CN217562160U - 一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置 - Google Patents
一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，包括支架、支板、滑动组件、线圈座、电机、磁传感器固定装置、亥姆霍兹线圈和位移传感器，两组支架之间通过支板连接，左侧的支架与电机中的电机座固定连接，电机的输出轴通过联轴器与滑动组件中的丝杆连接，滑动组件中的滑台两端与两组支架连接，且滑动组件中的滑块上端设有磁传感器固定装置，磁传感器固定装置右侧设有亥姆霍兹线圈，亥姆霍兹线圈通过线圈座与支板连接，亥姆霍兹线圈右侧设有位移传感器，且亥姆霍兹线圈的中心与磁传感器固定装置中的磁传感器的中心位于同一直线上，该装置能够测量亥姆霍兹线圈内部三维磁场，解决了传统亥姆霍兹线圈测量实验的缺点，结构简单，操作简便。
Description
技术领域
本实用新型涉及物理实验技术领域，具体为一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置。
背景技术
物理实验课是学校一门独立的必修基础课程，是理工科大学生入学后接受系统实验训练的开端。通过这门课程的学习，使学生在实验的基础理论、方法和技能等方面受到系统而严格的训练，不断提高实验技能和创新能力。
目前，现有物理实验课时测量亥姆霍兹线圈磁场需手动调节磁传感器位置测量磁场，测量不够简便，影响学生的操作体验；测量范围上，原实验装置仅能测得亥姆霍兹线圈中心轴线上的磁场，不能测三维磁场；同时现有亥姆霍兹磁场测量在数据采集上，要靠实验者手动定点记录数据且实验设备结构较为复杂，因此，亟需设计一种基于PASCO平台亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，能够测量亥姆霍兹线圈内部三维磁场，解决了现有技术中存在的亥姆霍兹线圈测量实验数据显示不够直观和实验设备较为复杂等缺点，结构简单，操作简便，为人们提供了方便，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，包括支架、支板、滑动组件、线圈座、电机、磁传感器固定装置、亥姆霍兹线圈和位移传感器，支架由两组截面为Z型结构的支架组成，两组支架之间通过支板连接，左侧的支架与电机中的电机座固定连接，电机的输出轴通过联轴器与滑动组件中的丝杆连接，滑动组件中的滑台两端与两组支架连接，且滑动组件中的滑块上端设有磁传感器固定装置，磁传感器固定装置右侧设有亥姆霍兹线圈，亥姆霍兹线圈通过线圈座与支板连接，亥姆霍兹线圈右侧设有位移传感器，且亥姆霍兹线圈的中心与磁传感器固定装置中的磁传感器的中心位于同一直线上。
进一步的，磁传感器固定装置包括固定板，固定板上设有两个安装槽，两组安装槽内对应设有安装板，两组安装板相邻的两个侧面均设有与安装槽相对应的凸台，两组安装板之间通过磁传感器连接。
进一步的，固定板通过滑件与滑板连接，滑板下端设有固定件，固定件一侧设有刻度尺。
进一步的，滑台右端贯穿亥姆霍兹线圈与位移传感器下端的底座连接。
进一步的，支板上设有长条形滑槽，且支板的长条形滑槽通过紧固螺栓与线圈座连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，具有以下好处：
1、本实用新型上设置了位移传感器，位移传感器的输出端与外部电脑的输入端电连接，通过电脑显示磁场强度-位移图像，便于学生对实验更为直观的观察，避免传统的手动记录位移的繁琐过程。
2、本实用新型上设置了磁传感器固定装置，利用安装槽与安装板的相契合，操作者通过安装板带动磁传感器可转动90度，从而实现磁传感器对空间Z轴向方向磁场的测量，同时，磁传感器固定装置通过滑件沿着滑板在Y轴方向移动，再加上电机电动磁传感器固定装置沿着X轴的移动，以上将XYZ三轴其中一个数值进行固定，剩下两个为变量进行实验测量，又由于亥姆霍兹线圈内磁场对称性原理，把实验记录数据与理论值进行对比分析，进而探究亥姆霍兹线圈内三维磁场强度。
3、本实用新型上设置了电机，在使用该设备实验时，可由电动机带动磁磁传感器固定装置匀速滑动，避免出现原有仪器手转摇柄且转速不均匀现象。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型磁传感器固定装置结构示意图。
图中：1支架、2支板、3滑动组件、31滑台、32滑块、4线圈座、5电机、6磁传感器固定装置、61固定板、62安装槽、63安装板、64磁传感器、7亥姆霍兹线圈、8位移传感器、9滑板、10固定件、11刻度尺。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，包括支架1、支板2、滑动组件3、线圈座4、电机5、磁传感器固定装置6、亥姆霍兹线圈7和位移传感器8，支架1由两组截面为Z型结构的支架组成，两组支架1之间通过支板2连接，左侧的支架1与电机5中的电机座固定连接，电机5的输出轴通过联轴器与滑动组件3中的丝杆连接，滑动组件3中的滑台31两端与两组支架1连接，且滑动组件3中的滑块32上端设有磁传感器固定装置6，磁传感器固定装置6右侧设有亥姆霍兹线圈7，亥姆霍兹线圈7通过线圈座4与支板2连接，亥姆霍兹线圈7右侧设有位移传感器8，位移传感器8的输出端与外部电脑的输入端电连接，通过电脑显示磁场强度-位移图像，便于学生对实验更为直观的观察，避免传统的手动记录位移的繁琐过程，且亥姆霍兹线圈7的中心与磁传感器固定装置6中的磁传感器64的中心位于同一直线上，电机5作为动力源，电机5的输出端通过丝杆带动滑块32沿着滑台31移动，即实现磁传感器固定装置6沿着X轴移动，以此实现X轴方向磁场的测量，磁传感器固定装置6包括固定板61，固定板61上设有两个安装槽62，两组安装槽62内对应设有安装板63，两组安装板63相邻的两个侧面均设有与安装槽62相对应的凸台，两组安装板63之间通过磁传感器64连接，通过安装槽62和两组安装板63两个相邻侧面上凸台的相契合，通过手动将两组安装板63转动90度，即实现了磁传感器64转动90度，以此实现磁传感器64对空间Z轴方向磁场的测量，固定板61通过滑件与滑板9连接，滑板9下端设有固定件10，固定件10一侧设有刻度尺11，通过手动移动固定板61沿着滑板9在Y轴上移动，继而实现磁传感器固定装置6沿着滑板9在Y轴上移动，再加上刻度尺11的配合使用，可测得在规定位置Y轴磁场强度，滑台31右端贯穿亥姆霍兹线圈7与位移传感器8下端的底座连接，支板2上设有长条形滑槽，且支板2的长条形滑槽通过紧固螺栓与线圈座4连接。
在使用时：使用时，操作者先根据实验要求通过紧固螺栓调节两组线圈座4的相对距离，即亥姆霍兹线圈7之间的距离调整到合适的位置，之后工作人员再将磁传感器64与两组安装板63进行安装，安装完成后，将两组安装板63上的凸台对应安装槽62进行插接安装，以上完成磁传感器固定装置6的安装，再将磁传感器固定装置6通过螺栓固定在滑板9上，该实现装置安装完成后需保证亥姆霍兹线圈7、磁传感器64和位移传感器8的中心位于同一直线上，而后打开电源使得电机5通过丝杆带动滑块32沿着滑台31移动，从而得到磁传感器64在X轴的运动测量磁场强度，当磁传感器64移动到X轴上规定位置之后，然后电机5进行反转，使磁传感器固定装置6返回到初始位置，此时手动将两组安装板63相邻侧面上的凸台与安装槽62相契合安装，即实现将磁传感器64转动90°，以此实现磁传感器64对空间Z轴方向的磁场测量，再次将磁传感器固定装置6沿着X轴上的移动规定位置；此时手动推动固定板61，使得磁传感器64沿着滑板9移动，最后在将磁传感器64返回到初始位置，同上述步骤，再次将磁传感器64转动90度，再次进行上述操作；然后在Y轴上规定几个固定点，在这几个固定点磁传感器64分别依次进行X轴方向的移动，测量三维磁场强度;通过磁传感器64和位移传感器8收集数据，从而在外部电脑上显示数据及图像，又由于亥姆霍兹线圈内磁场对称性原理，把实验记录数据与理论值进行对比分析，进而探究亥姆霍兹线圈内三维磁场强度。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，包括支架（1）、支板（2）、滑动组件（3）、线圈座（4）、电机（5）、磁传感器固定装置（6）、亥姆霍兹线圈（7）和位移传感器（8），其特征在于：支架（1）由两组截面为Z型结构的支架组成，两组支架（1）之间通过支板（2）连接，左侧的支架（1）与电机（5）中的电机座固定连接，电机（5）的输出轴通过联轴器与滑动组件（3）中的丝杆连接，滑动组件（3）中的滑台（31）两端与两组支架（1）连接，且滑动组件（3）中的滑块（32）上端设有磁传感器固定装置（6），磁传感器固定装置（6）右侧设有亥姆霍兹线圈（7），亥姆霍兹线圈（7）通过线圈座（4）与支板（2）连接，亥姆霍兹线圈（7）右侧设有位移传感器（8），且亥姆霍兹线圈（7）的中心与磁传感器固定装置（6）中的磁传感器（64）的中心位于同一直线上。
2.根据权利要求1所述的一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，其特征在于：磁传感器固定装置（6）包括固定板（61），固定板（61）上设有两个安装槽（62），两组安装槽（62）内对应设有安装板（63），两组安装板（63）相邻的两个侧面均设有与安装槽（62）相对应的凸台，两组安装板（63）之间通过磁传感器（64）连接。
3.根据权利要求2所述的一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，其特征在于：固定板（61）通过滑件与滑板（9）连接，滑板（9）下端设有固定件（10），固定件（10）一侧设有刻度尺（11）。
4.根据权利要求1所述的一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，其特征在于：滑台（31）右端贯穿亥姆霍兹线圈（7）与位移传感器（8）下端的底座连接。
5.根据权利要求1所述的一种亥姆霍兹线圈三维磁场测量装置，其特征在于：支板（2）上设有长条形滑槽，且支板（2）的长条形滑槽通过紧固螺栓与线圈座（4）连接。
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