单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备及使用方法技术

发明专利技术涉及磁场监测技术领域，尤其涉及一种单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备及使用方法，包括探头；探杆，探杆与探头连接；磁致伸缩件，磁致伸缩件设于探杆内；受力件，受力件设于探头内，磁致伸缩件的一端穿入探头与受力件连接；压电件，压电件设于探头内；压电件沿受力件的厚度方向设有两组，两组压电件沿受力件的厚度方向设于受力件的两侧。本发明专利技术利用磁致伸缩件受到磁场影响会产生伸长或缩短变化的原理，对磁场强度和方向进行监测，且监测的精度较高；此外，磁致伸缩件受温度影响小，适合在高温等环境相对恶劣的情况下测量，且抗干扰能力也较强。扰能力也较强。扰能力也较强。

【技术实现步骤摘要】
单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备及使用方法


[0001]本专利技术涉及磁场监测
，尤其涉及一种单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备及使用方法。

技术介绍

[0002]随着国家经济社会的迅速发展，工程项目的施工过程也逐渐趋于自动化。现在国家提倡“智慧工地”检测方案，旨在通过自动化设备监测，取代工序繁杂且效率低下的人工检测。以此来提高工程项目的监测效率，保障现场施工人员的人身安全。然而，现在工程现场监测设备大多串口信号通信。像目前较为成熟的RS485通信接口，就采用差分方式来传输信号，这在一定程度上会减弱外界的电磁干扰，但依旧不能保证足够的可靠性。这时候就需要对设备安装现场的电磁干扰情况进行判断，通过场强探测设备选择干扰相对较低的地方进行设备的安装，提高监测的可靠性。
[0003]现在大多数磁场传感器通过使用霍尔器件监测磁场，但带来的分辨率不是特别高，如果想要测量相对精准的磁场，例如使用巨磁电阻等新材料，成本就会大大提升。当需要测量环境相对恶劣的磁场时，例如高温环境下。现有的磁传感器就会因为温度变化导致温度偏移的产生。这对于那些需要精确测量的现场来说是致命性的影响。此外，现有磁场探测设备，本身对于外部磁场的抗干扰能力较弱，信号单线输出导致噪声较大，使得测得数据无法呈现较好的线性度，影响工作人员判断，会带来极大的安全隐患。
[0004]综上所述，目前的磁传感器依旧存在不可忽视的弊端，因此亟需一种新型监测设备实现磁场监测。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：为了解决现有技术中监测精度低、抗干扰能力弱、受温度影响大等技术问题，本专利技术提供单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备及使用方法，利用磁致伸缩远离来对磁场强度进行监测，不仅精度高，且抗干扰能力强，受温度影响小，在监测磁强强度的同时，还便于预测磁场的变化趋势。
[0006]第一方面，本专利技术公开一种单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备，包括探头；探杆，所述探杆与探头连接；磁致伸缩件，所述磁致伸缩件设于探杆内；受力件，所述受力件设于探头内，所述磁致伸缩件的一端穿入探头与受力件连接；压电件，所述压电件设于探头内；所述压电件沿受力件的厚度方向设有两组，两组所述压电件沿受力件的厚度方向设于受力件的两侧。本专利技术的单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备，通过将磁致伸缩件置于磁场内，利用磁致伸缩件受到磁场影响会产生变形的原理，对磁场强度和方向进行监测。当磁场不均匀时，磁致伸缩件向磁场强度较高的方向发生形变，带动受力件发生偏转，进而使得受力件对压电件进行挤压，而被挤压的压电件则会根据受力大小发出不同的信号，实现对磁场强度的检测，且因为磁致伸缩材料对磁场的敏感性较高，故监测的精度较高。此外，磁致伸缩件受温度影响小，适合在高温等环境相对恶劣的情况下测量，且抗
干扰能力也较强。
[0007]进一步，具体地，所述受力件呈圆盘状，每组所述压电件沿受力件的周向设有多个，每组所述压电件两两反向串联设置。
[0008]进一步，单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备还包括电子仓，所述电子仓与探杆远离探头的一端连接。
[0009]进一步，所述探头内设有支撑块，所述支撑块上设有容纳槽，压电件与部分受力件位于容纳槽内，所述压电件与容纳槽的侧壁连接。
[0010]进一步，所述探杆内设有支撑杆，所述支撑杆套于磁致伸缩件外。
[0011]进一步，还包括竖向位置检测装置，所述竖向距离检测装置包括电路板和检测线圈，所述电路板与磁致伸缩件远离受力件的一端连接，以提供电流脉冲至磁致伸缩件内，所述电路板上还设有放大电路和时间芯片，所述放大电路与检测线圈连接，所述检测线圈环绕于磁致伸缩件外，所述时间芯片与放大电路电连接。
[0012]第二方面，本申请公开一种使用方法包括如下步骤:
[0013]磁场强度检测：将探头竖直置于待测磁场，使得磁致伸缩件受不均匀的磁场影响而发生形变，进而带动受力件摆动，使得受力件向压力件摆动，促使压力件受力，进而使得压力件输出电压信号。
[0014]进一步，干扰源寻找：将探头竖直置于待测磁场，通过观察输出的电压信号的压力件来判断干扰源方向，找到电压值较高点所在的方向，随后朝向该方向移动探头，移动一段距离后继续观察输出电压信号的压力件，直至压力件输出的电压信号趋于零，该位置即为干扰源所在位置。
[0015]进一步，向位置确定步骤：电路板发出电流脉冲至磁致伸缩件，此时时间芯片开始计时，随后电流脉冲促使磁致伸缩件的形变处扩散出机械波，检测线圈将检测到的机械波转化为电信号并传给时间芯片，当时间芯片接收到检测线圈的信号后即停止计时，通过机械波的传递时间来计算磁致伸缩件形变处与电路板之间的距离，进而确定干扰源在竖向的位置。
[0016]进一步，在干扰源寻找步骤中还包括：在找到电压值较高点所在方向后，沿探头周向转动探头，以进一步确定干扰源所在方向。
[0017]本专利技术的有益效果是，
[0018]1.通过磁致伸缩件来测量磁场强度，测量精度较高，传统的磁场探测传感器的测量精度不高，无法满足现场对于高精度测量的要求，而压电件的分辨率相当高，磁致伸缩效应的理论测量精度可达无限大，使得本专利技术理论上的测量精度可达到一个十分可观的程度；
[0019]2.磁致伸缩件受温度影响小，适合在高温等环境相对恶劣的情况下测量，磁致伸缩现象本身受温度影响较小，在零下20℃和零上80℃之间的测量相对误差经测量依旧在可以满足现场使用的范围内，对比霍尔传感器受温度影响易产生温漂等情况，本方案无疑可以在更加广泛的测量情况下发挥作用；
[0020]3.测量范围可以更广泛，相对于电学式磁场探测传感器，本方案既可以做到点测量，同样也可以做到空间测量，更加多种的测量方式，使得面对不同的测量情况能够有更多选择；
[0021]4.仅需要探杆、磁致伸缩件、受力件和压电件等零部件即可实现磁场监测，结构简单，测量成本低，结构简单，且每个部分制作成本低，但依旧可以实现较高的测量精度；
[0022]5.设备可靠性高，据跟踪测量，磁致伸缩测量设备能够做到平均无故障安全工作时长达到23年，即使在高温、高压和强震荡等工况，依旧可以实现优秀的数据输出；
[0023]6.相对于传统的磁场探测仪测量x
‑
y平面，本专利技术可以通过竖向位置检测装置，实现z轴方向上的磁场定位功能，确定干扰源所在的高度，实现全方位多功能的精准测量；
[0024]7.通过压电件的差分输出方式，实现对于待测磁场的动态变化趋势测量，可以在现场探测时，依靠本专利技术实时预测动态变化，同时根据不同的压电件的受力情况，可以实现对于干扰磁场去向的测量，节省了大量后期对于数值变化分析的时间。
附图说明
[0025]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0026]图1是本专利技术中体现单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备整体的结构示意图。
[0027]图2是本专利技术中体现磁致伸缩件、受力件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备，其特征在于：包括探头(3)；探杆(2)，所述探杆(2)与探头(3)连接；磁致伸缩件(22)，所述磁致伸缩件(22)设于探杆(2)内；受力件(32)，所述受力件(32)设于探头(3)内，所述磁致伸缩件(22)的一端穿入探头(3)与受力件(32)连接；压电件(33)，所述压电件(33)设于探头(3)内；所述压电件(33)沿受力件(32)的厚度方向设有两组，两组所述压电件(33)沿受力件(32)的厚度方向设于受力件(32)的两侧。2.如权利要求1所述的单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备，其特征在于：所述受力件呈圆盘状，每组所述压电件沿受力件的周向设有多个，每组所述压电件两两反向串联设置。3.如权利要求1所述的单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备，其特征在于：还包括电子仓(1)，所述电子仓(1)与探杆(2)远离探头(3)的一端连接。4.如权利要求1所述的单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备，其特征在于：所述探头(3)内设有支撑块(31)，所述支撑块(31)上设有容纳槽(311)，压电件(33)与部分受力件(32)位于容纳槽(311)内，所述压电件(33)与容纳槽(311)的侧壁连接。5.如权利要求1所述的单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备，其特征在于：所述探杆(2)内设有支撑杆(21)，所述支撑杆(21)套于磁致伸缩件(22)外。6.如权利要求2所述的单点多方位式磁致伸缩磁场变化动态预测设备，其特征在于：还包括竖向位置检测装置，所述竖向距离检测装置包括电路板和检测线圈(35)，所述电路板与磁致伸缩件(22)远离受力件(32)的一端连接，以提供电流脉冲(37)至磁致伸缩件(22)内，所述电路板上还设有放大电路(34)和时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海涛，徐芬，储玲玉，郑恺，
申请(专利权)人：江苏东微感知技术有限公司，
类型：发明
国别省市：