CN114397615A - 一种磁场传感器标定*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁场传感器标定***，它包括：磁场产生子***，用于产生磁场传感器标定的均匀磁场；磁场传感器标定子***，用于根据均匀磁场标定磁场传感器；磁场传感器标定箱（1），用于隔绝所述箱体外部电磁场对所述箱体内部的干扰，以及对所述箱体内部的带电部分进行空间隔离；云端数据中心（2），用于储存磁场传感器待处理标定数据，并供检定终端提取磁场传感器待处理标定数据；检定终端（3），用于解析云端数据中心的磁场传感器待处理标定数据，得到并显示待测磁场传感器的标定数据；解决了现有技术磁场传感器标定精度和测量范围不能满足要求，而且价格昂贵等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于磁场传感器标定技术领域，尤其涉及一种磁场传感器标定***。
背景技术
各类设备上常常安装有磁场传感器，用于测量设备所在位置的地磁场分量，从而为设备的导航和定位提供支持，在实际使用过程中，设备内的电磁环境会干扰磁传感器，导致磁传感器的测量结果相对于所在位置的真实地磁场分量之间存在偏差。为了消除这一偏差就需要对安装在设备上的磁场传感器进行标定，确定安装在设备上的磁传感器的偏差的数值，以实现在实际使用过程中修正测量结果。
目前常用的磁场传感技术主要基于霍尔效应和量子霍尔效应，都是基于电测法进行测量，回路中若存在强交变磁场，其精度和测量范围将大打折扣，甚至无法使用，且在传统对磁场传感器标定都在计量院和检测机构进行，价格昂贵，因此一种能避免强交变磁场，且标定过程简便，较低成本，能够通过标准磁场传感器对比进行标定的磁场传感器标定***是被急切需要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种磁场传感器标定***，以解决现有技术磁场传感器标定精度和测量范围不能满足要求，而且价格昂贵等技术问题。
本发明技术方案：
一种磁场传感器标定***，包括：
磁场产生子***，用于产生磁场传感器标定的均匀磁场；
磁场传感器标定子***，用于根据均匀磁场标定磁场传感器；
磁场传感器标定箱，用于隔绝所述箱体外部电磁场对所述箱体内部的干扰，以及对所述箱体内部的带电部分进行空间隔离；
云端数据中心，用于储存磁场传感器待处理标定数据，并供检定终端提取磁场传感器待处理标定数据；
检定终端，用于解析云端数据中心的磁场传感器待处理标定数据，得到并显示待测磁场传感器的标定数据。
本发明提供一种磁场传感器标定***可分别提供直流均匀磁场、瞬时均匀磁场和交流均匀磁场，为磁场传感器测试标定提供了可变的测试环境，且通过标准磁场传感器与待测磁场传感器的测试结果分析可实现对待标定磁场传感器的标定，有效节约了磁场传感器的检测成本，且标定***结构简单，精度高。
所述磁场产生子***包括：
信号发生模块，用于直流信号、瞬时信号或宽频交流信号之一的信号源；
功率放大模块，用于将直流信号源、瞬时信号源或宽频交流信号源之一的信号源对应放大为用于传感器标定的放大信号；
磁场发生模块，用于在功率放大模块产生的放大信号频率范围内产生对应的磁场；
万用表，用于测量检定电流。
磁场产生子***能够产生直流信号源、瞬时信号源和宽频交流信号源，且所述直流信号源、瞬时信号源和宽频交流信号源经过功率放大模块进行功率放大后通过磁场发生模块产生对应的磁场传感器标定均匀磁场。
所述功率放大模块包括交流信号功率放大子模块、直流信号功率放大子模块和瞬时信号功率放大子模块。
交流信号功率放大子模块501能够将宽频交流信号源放大为最大电流幅值为20A、最大功率为1500W且连续可调的1Hz~100kHz信号，所述直流信号功率放大子模块和瞬时信号功率放大子模块能够将信号发生模块产生的直流信号和瞬时信号功率放大至标定所需范围。
所述磁场发生模块包括塑料支撑台、设于塑料支撑台上相对设置的第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈、与第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈上部外侧分别连接的第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈、与第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈下部外侧分别连接的第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈、若干用于连接第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈的竖向亥姆霍兹线圈连接条、若干用于连接第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈和第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈的横向亥姆霍兹线圈连接条、设于第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈间且与塑料支撑台中央固定连接的传感器支撑基座，以及与传感器支撑基座上端连接的传感器检定平台。
塑料支撑台为竖向低阻大型亥姆霍兹线圈提供支撑，并与其余金属元件绝缘；所述横向低阻大型亥姆霍兹线圈通过横向亥姆霍兹线圈连接条相对设于竖向低阻大型亥姆霍兹线圈外侧；所述竖向亥姆霍兹线圈连接条和横向亥姆霍兹线圈连接条将低阻大型亥姆霍兹线圈位置固定，用于产生稳定的磁场；所述传感器支撑基座与传感器检定平台用于放置磁场传感器。
所述磁场传感器标定子***包括：
标准磁场传感器，用于测量得到与预设磁场大小一致的标准磁场测量结果；
待测磁场传感器，用于测量得到磁场测量结果；
传感器输出采集模块，用于采集标准磁场传感器和待测磁场传感器的磁场测量结果；
可调滤波模块，用于对采集到的标准磁场传感器和待测磁场传感器的磁场测量结果滤波；
传感器输出传输模块，用于将标准磁场传感器和待测磁场传感器的磁场测量结果作为磁场传感器待处理标定数据，通过无线通信传输至云端数据中心。
通过采集标准磁场传感器与待测磁场传感器在可调节磁场中的测量结果，并对测量结果滤波后传输到云端数据中心，并通过检定终端进行测量结果分析，实现对待测磁场传感器的标定。
进一步地，所述标准传感器采用磁通门传感器；
采用上述进一步方案的有益效果为：通过高精度磁通门传感器测量结果与根据磁通量计算得到的磁场比较，得到可供参考的标准磁场测量结果。
进一步地，所述磁场传感器标定箱内还设有过温过压过流保护模块；
所述过温过压过流保护模块用于监测磁场传感器标定箱内的温度、电压和电流工作于正常范围内。
通过在磁场传感器标定箱中利用磁场发生模块对标准磁场传感器和待测磁场传感器进行测量，有效隔绝了外部电磁场的影响，通过对磁场传感器标定箱内工作环境进行过温过压过流监测，在异常工作状态时停止磁场传感器标定测试。
进一步地，所述检定终端包括存储器、处理器以及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，且所述处理器在执行所述计算机程序时能够用于执行处理磁场传感器测量结果，对应得到待测磁场传感器标定结果。
通过检定终端对标准磁场传感器和待测磁场传感器的经滤波后的磁场传感器待处理标定数据进行分析计算，实现对待测磁场传感器的标定。
本发明的有益效果：
本发明提供一种磁场传感器标定***可分别提供直流均匀磁场、瞬时均匀磁场和交流均匀磁场，为磁场传感器测试标定提供了可变的测试环境，且通过标准磁场传感器与待测磁场传感器的测试结果分析可实现对待标定磁场传感器的标定，有效节约了磁场传感器的检测成本，且标定***结构简单，精度高。
解决了现有技术磁场传感器标定精度和测量范围不能满足要求，而且价格昂贵等技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例中磁场传感器标定***的***结构框图；
图2为本发明实施例中磁场传感器标定***的结构示意图；
图3为本发明实施例中磁场发生模块的结构示意图。
其中：1、磁场传感器标定箱；2、云端数据中心；3、检定终端；4、信号发生模块；5、功率放大模块；501、交流信号功率放大子模块；502、直流信号功率放大子模块；503、瞬时信号功率放大子模块；6、万用表；7、塑料支撑台；8、第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈；9、第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈；10、第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈；11、第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈；12、传感器支撑基座；13、传感器检定平台；14、横向亥姆霍兹线圈连接条；15、竖向亥姆霍兹线圈连接条；16、过温过压过流保护模块。
具体实施方式
如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，本发明提供一种磁场传感器标定***，包括：
磁场产生子***，用于产生磁场传感器标定的均匀磁场；
磁场产生子***包括：
信号发生模块4，用于直流信号、瞬时信号或宽频交流信号之一的信号源；
功率放大模块5，用于将直流信号源、瞬时信号源或宽频交流信号源之一的信号源对应放大为用于传感器标定的放大信号；
如图3所示，磁场发生模块，用于在功率放大模块产生的放大信号频率范围内产生对应的磁场；
万用表6，用于测量检定电流；
所述磁场产生子***能够产生直流信号源、瞬时信号源和宽频交流信号源，且所述直流信号源、瞬时信号源和宽频交流信号源经过功率放大模块进行功率放大后通过磁场发生模块产生对应的磁场传感器标定均匀磁场；
所述功率放大模块包括交流信号功率放大子模块、直流信号功率放大子模块和瞬时信号功率放大子模块；
所述交流信号功率放大子模块501能够将宽频交流信号源放大为最大电流幅值为20A、最大功率为1500W且连续可调的1Hz~100kHz信号，所述直流信号功率放大子模块和瞬时信号功率放大子模块能够将信号发生模块产生的直流信号和瞬时信号功率放大至标定所需范围；
所述磁场发生模块包括塑料支撑台7、设于塑料支撑台上相对设置的第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈7和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈9、与第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈8和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈9上部外侧分别连接的第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈10、与第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈8和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈9下部外侧分别连接的第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈11、若干用于连接第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈8和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈9的竖向亥姆霍兹线圈连接条15、若干用于连接第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈10和第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈11的横向亥姆霍兹线圈连接条14、设于第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈8和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈9间且与塑料支撑台7中央固定连接的传感器支撑基座12，以及与传感器支撑基座12上端连接的传感器检定平台13；
本实施例中采用四条竖向亥姆霍兹线圈连接条15连接第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈8和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈9，采用四条横向亥姆霍兹线圈连接条14连接第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈10和第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈11；
所述塑料支撑台为竖向低阻大型亥姆霍兹线圈提供支撑，并与其余金属元件绝缘；所述横向低阻大型亥姆霍兹线圈通过横向亥姆霍兹线圈连接条相对设于竖向低阻大型亥姆霍兹线圈外侧；所述竖向亥姆霍兹线圈连接条和横向亥姆霍兹线圈连接条将低阻大型亥姆霍兹线圈位置固定，用于产生稳定的磁场；所述传感器支撑基座与传感器检定平台用于放置磁场传感器；
磁场传感器标定子***，用于根据均匀磁场标定磁场传感器；
所述磁场传感器标定子***包括：
标准磁场传感器，用于测量得到与预设磁场大小一致的标准磁场测量结果；
待测磁场传感器，用于测量得到磁场测量结果；
传感器输出采集模块，用于采集标准磁场传感器和待测磁场传感器的磁场测量结果；
可调滤波模块，用于对采集到的标准磁场传感器和待测磁场传感器的磁场测量结果滤波；
传感器输出传输模块，用于将标准磁场传感器和待测磁场传感器的磁场测量结果作为磁场传感器待处理标定数据，通过无线通信传输至云端数据中心；
通过采集标准磁场传感器与待测磁场传感器在可调节磁场中的测量结果，并对测量结果滤波后传输到云端数据中心，并通过检定终端进行测量结果分析，实现对待测磁场传感器的标定；
所述标准传感器采用磁通门传感器，且可根据被测传感器类型配置，可为工频磁通门传感器、高频磁通门传感器或瞬态磁通门传感器等于被测传感器匹配的传感器类型；
通过高精度磁通门传感器测量结果与根据磁通量计算得到的磁场比较，得到可供参考的标准磁场测量结果；
磁场传感器标定箱1用于隔绝所述箱体外部电磁场对所述箱体内部的干扰，以及对所述箱体内部的带电部分进行空间隔离；
所述磁场传感器标定箱1内还设有过温过压过流保护模块16；
所述过温过压过流保护模块16用于监测磁场传感器标定箱内的温度、电压和电流工作于正常范围内；
通过在磁场传感器标定箱1中利用磁场发生模块对标准磁场传感器和待测磁场传感器进行测量，有效隔绝了外部电磁场的影响，通过对磁场传感器标定箱内1工作环境进行过温过压过流监测，在异常工作状态时停止磁场传感器标定测试；
云端数据中心2，用于储存磁场传感器待处理标定数据，并供检定终端提取磁场传感器待处理标定数据；
检定终端3，用于解析云端数据中心的磁场传感器待处理标定数据，得到并显示待测磁场传感器的标定数据。
所述检定终端3包括存储器、处理器以及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，且所述处理器在执行所述计算机程序时能够用于执行处理磁场传感器测量结果，对应得到待测磁场传感器标定结果；
上述计算机可读存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或其的组合实现，如静态随机存取存储器（SRAM），可擦除可维和只读存储器（EEPROM），可擦除可编程只读存储器（EPROM），可编程只读存储器（PROM），只读存储器（ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘，可读存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
在一个示例性实施例中，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息，可读存储介质也可以是处理器组成部分，处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路（ASIC）中，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于磁场传感器标定***中。
在本发明的一个实用实例中，通过信号发生模块4产生30MHz的宽频交流信号源，并将其传输至功率放大模块5，所述功率放大模块5中的交流信号功率放大子模块501利用线缆分别与磁场传感器标定箱1内的第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈8、第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈9、第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈10和第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈11连接，产生频率连续可调的mm交流磁场，且产生的磁场强度最高达160A/m，磁场均匀性小于1%，磁场精度小于0.5%，将标准磁场传感器置于传感器检定平台13，通过传感器输出采集模块采集标准传感器测量结果，并通过传感器输出传输模块将标准传感器测量结果经滤波传输至云端数据中心4，保持同样的磁场环境，使用待测磁场传感器替换标准磁场传感器置于传感器检定平台13，通过传感器输出采集模块采集待测传感器测量结果，并经滤波后通过传感器输出传输模块将待测传感器测量结果传输至云端数据中心4；通过多次改变磁场环境与磁场传感器放置方向，获取多组标准磁场传感器与待测磁场传感器待处理标定数据；通过检定终端3对云端数据中心4中标准磁场传感器测量结果与待测磁场传感器测量结果进行解析处理，得到并显示待测磁场传感器的标定数据，实现对待测磁场传感器的标定；
同理，在本发明中实施例中，所述功率放大模块5中的直流信号功率放大子模块502和瞬时信号功率放大子模块503可将信号发生模块4产生的直流信号源和瞬时信号源对应放大，并通过利用线缆分别连接的磁场传感器标定箱1内的第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈8、第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈9、第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈10和第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈11对应产生用于磁场传感器标定的直流均匀磁场和瞬时均匀磁场，实现对标准磁场传感器和待测磁场传感器标定提供均匀磁场。
Claims (8)
1.一种磁场传感器标定***，它包括：
磁场产生子***，用于产生磁场传感器标定的均匀磁场；
磁场传感器标定子***，用于根据均匀磁场标定磁场传感器；
磁场传感器标定箱（1），用于隔绝所述箱体外部电磁场对所述箱体内部的干扰，以及对所述箱体内部的带电部分进行空间隔离；
云端数据中心（2），用于储存磁场传感器待处理标定数据，并供检定终端提取磁场传感器待处理标定数据；
检定终端（3），用于解析云端数据中心的磁场传感器待处理标定数据，得到并显示待测磁场传感器的标定数据。
2.根据权利要求1所述的一种磁场传感器标定***，其特征在于：所述磁场产生子***包括：
信号发生模块（4），用于直流信号、瞬时信号或宽频交流信号之一的信号源；
功率放大模块（5），用于将直流信号源、瞬时信号源或宽频交流信号源之一的信号源对应放大为用于传感器标定的放大信号；
磁场发生模块，用于在功率放大模块产生的放大信号频率范围内产生对应的磁场；
万用表（6），用于测量检定电流。
3.根据权利要求2所述的一种磁场传感器标定***，其特征在于：所述功率放大模块（5）包括交流信号功率放大子模块（501）、直流信号功率放大子模块（502）和瞬时信号功率放大子模块（503）。
4.根据权利要求2所述的一种磁场传感器标定***，其特征在于：所述磁场发生模块包括塑料支撑台（7）、设于塑料支撑台上相对设置的第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（8）和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（9）、与第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（8）和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（9）上部外侧分别连接的第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈（10）、与第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（8）和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（9）下部外侧分别连接的第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈（11）、若干用于连接第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（8）和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（9）的竖向亥姆霍兹线圈连接条（15）、若干用于连接第一横向低阻大型亥姆霍兹线圈（10）和第二横向低阻大型亥姆霍兹线圈（11）的横向亥姆霍兹线圈连接条（14）、设于第一竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（8）和第二竖向低阻大型亥姆霍兹线圈（9）间且与塑料支撑台（7）中央固定连接的传感器支撑基座（12），以及与传感器支撑基座（12）上端连接的传感器检定平台（13）。
5.根据权利要求1所述的一种磁场传感器标定***，其特征在于：所述磁场传感器标定子***包括：
标准磁场传感器，用于测量得到与预设磁场大小一致的标准磁场测量结果；
待测磁场传感器，用于测量得到磁场测量结果；
传感器输出采集模块，用于采集标准磁场传感器和待测磁场传感器的磁场测量结果；
可调滤波模块，用于对采集到的标准磁场传感器和待测磁场传感器的磁场测量结果滤波；
传感器输出传输模块，用于将经滤波的标准磁场传感器和待测磁场传感器的磁场测量结果作为磁场传感器待处理标定数据，通过无线通信传输至云端数据中心。
6.根据权利要求5所述的一种磁场传感器标定***，其特征在于：所述标准传感器采用磁通门传感器。
7.根据权利要求1所述的一种磁场传感器标定***，其特征在于：所述磁场传感器标定箱（1）内还设有过温过压过流保护模块（14）；所述过温过压过流保护模块（14）用于监测磁场传感器标定箱内的温度、电压和电流工作于正常范围内。
8.根据权利要求1所述的磁场传感器标定***，其特征在于：所述检定终端（3）包括存储器、处理器以及存储在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，且所述处理器在执行所述计算机程序时能够用于执行处理磁场传感器测量结果，对应得到待测磁场传感器标定结果。
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