大滤波电路进行放大信号，滤波高频噪声，得到幅值合适的有用信号，调理好的信号经过微处理器处理变换为磁场，进而存储在存储芯片中，在微处理器的控制下，存储芯片中数据能够通过无线通讯模块发送到上位机电脑，从而实现对空间磁场的三分量无线测量，不仅测量精度高，磁场精度为微特斯拉级，而且测量效率高。

(2)本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，硬件电路分为三块电路板，从而将数字电路、模拟电路和电源分开，避免其相互干扰，大大提高了该测量仪的稳定性和可靠性。

(3)本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，自带电源系统，通过充电插头对锂电池进行充电，电量显示板用于显示电量，确保该测量仪正常工作。

(4)本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，霍尔传感器的一侧设有温度传感器，该温度传感器，用于测量所述霍尔传感器的温度。

(5)本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，外壳包括记录仪壳体、第一挡板和第二挡板，整体集成度高，大大缩小了测量仪的体积，且体积小、成本低、使用方便、操作简单。

(6)本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，第二挡板上还设有USB接口，通过USB接口可以将磁场的测量数据发送到U盘中，无需布线，便于数据的传输和处理。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪的内部电路示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-水平泡；2-记录仪壳体；3-USB接口；4-LED状态灯；5-电量显示窗；6-天线； 7-LED充电指示灯；8-充电插头；9-电源开关帽；10-第一挡板；11-第二挡板；12-控制板；13-前置板；14-电池板；15-锂电池；16-电源开关；17-LED 状态灯；18-电量显示板；19-传感器支架；20-传感器电路板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为本实用新型实施例一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪的结构示意图。如图1所示，本实用新型是一个无线三轴磁场测量仪，包括外壳和硬件电路，其中外壳有三部分组成，分别为记录仪壳体2、第一挡板 10和第二挡板11。本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，外壳包括记录仪壳体、第一挡板和第二挡板，整体集成度高，大大缩小了测量仪的体积，便于携带和使用。

在本实用新型的一个实施例中，记录仪壳体2的其中三个侧面上(如图1所示)均设有水平泡1。其中一个挡板(图1中所示为第二挡板10) 的顶部依次设有USB接口3、LED状态灯4以及电量显示窗5，且其间隔一定距离分开布置。其中，USB接口3的下方设有电源开关帽9，第二挡板10 的中心位置设有充电插头8和LED充电指示灯7，其一侧边缘位置设有天线6。

本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，第二挡板上还设有USB接口，通过USB接口可以将磁场的测量数据发送到U盘中，便于数据的传输和处理。

图2为本实用新型实施例一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪的内部电路示意图。如图2所示，硬件电路包括三部分，分别为控制板12、前置板13和电池板14。如图2所示，其中，控制板12为数字电路部分，主要包括微处理器、存储芯片和无线通讯模块；前置板13为模拟部分，主要包括霍尔传感器、传感器电路板20、传感器支架19、放大滤波电路、A/D转换芯片等；电池板14主要用于固定锂电池15，包括电源开关16、LED充电指示灯7和电量显示板18，用于为测量仪提供电源，可以通过充电插头8对锂电池15进行充电，电量显示板18用于显示电量。

在本实用新型的一个优选实施例中，霍尔传感器的一侧设有温度传感器，该温度传感器用于测量所述霍尔传感器的温度。

本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，自带电源系统，通过充电插头对锂电池进行充电，电量显示板用于显示电量，确保该测量仪正常工作。

本实用新型的基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，硬件电路分为三块电路板，从而将数字电路、模拟电路和电源分开，避免其相互干扰，大大提高了该测量仪的稳定性和可靠性。

本实用新型实施例一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其工作原理为：三个霍尔传感器分别固定在长方体三个正交的面上，测量磁场得到的微弱电压信号经过放大滤波电路进行放大信号，滤波高频噪声，得到幅值合适的有用信号，调理好的信号经过微处理器处理变换为磁场，进而存储在存储芯片中，在微处理器的控制下，存储芯片中数据能够通过无线通讯模块发送到上位机电脑，从而实现对磁场的三维无线测量，不仅测量精度高，而且测量效率高。

具体而言，图2所示的三块电路板分别单独生产，控制板12和前置板 13通过排针排母连接，前置板13和电池板14通过热插拔端子连接，该仪器在装配时，先将第二挡板11和记录仪壳体2通过螺钉连接，再将控制板 12和前置板13装配，然后仪器放入记录仪壳体2中，再将电池板14插入记录仪壳体2中通过热插拔端子与前置板13相连，最后将第一挡板10和记录仪壳体2通过螺钉连接，整个仪器是一个独立的，霍尔传感器集成在仪器内部，在需要测量磁场的地方放置一个这样的仪器，然后通过无线收发器与上位机通信，进而进行测量。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，包括外壳和硬件电路；

其中，所述外壳包括记录仪壳体(2)，所述记录仪壳体(2)为矩形中空结构，其一端设有第一挡板(10)，另一端设有第二挡板(11)，从而形成容纳所述硬件的电路的腔体；

所述硬件电路设于所述腔体内，包括控制板(12)、前置板(13)和电池板(14)，所述控制板(12)包括微处理器和存储芯片；

所述前置板(13)包括霍尔传感器、温度传感器、传感器电路板(20)、放大滤波电路和无线通讯模块，所述霍尔传感器用于测量磁场的微弱电压信号，所述温度传感器用于测量霍尔传感器的温度，所述传感器电路板(20)用于传输所述微弱电压信号给所述放大滤波电路。

2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，所述控制板(12)为数字电路，所述前置板(13)为模拟电路，所述电池板(14)为电源电路，所述数字电路、模拟电路和电源电路隔离设置，用于增强其抗干扰性能。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，所述前置板(13)的一端部设有传感器支架(19)，所述传感器支架(19)与所述霍尔传感器位置相匹配，用于支撑所述霍尔传感器，并保证三个霍尔传感器安装方向的正交性。

4.根据权利要求3所述的一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，所述前置板(13)还包括A/D转换芯片，用于实现数字电路和模拟电路之间的转换。

5.根据权利要求1所述的一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，所述控制板(12)包括电源开关(16)、LED充电指示灯(7)。

6.根据权利要求1所述的一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，所述第二挡板(10)的顶部依次设有USB接口(3)、LED状态灯(4)以及数码显示器(5)，且其间隔一定距离分开布置；

所述USB接口(3)用于U盘快速转存测量数据，所述数码显示器(5)用于显示仪器编号、仪器工作状态、仪器故障信息、存储芯片剩余空间、电池剩余容量等信息，所述LED状态灯(4)用于显示U盘状态。

7.根据权利要求1或6所述的一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，所述第二挡板(10)的中心位置设有充电插头(8)和LED充电指示灯(7)。

8.根据权利要求7所述的一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，所述第二挡板(10)的一侧边缘位置设有天线(6)。

9.根据权利要求6所述的一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，所述USB接口(3)的下方设有电源开关帽(9)，所述电源开关帽(9)套设于所述电源开关(16)上。

10.根据权利要求1所述的一种基于霍尔传感器的无线三轴磁场测量仪，其特征在于，所述记录仪壳体(2)的顶部设有水平泡(1)。