一种工频磁场检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种工频磁场检测装置，其解决了现有工频磁场检测仪成本高、测量滞后时间长、灵敏度低、线性度差、迟滞输出大、瞬态响应特性差的技术问题，其包括RCL谐振电路、一级滤波模块、一级放大模块、二级滤波模块、二级放大模块、三级滤波模块、三级放大模块、压控电压源低通滤波器和信号调理模块，RCL谐振电路的输出端与一级滤波模块连接，一级放大模块与一级滤波模块连接，二级滤波模块与一级放大模块连接，二级放大模块与二级滤波模块连接，三级滤波模块与二级放大模块连接，三级放大模块与三级滤波模块连接，压控电压源低通滤波器与三级放大模块连接，信号调理模块与压控电压源低通滤波器连接。本实用新型专利技术广泛用于磁场检测领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种磁场检测装置，尤其是涉及一种工频磁场检测装置。
技术介绍
在工频(60Hz，60Hz)磁场检测领域，检测电路一般包括LC谐振回路、高精度低噪声放大器放大回路、低通滤波或峰值检测电路处理三个环节。LC谐振回路使用工字电感捕捉信号、使用电容来调节捕获频率。高精度低噪声放大器将输入信号放大。低通滤波用来处理频带范围之外的噪声。峰值检测电路将输入交流信号整流为直流，并通过采样保持读取可以将电路处理得到的信号传给单片机读取使用，一般检测的信号较大，受到检测频带外部与频带内部的高斯噪声的影响较大，不能够将信号放大较大的倍数，线性度差。在现有的工频磁场检测仪器中，因为工频频率很低，所以电路中所需的电感的电感量较大，一般大于40mH，电感或通过自行绕制，或通过购买；对于自行绕制的电感，其参数不准确可能造成相同的两台检测仪检测结果不同，对于购买较大参数的电感，所需的成本较高。为了适应高精度的要求，通常的电路使用高精度低噪声的放大器来进行信号放大，这样的放大器造价比较昂贵，不大适用于工业的大批量生产运用。现有的工频磁场检测仪器中一般采用峰值检测电路来对交流信号进行整流，该方式因为峰值检测过程使用了较大的滤波电容，导致信号反应不灵敏，当处于一个磁场信号减小的区域中，该电路检测不到信号的减小，仍然保持一个较大的数值，存在较大的盲区，滞后性也较大、迟滞输出大，滞后时间长，瞬态响应差用户需较长的时间来对数据进行读取，造成读取效果差、反应不灵敏，进入磁场区域与远离磁场区域有明显的特征曲线不重合，迟滞效果相当明显。另外存在的问题是当前的一些检测仪器因为部分器件造价昂贵通常只设有一维的磁场检测电路，导致检测结果不准确，不能准确反应磁场的三维真值。
技术实现思路
本技术就是为了解决现有工频磁场检测仪器成本高、测量滞后时间长、灵敏度低、线性度差、迟滞输出大、瞬态响应特性差的技术问题，提供了一种成本低、检测滞后时间短、灵敏度高、线性度好、迟滞输出小、瞬态响应效果好的工频磁场检测装置。本技术提供的工频磁场检测装置，包括RCL谐振电路、一级滤波模块、一级放大模块、二级滤波模块、二级放大模块、三级滤波模块、三级放大模块、压控电压源低通滤波器和信号调理模块，RCL谐振电路的输出端与一级滤波模块连接，一级放大模块与一级滤波模块连接，二级滤波模块与一级放大模块连接，二级放大模块与二级滤波模块连接，三级滤波模块与二级放大模块连接，三级放大模块与三级滤波模块连接，压控电压源低通滤波器与三级放大模块连接，信号调理模块与压控电压源低通滤波器连接。优选地，RCL谐振电路包括工字电感、输入电阻和谐振电容，谐振电容的一端与工字电感的一端连接，谐振电容的另一端通过输入电阻与工字电感的另一端连接，谐振电容和输入电阻之间的节点与一级滤波模块连接。优选地，一级放大模块、二级放大模块和三级放大模块均为LMV358芯片。优选地，RCL谐振电路的数量为三个，分别为X方向RCL谐振电路、Y方向RCL谐振电路和Z方向RCL谐振电路，所述X方向RCL谐振电路、Y方向RCL谐振电路和Z方向RCL谐振电路以三维空间坐标方向分布。本技术的有益效果是：(1)信号的实时检测效果好。本技术的信号处理部分采用压控电压源低通滤波方式，各电气元素经过精密分析，最终实现了在信号的第七个正弦波峰实现信号的精准的直流输出，响应时间为0.05秒，肉眼几乎分辨不出信号的滞后，达到了当磁场信号不具有单调性时能够实时检测的效果，不会因为磁场环境的非单调性变化而导致的检测滞后时间长的问题既是检测装置的瞬态响应特性较好。(2)信号的精度高、检测灵敏度高、稳定性好。采用了独特的供电方式与滤波方式，尽管使用很普通的运放，依然能够将相当微弱的信号放大，检测信号电压可以达到几十微安，超过了高精度低噪声运放能够达到的效果，因为信号在频域内所受到白噪声的影响，通过简单的多阶带通滤波电路仅能够滤除与信号频域之外的信号，本电路通过设计将信号同频噪声压缩较大，能够捕捉到信号的同频高斯白噪声，并且去除同频白噪声的影响，所以该电路能够将原始的RCL捕获的信号放大数万倍，能够检测到信号源很细微的参数变化，真正做到了信号的检测高精度与灵敏度，由于检测的信号频带范围的限制同时去除了各电气元件受到零点漂移的影响，温度稳定性强。(3)产品的成本更低。该电路使用的器件均为最简单的器件，运放为轨对轨LMV358、常用的工字电感价格相当低廉，其余的电路元素仅有贴片的电阻电容电感，成本很低。(4)信号的完整性好。经过X、Y、Z三路信号的读取，完整的实现了信号的真值还原，能够准确的反应出待测点的磁场变化信息。传统的基于LC谐振的电路能够检测的频带较小，在一段频带内的谐振信号会受到LC二阶滤波影响较大，但通过RCL谐振方式增大了通带范围，在一段频带内使得该信号受到滤波影响相同，使得该信号在频带区间内的完整性好。本技术进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。附图说明图1是本技术的原理框图；图2是RCL谐振电路检测三维磁场的结构示意图。附图符号说明：1.工字电感；2.输入电阻；3.谐振电容；4.一级滤波模块；5.一级放大模块；6.二级滤波模块；7.二级放大模块；8.三级滤波模块；9.三级放大模块；10.压控电压源低通滤波器；11.信号调理模块；12.单片机；13.X方向工字电感；14.Y方向工字电感；15.Z方向工字电感。具体实施方式以下参照附图，以具体实施例对本技术作进一步详细说明。如图1所示，工频磁场检测装置包括工字电感1、输入电阻2、谐振电容3、一级滤波模块4、一级放大模块5、二级滤波模块6、二级放大模块7、三级滤波模块8、三级放大模块9、压控电压源低通滤波器10、信号调理模块11和单片机12。工字电感1、输入电阻2和谐振电容3组成RCL谐振电路，谐振电容3的一端与工字电感1的一端连接，谐振电容3的另一端通过输入电阻2与工字电感1的另一端连接，谐振电容3和输入电阻2之间的节点作为RCL谐振电路的输出端。谐振电容3和输入电阻2之间的节点与一级滤波模块4连接，一级放大模块5与一级滤波模块4连接，二级滤波模块6与一级放大模块5连接，二级放大模块7与二级滤波模块6连接，三级滤波模块8与二级放大模块7连接，三级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工频磁场检测装置，其特征在于，包括RCL谐振电路、一级滤波模块、一级放大模块、二级滤波模块、二级放大模块、三级滤波模块、三级放大模块、压控电压源低通滤波器和信号调理模块，所述RCL谐振电路的输出端与所述一级滤波模块连接，所述一级放大模块与所述一级滤波模块连接，所述二级滤波模块与所述一级放大模块连接，所述二级放大模块与所述二级滤波模块连接，所述三级滤波模块与所述二级放大模块连接，所述三级放大模块与所述三级滤波模块连接，所述压控电压源低通滤波器与所述三级放大模块连接，所述信号调理模块与所述压控电压源低通滤波器连接。

【技术特征摘要】
1.一种工频磁场检测装置，其特征在于，包括RCL谐振电路、一级
滤波模块、一级放大模块、二级滤波模块、二级放大模块、三级滤波模
块、三级放大模块、压控电压源低通滤波器和信号调理模块，所述RCL
谐振电路的输出端与所述一级滤波模块连接，所述一级放大模块与所述
一级滤波模块连接，所述二级滤波模块与所述一级放大模块连接，所述
二级放大模块与所述二级滤波模块连接，所述三级滤波模块与所述二级
放大模块连接，所述三级放大模块与所述三级滤波模块连接，所述压控
电压源低通滤波器与所述三级放大模块连接，所述信号调理模块与所述
压控电压源低通滤波器连接。
2.根据权利要求1所述的工频磁场检测装置，其特征在于，所述RCL

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春泽，宋伟宁，
申请(专利权)人：威海北洋电气集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37