CN214473892U - 一种小型磁场传感器的高低温测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型磁场传感器的高低温测试系统，包括磁屏蔽装置，三轴磁场线圈组件，所述磁屏蔽装置具有空腔结构，容纳所述三轴磁场线圈组件；所述三轴磁场线圈组件容纳被测磁场传感器，所述小型磁场传感器的高低温测试系统还包括保温装置、温度调节装置和热传输管道，所述保温装置位于三轴磁场线圈组件内部，而被测磁场传感器位于所述保温装置内，所述保温装置用于维持被测磁场传感器的环境温度恒定；所述温度调节装置被设置于磁屏蔽装置外部，通过热传输管道与保温装置相连，用于通过温度调节装置内的温度调节介质的循环调节保温装置中的温度，调节被测磁场传感器的环境温度。

Description

一种小型磁场传感器的高低温测试系统

技术领域

本实用新型涉及磁场传感器测试技术领域，尤其涉及一种磁场传感器变温度测试系统。

背景技术

在磁场传感器测试领域，高灵敏度磁场传感器的高低温性能测试需要在一个低磁噪声、高温度稳定度的环境中进行，目前市场上大部分的高低温测试装置没有磁屏蔽功能，磁场传感器在测试过程中受到来自环境磁噪声和高低温测试装置磁场的干扰。磁噪声干扰在城市中尤为明显。几种特定的高低温装置解决了磁屏蔽的问题，它们普遍采用了屏蔽桶作为减弱外界电磁干扰的组件，但是它们没有解决在高低温状态下，磁场传感器测试多方向直流磁场和多方向交流磁场的能力。

随着磁场传感器工程化应用的多样化，常常需要在高温或低温环境下进行磁场测试，如测量高温矿井中或者寒冷地区的磁场。而现有技术中的磁场传感器高低温测试装置无法同时实现屏蔽环境磁噪声与自身设备磁噪声的影响、高低温变温环境、施加精确的多方向直流磁场或多方向交流磁场这三个条件，对磁场传感器在真实高低温环境下的工作性能测试具有一定的缺陷。因此需要一种能够兼顾上述三个条件的设备，以更加全面和准确的测试磁场传感器在高低温环境下的工作性能。

实用新型内容

为了解决现有技术中的磁场传感器高低温测试装置无法同时实现屏蔽环境磁噪声与自身设备磁噪声的影响、高低温变温环境、施加精确的多方向直流磁场或多方向交流磁场这三个条件，对磁场传感器在真实高低温环境下的工作性能测试具有一定的缺陷等技术问题，本实用新型提出了一种小型磁场传感器变温度测试系统，该系统可以在同时满足下述测试条件的情况下对磁场传感器进行性能测试：1.屏蔽外界磁场干扰与自身设备的磁场干扰；2.提供高低温环境；3.提供不同大小、不同方向的直流磁场或不同大小、不同频率、不同方向的变交变磁场。

为了实现这一目标，本实用新型采取了如下的技术方案。

一种小型磁场传感器的高低温测试系统，包括磁屏蔽装置，三轴磁场线圈组件和被测磁场传感器，所述磁屏蔽装置具有空腔结构，容纳所述三轴磁场线圈组件，用于屏蔽外界磁场干扰与自身设备产生的磁场干扰；所述三轴磁场线圈组件容纳所述被测磁场传感器，其中，

所述小型磁场传感器的高低温测试系统还包括保温装置、温度调节装置和热传输管道，所述保温装置位于三轴磁场线圈组件内部，而被测磁场传感器位于所述保温装置内，所述保温装置用于维持被测磁场传感器的环境温度恒定；

所述温度调节装置被设置于磁屏蔽装置外部，通过热传输管道与保温装置相连，用于通过温度调节装置内的温度调节介质的循环调节保温装置中的温度，调节被测磁场传感器的环境温度。

另外，所述磁屏蔽装置为立方形磁屏蔽室，所述磁屏蔽室包括接地线，且所述磁屏蔽室的壁上包括用于通过线路和管道的开孔。

另外，所述三轴磁场线圈组件包括磁场产生线圈、三轴磁场传感器、线圈控制系统，其中，磁场产生线圈用于在测试空间中产生直流磁场或交流磁场；三轴磁场传感器用于检测磁场产生线圈所产生磁场的大小、方向、频率；线圈控制系统用于控制磁场产生线圈中产生的磁场大小、方向、频率。

另外，所述磁场产生线圈由三组相互垂直的海姆赫兹线圈组成，用于在直角坐标系的X、Y、Z坐标轴方向产生大小不同、方向不同的直流磁场或者大小不同、方向不同以及频率不同的交变磁场；其中当磁场产生线圈中有直流电流通过时，用于在其中心区域产生大小均匀的直流磁场；当磁场产生线圈中有交流电流通过时，用于在其中心区域产生大小均匀的交变磁场；

所述三轴磁场传感器位于磁场产生线圈内部空间中心区域，位于保温装置外部，所述三轴磁场传感器与线圈控制系统相连接；三轴磁场传感器的三个磁感应轴X’、Y’、Z’轴分别与磁场产生线圈的X、Y、Z轴平行；三轴磁场传感器用于测试出磁场产生线圈中心区域X、Y、Z三个方向的磁场大小、方向、频率。

另外，还包括线圈控制系统，所述线圈控制系统位于磁屏蔽装置的外部，通过第一电子线路连接至磁场产生线圈以及三轴磁场传感器；所述线圈控制系统包括第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源，以及磁场数据记录器；

其中所述第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源对磁场产生线圈进行供电，每个直流电源和每个交流电源分别对应一组单轴海姆赫兹线圈；所述磁场产生线圈的供电系统用于在第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源之间切换，所述第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源用于提供大小可调的直流电流；所述第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源用于提供大小、频率均可调的交变电流；

所述磁场数据记录器连接至三轴磁场传感器和第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源的控制单元，用于获取三轴磁场传感器的检测数据，包括磁场的大小、方向、频率，并根据所述检测数据通过调节第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源来改变磁场产生线圈所产生的磁场。

另外，所述热传输管路的第一端连接温度调节装置，热传输管路的第二端连接所述保温装置，所述温度调节装置通过热传输管路联通保温装置用于调节保温装置内的温度；所述温度调节装置包括调节温度调节介质，温度调节介质通过热传输管路进入所述保温装置内以调节所述被测磁场传感器的环境温度。

其中，所述保温装置还包括温度传感器，所述温度传感器位于保温装置内，连接至所述温度调节装置；其中所述的温度传感器用于实时采集保温装置内被测磁场传感器的环境温度，并将采集的温度值传输至温度调节装置。

其中，所述保温装置与热传输管路还包括保温层，保温层位于保温装置和热传输管路的至少一个的外表面或内表面，用于降低保温装置和热传输管路与外界的热交换。

应用实用新型的具体方案，能够实现一种小型磁场传感器的高低温测试系统，该测试系统通过配置保温装置、温度调节装置实现了磁场传感器变磁场测试系统温度可调；通过配置磁屏蔽装置实现了磁场传感器变磁场测试系统在对磁场传感器测试时不受环境磁场和自身变温设备的磁场干扰；通过在屏蔽装置内部，在保温装置外配置三轴磁场线圈，使得能够在不受环境磁场与自身设备磁场干扰的情况下，在高、低温环境中测试磁场传感器在多方向直流磁场和多方向交变磁场中的工作性能，具有精度高、抗干扰能力强的优点。

附图说明

图1为根据本实用新型具体实施方式中的小型磁场传感器的高低温测试系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细说明。

以下公开详细的示范实施例。然而，此处公开的具体结构和功能细节仅仅是出于描述示范实施例的目的。

然而，应该理解，本实用新型不局限于公开的具体示范实施例，而是覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替换物。在对全部附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元件。

参阅附图，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的位置限定用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

同时应该理解，如在此所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任意和所有组合。另外应该理解，当部件或单元被称为“连接”或“耦接”到另一部件或单元时，它可以直接连接或耦接到其他部件或单元，或者也可以存在中间部件或单元。此外，用来描述部件或单元之间关系的其他词语应该按照相同的方式理解(例如，“之间”对“直接之间”、“相邻”对“直接相邻”等)。

图1为根据本实用新型具体实施方式中的小型磁场传感器的高低温测试系统的结构示意图，图中所出现的附图标记的含义如下，

1.磁屏蔽装置；

2.磁场产生线圈；

3.线圈控制系统；

4.第一直流电源；

5.第二直流电源；

6.第三直流电源；

7.第一交流电源；

8.第二交流电源；

9.第三交流电源；

10.磁场记录数据器；

11.三轴磁场传感器；

12.第一电子线路；

13.保温装置；

14.电子线路转接件；

15.第二电子线路；

16.温度传感器；

17.热传输管路；

18.温度调节装置；

19.被测磁场传感器；

20.外部设备。

如图1所示，根据本实用新型的具体实施例提供了一种小型磁场传感器变磁场高低温测试系统，该小型磁场传感器变磁场高低温测试系统主要组件包括磁屏蔽装置1、三轴磁场线圈组件(包括磁场产生线圈2、线圈控制系统3和三轴磁场传感器11)、保温装置13和温度调节装置18。

其中，所述磁屏蔽装置1、磁场产生线圈2、保温装置13三个组件在空间结构上是包含关系，从内到外的关系依次是：保温装置13、磁场产生线圈2、磁屏蔽装置1，即保温装置13在磁场产生线圈2中，磁场产生线圈2在磁屏蔽装置1之中。磁屏蔽装置1用于屏蔽外界磁场干扰；三轴磁场线圈组件用于在被测磁场传感器19测试环境中产生磁场；三轴磁场传感器11用于检测磁场产生线圈2内部的直流磁场和交变磁场，位于磁场产生线圈2内部，且在保温装置13外部；被测试磁场传感器19位于保温装置13内，保温装置13用于维持被测试磁场传感器19的环境温度恒定；温度调节组件18位于磁屏蔽装置1外部，温度调节组件18通过无磁性的热量传输管路17与保温装置13相连，以调节被测试磁场传感器19的环境温度。

本实用新型具体实施方式中的磁屏蔽装置1用于屏蔽外部环境中的磁干扰与自身设备产生的磁干扰。磁屏蔽装置1主要由高磁导率的软磁材料组成，其内部空间可以容纳磁场产生线圈2。磁屏蔽装置1需要连接地线。作为一个具体的实施方式，磁屏蔽装置1为磁屏蔽室，磁屏蔽室由多层高磁导率的软磁材料组成；磁屏蔽室的墙壁上开有较小的圆孔，用于磁场产生线圈2的连接的电子线路12、热量传输管道17、被测磁场传感器19的连接线缆的进出。

三轴磁场线圈组件包含磁场产生线圈2、三轴磁场传感器11、线圈控制系统0(应为3)。其中三轴磁场传感器11位于磁场产生线圈2中心区域附近，位于保温装置13的外部；磁场产生线圈2与三轴磁场传感器11位于磁屏蔽装置1的内部。磁场产生线圈2与线圈控制系统3通过第一电子线路12相连。三轴磁场传感器11通过第一电子线路12与线圈控制系统3相连。

如图所示，磁场产生线圈2由3个相互垂直的Helmholtz线圈组成，能够在直角坐标系的X、Y、Z坐标轴方向产生大小不同、方向不同的直流磁场或者大小不同、方向不同、频率不同的交变磁场。当磁场产生线圈2中有直流电流通过时，可以在其中心区域产生大小均匀的直流磁场；当磁场产生线圈2中有交流电流通过时，可以在其中心区域产生大小均匀的交变磁场。通过X、Y、Z三个方向的不同大小的磁场叠加，三轴磁场线圈2可以在其中心处产生全方向的磁场。

三轴磁场传感器11位于磁场产生线圈2内部空间中心附近，位于保温装置13外部。三轴磁场传感器11的三个磁感应轴X’、Y’、Z’轴分别与磁场产生线圈2的X、Y、Z轴平行。三轴磁场传感器11可以测试出磁场产生线圈2中X、Y、Z三个方向的磁场大小、方向、频率。

线圈控制系统3包含3个直流电流源，即第一直流电源4、第二直流电源5、第三直流电源6；以及3个交流电流源，即第一交流电源7、第二交流电源8、第三交流电源9；还有磁场数据记录器10。第一直流电源4、第二直流电源5、第三直流电源6与3个第一交流电源7、第二交流电源8、第三交流电源9对磁场产生线圈2的三组Helmholtz线圈进行供电，即每组Helmholtz线圈对应1个直流电源和1个交流电源，磁场产生线圈2的供电系统可以在直流电流源与交流电流源之间切换。第一直流电源4、第二直流电源5、第三直流电源6提供大小可调的直流电流；第一交流电源7、第二交流电源8、第三交流电源9提供大小、频率均可调整的交流电流。当使用第一交流电源7、第二交流电源8、第三交流电源9供电时，磁场产生线圈2上对应单轴线圈能够产生磁场大小为-1000μT至+1000μT的直流磁场(正负号表示磁场方向)；当使用第一交流电源7、第二交流电源8、第三交流电源9供电时，磁场产生线圈2上对应单轴线圈能够产生磁场大小为0至1000μT、频率为0～30kHz的交流磁场。磁场数据记录器10中可以读出三轴矢量磁场传感器11输出信号，从而得知磁场产生线圈2中磁场的大小、方向与频率。

如图1所示，保温装置13位于磁场产生线圈2的内部，而被测磁场传感器19位于保温装置13内部。保温装置13侧壁上有电子线路转接件14。被测磁场传感器19通过电子线路转接件14、第二电子线路15与外部设备20相连接。

进一步地，所述外部设备20、第二电子线路15、被测磁场传感器19可不属于本实用新型一具体实施方式中的小型磁场传感器变磁场高低温测试系统，而作为外部设备的存在，在次情况下，它们仅用于说明小型磁场传感器变磁场高低温测试系统的工作原理与过程。

另外，在本实用新型具体实施方式中，所述保温装置13通过热传输管路17与温度调节装置18相连接。

为了适应稳场测试的高温或低温环境以及不产生磁场干扰，热传输管路17的材质为耐高低温无磁材料。

进一步地，保温装置13还包括温度传感器16。所述温度传感器16位于保温装置13内，温度传感器13用于实时采集保温装置13内被测磁场传感器19的环境温度并将采集的温度值反馈至温度调节装置18，温度调节装置18再依据采集到的数据进行升温或者降温调节，使保温装置13内部温度达到设定(目标)温度。被测磁场传感器11(应为19)的环境温度可在-100℃至200℃之间进行调节。作为本实用新型的一个具体实施例，温度传感器16可选择常规的PT100温度传感器。

温度调节装置18为冷热循环一体机。其中，温度调节介质为气体或液体。温度调节装置18能够改变温度调节介质的温度，温度调节介质通过热量传输管路17进入保温装置13内以调节保温装置13的内部环境温度，亦即被测磁场传感器19的环境温度。

为了实现保温装置13对被测磁场传感器19的环境保温效果的同时避免保温装置13的材质对被测磁场传感器19的磁场感应测试造成磁场干扰，保温装置13的材质为包括耐高低温无磁材料。

在本实用新型具体实施方式中，为了被测磁场传感器19测试环境温度的稳定，小型磁场传感器的高低温测试系统还配置为包括保温层，保温层位于保温装置13和热传输管路17的外表面或内表面。保温层的材质为低导热系数保温材料。

在本实用新型具体实施方式中，被测磁场传感器19和温度传感器16均可通过卡子固定在保温装置13内部，保温装置13底部设置有安装接口固定在磁场产生线圈2内，磁场产生线圈2底部设置有安装接口固定在磁屏蔽装置1内。上述部件之间的固定连接可以避免在稳场测试过程中各部件发生位移和碰撞。

综上所述，本实用新型具体实施方式提供了一种小型磁场传感器的高低温测试系统，该小型磁场传感器的高低温测试系统包括：三轴的磁场产生线圈，用于待测环境的稳场测试与产生多种方向的直流磁场以及交变磁场；保温装置，所述保温装置位于磁场产生线圈内部，被测磁场传感器位于保温装置内，保温装置用于维持被测磁场传感器的环境温度恒定；磁屏蔽装置，磁屏蔽装置用于屏蔽外界磁场干扰，磁场产生线圈与保温装置位于磁屏蔽装置内；温度调节装置，温度调节装置位于磁屏蔽装置外部，通过热传输管道与保温装置相连，用于调节保温装置中的温度，即被测磁场传感器的环境温度。应用本实用新型的技术方案，以解决现有技术中磁场传感器测试装置不能在屏蔽外界磁场的干扰的前提下，在高温或低温环境下进行多方向直流磁场以及多方向交变磁场测试的技术问题。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本说明书所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本说明书所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种小型磁场传感器的高低温测试系统，包括磁屏蔽装置，三轴磁场线圈组件和高低温测试组件，所述磁屏蔽装置具有空腔结构，容纳所述三轴磁场线圈组件，用于屏蔽外界磁场干扰与自身设备产生的磁场干扰；所述三轴磁场线圈组件容纳被测磁场传感器，其特征在于，

所述小型磁场传感器的高低温测试系统还包括保温装置、温度调节装置和热传输管道，所述保温装置位于三轴磁场线圈组件内部，而被测磁场传感器位于所述保温装置内，所述保温装置用于维持被测磁场传感器的环境温度恒定；

所述温度调节装置被设置于磁屏蔽装置外部，通过热传输管道与保温装置相连，用于通过温度调节装置内的温度调节介质的循环调节保温装置中的温度，以调节被测磁场传感器的环境温度。

2.根据权利要求1中所述的小型磁场传感器的高低温测试系统，其特征在于，所述磁屏蔽装置为长方形磁屏蔽室，用于屏蔽外界磁场干扰，所述磁屏蔽室包括接地线，且所述磁屏蔽室的壁上包括用于通过线路和管道的开孔。

3.根据权利要求1中所述的小型磁场传感器的高低温测试系统，其特征在于，所述三轴磁场线圈组件包括磁场产生线圈、三轴磁场传感器、线圈控制系统，其中，磁场产生线圈用于在测试空间中产生直流磁场或交流磁场；三轴磁场传感器用于检测磁场产生线圈所产生磁场的大小、方向、频率；线圈控制系统用于控制磁场产生线圈中所产生的磁场大小、方向、频率。

4.根据权利要求3中所述的小型磁场传感器的高低温测试系统，其特征在于，所述磁场产生线圈由三组相互垂直的海姆赫兹线圈组成，用于在直角坐标系的X、Y、Z坐标轴方向产生大小不同、方向不同的直流磁场或者大小不同、方向不同以及频率不同的交变磁场；其中当磁场产生线圈中有直流电流通过时，用于在其中心区域产生大小均匀的直流磁场；当磁场产生线圈中有交流电流通过时，用于在其中心区域产生大小均匀的交变磁场；

所述三轴磁场传感器位于磁场产生线圈内部空间中心区域，位于保温装置外部，所述三轴磁场传感器与线圈控制系统相连接；三轴磁场传感器的三个磁感应轴X’、Y’、Z’轴分别与磁场产生线圈的X、Y、Z轴平行；三轴磁场传感器用于测试出磁场产生线圈中心区域X、Y、Z三个方向的磁场大小、方向、频率。

5.根据权利要求4中所述的小型磁场传感器的高低温测试系统，其特征在于，还包括线圈控制系统，所述线圈控制系统位于磁屏蔽装置的外部，通过第一电子线路连接至磁场产生线圈以及三轴磁场传感器；所述线圈控制系统包括第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源，以及磁场数据记录器；

其中所述第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源对磁场产生线圈进行供电，每个直流电源和每个交流电源分别对应一组单轴海姆赫兹线圈；所述磁场产生线圈的供电系统用于在第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源之间切换，所述第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源用于提供大小可调的直流电流；所述第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源用于提供大小、频率均可调的交变电流；

所述磁场数据记录器连接至三轴磁场传感器和第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源的控制单元，用于获取三轴磁场传感器的检测数据，包括磁场的大小、方向、频率，并根据所述检测数据通过调节第一直流电源、第二直流电源和第三直流电源，以及第一交流电源、第二交流电源和第三交流电源的输出来改变磁场产生线圈所产生的磁场。

6.根据权利要求1中所述的小型磁场传感器的高低温测试系统，其特征在于，所述热传输管路的第一端连接温度调节装置，热传输管路的第二端连接所述保温装置，所述温度调节装置通过热传输管路联通保温装置用于调节保温装置内的温度；所述温度调节装置包括调节温度调节介质，温度调节介质通过热传输管路进入所述保温装置内以调节被测磁场传感器的环境温度。

7.根据权利要求1中所述的小型磁场传感器的高低温测试系统，其特征在于，所述保温装置还包括温度传感器，所述温度传感器位于保温装置内，连接至所述温度调节装置；其中所述的温度传感器用于实时采集保温装置内被测磁场传感器的环境温度，并将采集的温度值传输至温度调节装置。

8.根据权利要求1中所述的小型磁场传感器的高低温测试系统，其特征在于，所述保温装置与热传输管路还包括保温层，保温层位于保温装置和热传输管路的至少一个的外表面或内表面，用于降低保温装置和热传输管路与外界的热交换。

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