CN212275937U - 三维工频磁场准确对位测量辅助装置 - Google Patents

Abstract

一种三维工频磁场准确对位辅助测量装置，所述的测量辅助装置由测量支架、Z方向补高板和平面定位板组成。测量支架由支架底板、支柱和测量台板组成，测量支柱上附有卡高板，可调节和固定测量台板的高度。所述的Z方向补高板置于测量台板和平面定位板之间，用于补偿测量X方向和Y方向磁场分量时X方向和Y方向传感器的高度。本实用新型可以便捷地实现同点三维工频磁场分量测量的准确对位，使工频磁场测量仪各个方向的传感器中心精确定位到测量点，能精准地得到测量点上的工频磁场值。

Description

三维工频磁场准确对位测量辅助装置

技术领域

本实用新型涉及工频磁场测量，特别是一种三维工频磁场准确对位测量辅助装置。

背景技术

随着人们的生活水平日益提高，公众的环境意识不断增强，输变电设备周围的工频电磁场环境已经成为社会公众关注的问题之一。在输变电设施周围的工频磁场研究和电磁环境监测中，均需要准确地测量出监测点上的工频磁场以判断该处环境是否符合相关标准的限值要求。

由于工频磁场是一个三维的向量，常用的工频磁场测量仪的原理是在测量仪内布置有三个独立的X、Y、Z方向的传感器(测量线圈)，分别测量X、Y、 Z三个方向的磁感应密度分量，然后计算出被测点上总的磁感应密度。由于工频磁场测量仪中X、Y、Z三个方向的传感器布置在测量仪中不同的位置，三个传感器的中心位置不能同时对准被测点。在工频磁场均匀分布或稍不均匀分布的情况下，通常在测量中简单地将测量仪的中心放置对准被测点，同时读取测量仪显示的三个方向分量和总的值作为被测点上的工频磁场值。但在不均匀场的测量中，这种简化测量方法会带来较大的测量偏差。因此需要在每个方向的分量测量时分别移动测量仪的位置，每次将相应传感器的中心位置对准被测点，才能测到同一被测点上的三个分量，然后根据三个方向的分量计算出被测点上总的磁场。由于测量时测量仪不能打开，很难准确对位，并且移动测量仪的位置缺乏准确、便捷、可靠的对位方法和辅助装置，造成现场测量时间长、因操作带来的测量偏差风险高。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现场和实验室三维不均匀工频磁场准确测量的困难，提供一种三维工频磁场准确对位测量辅助装置和测量方法，该装置能保障工频磁场测量仪内部三个方向传感器分别对准同一个测量点，提高了现场和实验室三维不均匀工频磁场测量的效率和准确度。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种三维工频磁场准确对位测量辅助装置，其特点在于，该装置由测量支架、Z方向补高板和平面定位板组成，所述的测量支架由支架底板、支柱和测量台板组成，所述的支柱上附有卡高板，通过固定销以调节和固定所述的测量台板的高度，所述的平面定位板上有X方向卡槽、Y方向卡槽和Z方向卡槽以及定位销孔，通过定位销穿过所述的孔定位销锁定所述的平面定位板与测量台板间的相对位置，测量辅助装置的材料均采用非金属非磁性材料；上述元部件的位置关系如下：

1)根据工频磁场测量仪内部X、Y、Z方向传感器之间的相对位置，以X 方向传感器的中心位置为三维坐标系的原点O(0，0,0)，X、Y、Z方向传感器所指方向分别为X轴、Y轴和Z轴方向，确定Y方向传感器中心位置的坐标 Yc(x_y,y_y,0)，Z方向传感器中心位置的坐标Zc(x_z,y_z,z_z)以及工频磁场测量仪(11)的左、右、上、下边沿距离坐标原点的距离为y_l，y_r，x_u，x_d，确定X 方向传感器的中心位置距离测量仪底面的距离为z_b；

2)所述的平面定位板位于xy平面，其平面尺寸略大于工频磁场测量仪的表面尺寸，在平面定位板上标定一个原点O’(0,0),标定y＝y_r的右边沿线和 x＝-x_u的上边沿线，并以此右边沿线和上边沿线为内边设置X方向卡槽；标定 y＝-(y_y+y_l)的左边沿线和x＝-x_y+x_d的下边沿线，并以此左边沿线和下边沿线为内边设置Y方向卡槽；标定y＝-(y_z+y_l)的左边沿线和x＝-(x_u+x_z)的上边沿线，并以此左边沿线和上边沿线为内边设置Z方向卡槽；

3)所述的Z方向补高板的平面尺寸略小于平面定位板，厚度等于z_z；

4)所述的测量台板是平稳放置Z方向补高板和平面定位板；

5)所述的平面定位板和测量台板平行叠置，在平面定位板的两侧各打至少一个贯穿测量台板的定位销孔，插入定位销以固定平面定位板和测量台板之间的相对位置，所述的定位销的长度大于所述的平面定位板、测量台板和Z 方向补高板的厚度之和，定位销之间的间距宽于Z方向补高板两侧面直接的宽度，以便在测量Z方向磁场分量时，Z方向补高板可以方便地从平面定位板和测量台板之间抽出。

利用上述三维工频磁场准确对位测量辅助装置进行三维工频磁场的测量方法，其特点在于该测量方法的步骤如下：

1)确定需要测量三维工频磁场的被测点P的位置，将测量支架的两邻边分别对准X方向和Y方向，将测量台板的上平面调节到(z_p-z_b-z_c-z_z)高度，并通过卡高板和固定销固定所述的测量台板的高度；其中，z_p为被测点P距地面的高度，z_b为X方向传感器的中心位置距离测量仪底面的距离，z_c为平面定位板的厚度，z_z为Z方向补高板的厚度；

2)将所述的Z方向补高板平置在所述的测量台板上，再将平面定位板平置于所述的Z方向补高板上，插入定位销固定所述的平面定位板与测量台板之间的相对位置；将所述的工频磁场测量仪平置在所述的平面定位板上，将工频磁场测量仪的右上边紧贴X方向卡槽，测量并记录X方向的磁感应密度 B_x；

3)将所述的工频磁场测量仪的左下边紧贴Y方向卡槽，测量并记录Y 方向的磁感应密度B_y；

4)抽去所述的Z方向补高板，将所述的工频磁场测量仪的左上边紧贴Z 方向卡槽，测量并记录Z方向的磁感应密度B_z；

5)按下式计算被测点P的磁感应密度：

本实用新型的有益效果是：

本实用新型测量支架由支架底板、支柱和测量台板组成，测量支柱上附有卡高板，可调节和固定测量台板的高度。所述的Z方向补高板置于测量台板和平面定位板之间，用于补偿测量X方向和Y方向磁场分量时X方向和Y方向传感器的高度。平面定位板上有X方向卡槽、Y方向卡槽和Z方向卡槽以及定位销孔，定位销孔用于平面定位板与测量台板间的相对位置定位和锁定。测量X、Y、Z方向磁场分量时，将工频磁场测量仪的右上边沿、左下边沿和左上边沿分别靠紧X方向卡槽、Y方向卡槽和Z方向卡槽即可便捷地实现同点三维工频磁场分量测量的准确对位，使工频磁场测量仪各个方向的传感器中心精确定位到测量点，能更为精准地得到测量点上的工频磁场值。

附图说明

图1为三维工频磁场测量仪内部传感器布置示意图,其中(a)为三维示意图，(b)为俯视平面示意图；

图2为本实用新型三维工频磁场准确对位测量辅助装置正视图

图3为平面定位板示意图

图4为工频磁场测量仪对位移动示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型方法作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

图1所示为三维工频磁场测量仪内部X、Y、Z三个方向的传感器布置示意图。三个方向的传感器不在同一位置，而在不均匀磁场中，磁场是随位置变化的，因此，在测量三个方向上的工频磁场分量的时候，应挪动测量仪，使相应方向上的测量传感器的中心点均位于被测点。

本实用新型三维工频磁场准确对位测量辅助装置的正视图如图2所示，由图可见，本实用新型三维工频磁场准确对位测量辅助装置，由测量支架、Z方向补高板6和平面定位板7组成，所述的测量支架由支架底板1、支柱2和测量台板3组成，所述的支柱2上附有卡高板4，通过固定销5以调节和固定所述的测量台板3的高度，所述的平面定位板7上有X方向卡槽9、Y方向卡槽 10和Z方向卡槽12以及定位销孔，通过定位销8穿过所述的定位销孔锁定所述的平面定位板7与测量台板3间的相对位置，测量辅助装置的材料均采用非金属非磁性材料；上述元部件的位置关系如下：

1)根据工频磁场测量仪11内部X、Y、Z方向传感器之间的相对位置，以 X方向传感器的中心位置为三维坐标系的原点O(0，0,0)，X、Y、Z方向传感器所指方向分别为X轴、Y轴和Z轴方向，确定Y方向传感器中心位置的坐标 Yc(x_y,y_y,0)，Z方向传感器中心位置的坐标Zc(x_z,y_z,z_z)以及工频磁场测量仪(11)的左、右、上、下边沿距离坐标原点的距离为y_l，y_r，x_u，x_d，确定X 方向传感器的中心位置距离测量仪底面的距离为z_b；

2)所述的平面定位板7位于xy平面，其平面尺寸略大于工频磁场测量仪的表面尺寸，在平面定位板7上标定一个原点O’(0,0),标定y＝y_r的右边沿线和x＝-x_u的上边沿线，并以此右边沿线和上边沿线为内边设置X方向卡槽9；标定y＝-(y_y+y_l)的左边沿线和x＝-x_y+x_d的下边沿线，并以此左边沿线和下边沿线为内边设置Y方向卡槽10；标定y＝-(y_z+y_l)的左边沿线和x＝-(x_u+x_z) 的上边沿线，并以此左边沿线和上边沿线为内边设置Z方向卡槽12；

3)所述的Z方向补高板6的平面尺寸略小于平面定位板7，厚度等于z_z；

4)所述的测量台板3有一定的面积可以平稳放置Z方向补高板6和平面定位板7；

5)所述的平面定位板7和测量台板3平行叠置，在平面定位板7的两侧各打至少一个贯穿测量台板3的定位销孔，插入定位销8以固定平面定位板7 和测量台板3之间的相对位置，所述的定位销8的长度大于所述的平面定位板7、测量台板3和Z方向补高板6的厚度之和，定位销8之间的间距宽于Z 方向补高板6两侧面直接的宽度，以便在测量Z方向磁场分量时，Z方向补高板6可以方便地从平面定位板7和测量台板3之间抽出。

利用上述三维工频磁场准确对位测量辅助装置进行三维工频磁场的测量方法，该测量方法的步骤如下：

1)确定需要测量三维工频磁场的被测点P的位置，将测量支架的两邻边分别对准X方向和Y方向，将测量台板3的上平面调节到(z_p-z_b-z_c-z_z)高度，并通过卡高板4和固定销5固定测量台板3的高度；其中，z_p为被测点P距地面的高度，z_b为X方向传感器的中心位置距离测量仪底面的距离，z_c为平面定位板7的厚度，z_z为Z方向补高板6的厚度；

2)将所述的Z方向补高板6平置在所述的测量台板3上，再将平面定位板7平置于所述的Z方向补高板6上，插入定位销8固定所述的平面定位板 7与测量台板3之间的相对位置；将所述的工频磁场测量仪11平置在所述的平面定位板7上，将工频磁场测量仪11的右上边紧贴X方向卡槽9，测量并记录X方向的磁感应密度B_x；

3)将所述的工频磁场测量仪11的左下边紧贴Y方向卡槽10，测量并记录Y方向的磁感应密度B_y；

4)抽去所述的Z方向补高板6，将所述的工频磁场测量仪11的左上边紧贴Z方向卡槽12，测量并记录Z方向的磁感应密度B_z；

5)按下式计算被测点P的磁感应密度：

下面以FieldStar工频磁场测量仪为例，利用本实用新型测量辅助装置实现同点三维工频磁场分量测量的准确对位，使FieldStar工频磁场测量试仪各个方向的传感器中心精确定位到测量点，更为精准地得到测量点上的工频磁场值。

具体实现步骤如下(所有数据以cm为单位)：

1.根据FieldStar工频磁场测量仪内部X、Y、Z方向传感器之间的相对位置，以X方向传感器的中心位置为三维坐标系的原点O(0,0,0)，X、Y、Z方向传感器所指方向分别为X轴、Y轴和Z轴方向，确定Y方向传感器中心位置的坐标Yc(-5.55,5.55,0)，Z方向传感器中心位置的坐标Zc(1.05,7.35,0.7) 以及工频磁场测量仪的左、右、上、下边沿距离坐标原点的距离y_l＝1.35，y_r＝8.8， x_u＝6.9，x_d＝12.25。确定X方向传感器的中心位置距离测量仪底面的距离 z_b＝2.05。

2.用干燥的环氧板制作一块平面定位板7(xy平面)，其平面尺寸略大于工频磁场测量仪的表面尺寸。在平面定位板上标定一个原点O’(0,0),标定 y＝y_r＝8.8的右边沿线和x＝-x_u＝-6.9的上边沿线，并以此右边沿线和上边沿线为内边设置X方向卡槽9。标定y＝-(y_y+y_l)＝-6.9的左边沿线和x＝-x_y+x_d＝17.8 的下边沿线，并以此左边沿线和下边沿线为内边设置Y方向卡槽10。标定y＝- (y_z+y_l)＝-8.7的左边沿线和x＝-(x_u+x_z)＝-7.6的上边沿线，并以此左边沿线和上边沿线为内边设置Z方向卡槽12。

3.用干燥的环氧板制作一块Z方向补高板6，板的平面尺寸略小于平面定位板，厚度等于z_z＝0.7。

4.用干燥的木板制作一个测量支架，测量支架由支架底板1、支柱2和测量台板3组成，测量支柱上附有卡高板4(环氧板制作)，可调节和固定测量台板3的高度，测量台板3有一定的面积可以平稳放置Z方向补高板6和平面定位板7。

5.平面定位板7和测量台板3平行叠置，在平面定位板7两侧各打至少一个贯穿测量台板的定位销孔，插入非磁性非金属材料制成的定位销8后可以固定平面定位板7和测量台板3之间的相对位置。定位销8的长度大于平面定位板、测量台板和Z方向补高板的厚度之和，定位销之间的间距宽于Z 方向补高板一侧的宽度，以便在测量Z方向磁场分量时，Z方向补高板6可以方便地从平面定位板7和测量台板3之间抽出。

利用上述实施例的三维工频磁场准确对位测量辅助装置进行实测的步骤如下(所有数据以厘米为单位)：

1.确定需要测量三维工频磁场的被测点P的位置，将测量支架的两边对准X方向和Y方向，将测量台板的上平面调节到(z_p-z_b-z_c-z_z)＝81.25的高度，并通过测量支架上附有的卡高板固定其高度。其中，z_p＝85为被测点距地面的高度，z_b＝2.05为X方向传感器的中心位置距离测量仪底面的距离，z_c＝1为平面定位板的厚度，z_z＝0.7为Z方向补高板的厚度。

2.将Z方向补高板6平置于测量台板3上，再将平面定位板7平置于Z 方向补高板6上，插入定位销8固定平面定位板7与测量台板3之间的相对位置。工频磁场测量仪11平置于平面定位板7上，将工频磁场测量仪11的右上边紧贴X方向卡槽9，测量并记录X方向的磁感应密度B_x；

3.将工频磁场测量仪的左下边紧贴Y方向卡槽10，测量并记录Y方向的磁感应密度B_y；

4.抽去所述的Z方向补高板6，将工频磁场测量仪的左上边紧贴Z方向卡槽12，测量并记录Y方向的磁感应密度B_z。

5.得到工频磁场的三个分量B_X，B_Y，B_Z的读数后，即可计算出该测量点的三维工频磁场：

应用该测量辅助装置实施例测量某载流电缆附近3个测量点的工频磁场，得到下表所示的测量数据和结果(磁感应密度单位：μT，表中加粗显示的数据为对应方向传感器对准测量点时的磁场分量读数和按本实用新型方法所测得的总磁场)。

^*注：测量仪紧贴Z方向卡槽测量Z分量时，抽去Z方向补高板。

分析上表数据可知，运用本实用新型方法测得的工频磁场数据与测量仪直接显示的总磁场数据有明显的差异。本实用新型方法能解决同点三维磁场分量测量的准确定位问题，测量辅助装置使用便捷，更准确地测得测量点上各方向的磁场分量。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种三维工频磁场准确对位测量辅助装置，其特征在于，该装置由测量支架、Z方向补高板(6)和平面定位板(7)组成，所述的测量支架由支架底板(1)、支柱(2)和测量台板(3)组成，所述的支柱(2)上附有卡高板(4)，通过固定销(5)以调节和固定所述的测量台板(3)的高度，所述的平面定位板(7)上有X方向卡槽(9)、Y方向卡槽(10)和Z方向卡槽(12)以及定位销孔，通过定位销(8)穿过所述的孔定位销锁定所述的平面定位板(7)与测量台板(3)间的相对位置，测量辅助装置的材料均采用非金属非磁性材料；上述元部件的位置关系如下：

1)根据工频磁场测量仪(11)内部X、Y、Z方向传感器之间的相对位置，以X方向传感器的中心位置为三维坐标系的原点O(0，0,0)，X、Y、Z方向传感器所指方向分别为X轴、Y轴和Z轴方向，确定Y方向传感器中心位置的坐标Yc(x_y,y_y,0)，Z方向传感器中心位置的坐标Zc(x_z,y_z,z_z)以及工频磁场测量仪(11)的左、右、上、下边沿距离坐标原点的距离为y_l，y_r，x_u，x_d，确定X方向传感器的中心位置距离测量仪底面的距离为z_b；

2)所述的平面定位板(7)位于xy平面，其平面尺寸略大于工频磁场测量仪的表面尺寸，在平面定位板(7)上标定一个原点O’(0,0),标定y＝y_r的右边沿线和x＝-x_u的上边沿线，并以此右边沿线和上边沿线为内边设置X方向卡槽(9)；标定y＝-(y_y+y_l)的左边沿线和x＝-x_y+x_d的下边沿线，并以此左边沿线和下边沿线为内边设置Y方向卡槽(10)；标定y＝-(y_z+y_l)的左边沿线和x＝-(x_u+x_z)的上边沿线，并以此左边沿线和上边沿线为内边设置Z方向卡槽(12)；

3)所述的Z方向补高板(6)的平面尺寸略小于平面定位板(7)，厚度等于z_z；

4)所述的支柱(2)上附有卡高板(4)，可调节和固定测量台板(3)的高度，测量台板(3)有一定的面积可以平稳放置Z方向补高板(6)和平面定位板(7)；

5)所述的平面定位板(7)和测量台板(3)平行叠置，在平面定位板(7)的两侧各打至少一个贯穿测量台板(3)的定位销孔，插入定位销(8)以固定平面定位板(7)和测量台板(3)之间的相对位置，所述的定位销(8)的长度大于所述的平面定位板(7)、测量台板(3)和Z方向补高板(6)的厚度之和，定位销(8)之间的间距宽于Z方向补高板(6)两侧面直接的宽度，以便在测量Z方向磁场分量时，Z方向补高板(6)可以方便地从平面定位板(7)和测量台板(3)之间抽出。

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