【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计量测试仪表，具体涉及一种动态强磁场测量记录方法及系统。
技术介绍
1、动态强磁场测量记录是指对磁场在时间和空间上变化的测量和记录，物理学、材料科学、生命科学、工程应用、地球科学研究等领域，对于磁场的动态特性有着广泛的研究需求。例如，研究磁性材料的动态特性、磁场对生物体的影响以及磁场与物质相互作用等方面，都需要进行动态强磁场测量记录。随着科学技术的不断发展，对动态强磁场的测量记录需求越来越高，尤其是在纳米技术、生物医学工程、磁学材料等新兴领域，对动态强磁场的精确测量记录提出了更高的要求。
2、目前动态强磁场测量记录方法仍存在以下待改进的地方：
3、采用感应式磁传感器测量动态强磁场时，由于其中的霍尔元件为易损件，在使用过程中受到挤压、碰撞等应力时会造成测量误差和损坏，受温度和输入电流的影响较大，同时测量精度还受到零位误差、霍尔电势、内阻温度系数的影响；磁传感器在放置过程中往往距离理想姿态位置有偏差，尤其是采用三分量磁传感器进行磁场测量时，将传感器的三个轴与地磁坐标轴轴同向，需要花费更多的时间成本和人力去进行繁杂的传感器调整工作，并且受到测量环境的限制，导致动态强磁场测量记录时的实时性和稳定性受到较大影响。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种动态强磁场测量记录方法：
2、s1：通过预设的动态强磁场测量模式设置激励电路驱动磁场传感器进行测量得到磁场响应信号；
3、s2：通过信号补偿电路对所述
4、s3：所述模数转换器将所述响应信号转换为数字信号并通过串口总线将所述数字信号传输至工控主板；
5、s4：所述工控主板对所述数字信号进行功能控制得到控制输出信号，通过数据传输端口将所述控制输出信号发送至存储通讯端口和显示端口本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
6、具体地，所述磁场传感器包括三分量磁传感器和单分量磁传感器，所述三分量磁传感器和单分量磁传感器的传感元件为霍尔效应传感器。
7、具体地，所述精度补偿方法为：
8、根据所述磁场传感器的工作温度范围设置温度区间，通过所述温度区间设置不同温度区间的温度补偿系数，并将所述温度补偿系数存储在第一寄存器中；
9、通过温度传感器对所述磁场传感器的工作温度进行检测并得到温度传感输出信号，通过信号转换电路将所述温度传感输出信号转化为温度测量数字信号，并传输至所述工控主板，所述工控主板根据所述温度测量数字信号读取所述第一寄存器中存储的所述温度测量数字信号对应的温度补偿系数，并将读取的温度补偿系数存储至第二寄存器中，通过数模转换器将所述第二寄存器存储的数字信号转化为温度补偿模拟信号；
10、根据所述温度补偿模拟信号对霍尔盘驱动电流、主信号通路增益以及静态输出电压进行调节。
11、具体地，所述信号调理方法为：
12、获取所述模数转换器的输入信号限值，根据所述输入信号限值设置初级滤波器，通过所述初级滤波器对所述响应信号进行滤波处理得到幅度可调信号；
13、在所述初级滤波器后设置可变增益放大器，通过所述可变增益放大器中的增益值和可变电阻网络的电阻值将所述幅度可调信号放大至所述模数转换器可识别的动态范围内；
14、将所述可变增益放大器输出的单端信号连接至差分放大器的第一输入端，将所述单端信号的反相连接至所述差分放大器的第二输入端，将所述单端信号转化并放大为差分信号；
15、通过电平转化电路和抗混叠滤波电路对所述差分信号进行过滤得到识别信号。
16、具体地，所述功能控制类别包括量程控制、间隔控制、清零控制、梯度控制；
17、所述量程控制为：通过所述工控主板调节所述可变增益放大器的增益值，在所述识别信号进行模数转换增大信号幅值；所述间隔控制为：通过移动平均滤波算法对采集到的所述数字信号进行分割和离散化；所述清零控制为：在信号采集开始前关闭所述激励电路；所述梯度控制为：对所述数字信号进行斜率、变化率控制。
18、具体地，所述信号转换电路包括一级线性变换电路和二级模数转换电路；所述一级线性变换电路由第一晶体管、第二晶体管、电阻、缓冲器组成，将所述第一晶体管与第二晶体管的基极-发射极的差值表示正温度系数电流，所述缓冲器用于放大所述温度传感输出信号，通过设置所述电阻的大小将所述温度传感输出信号转化为模拟电压值，计算公式为：
19、
20、其中，vt为模拟电压，k为玻尔兹曼常数，t为温度值，n为第一晶体管与第二晶体管个数的比值，r1、r0为可调电阻，q为电子电荷，vref为零温度系数的基准电压；
21、所述二级模数转换电路由数据选择器，积分器、比较器以及计数器组成；通过所述积分器对所述模拟电压值进行积分，将积分后电压恢复到所述模拟电压值的初始计算值所需的时间量化为数字信号；所述数据选择器用于切换所述模拟电压值的基准信号，所述比较器用于比较积分器的输出电压和所述数据选择器选择的基准信号，若所述积分器的输出电压高于所述基准信号，则所述计数器开始计数，若所述积分器的输出电压低于所述基准信号，则所述计数器停止计数。
22、一种动态强磁场测量记录系统，包括：磁场测量模块、测量修正模块、采集控制模块、存储显示模块；
23、所述磁场测量模块用于通过预设的动态强磁场测量模式设置激励电路驱动磁场传感器进行测量得到磁场响应信号；
24、所述测量修正模块用于通过信号补偿电路对所述磁场传感器的线性输出电压进行精度补偿，并将处理后的响应信号传入信号测量电路，通过所述信号测量电路对所述响应信号进行信号调理得到识别信号，将所述识别信号通过模拟量通道传输至模数转换器；
25、所述采集控制模块用于通过所述模数转换器将所述响应信号转换为数字信号并通过串口总线将所述数字信号传输至工控主板；
26、所述存储显示模块用于通过所述工控主板对所述数字信号进行功能控制得到控制输出信号，通过数据传输端口将所述控制输出信号发送至存储通讯端口和显示端口。
27、本专利技术的有益效果为：
28、通过根据磁场传感器的工作温度范围设置温度补偿系数，设计了将检测温度信息转换为数字信号的信号转换电路，用负温度系数的电流去补偿霍尔盘灵敏度的正温度系数，在温度发生变化时减小霍尔电压，减小了磁场传感器的静态输出电压的变化范围，抑制了传感器工作温度对精度的影响；通过对所述响应信号进行滤波处理，将响应信号的单端信号转化放大为差分信号，降低了输入失调电流，减少输入失调电流对电路采样精度的影响，增强了动态强磁场测量记录时的稳定性。
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1.一种基于强磁场记录仪的动态测量记录方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的动态强磁场测量记录方法，其特征在于，所述磁场传感器包括三分量磁传感器和单分量磁传感器，所述三分量磁传感器和单分量磁传感器的传感元件为霍尔效应传感器。
3.根据权利要求1所述的动态强磁场测量记录方法，其特征在于，所述精度补偿方法为：
4.根据权利要求1所述的动态强磁场测量记录方法，其特征在于，所述信号调理方法为：
5.根据权利要求1或4所述的动态强磁场测量记录方法，其特征在于，所述功能控制类别包括量程控制、间隔控制、清零控制、梯度控制；
6.根据权利要求3所述的动态强磁场测量记录方法，其特征在于，所述信号转换电路包括一级线性变换电路和二级模数转换电路；所述一级线性变换电路由第一晶体管、第二晶体管、电阻、缓冲器组成，将所述第一晶体管与第二晶体管的基极-发射极的差值表示正温度系数电流，所述缓冲器用于放大所述温度传感输出信号，通过设置所述电阻的大小将所述温度传感输出信号转化为模拟电压值，计算公式为：
7.一种动态强磁场测量记录系统
...【技术特征摘要】
1.一种基于强磁场记录仪的动态测量记录方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的动态强磁场测量记录方法，其特征在于，所述磁场传感器包括三分量磁传感器和单分量磁传感器，所述三分量磁传感器和单分量磁传感器的传感元件为霍尔效应传感器。
3.根据权利要求1所述的动态强磁场测量记录方法，其特征在于，所述精度补偿方法为：
4.根据权利要求1所述的动态强磁场测量记录方法，其特征在于，所述信号调理方法为：
5.根据权利要求1或4所述的动态强磁场测量记录方法，其特征在于，所述功能控制类别包括量程控制、间隔控制、清...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙兆威，
申请(专利权)人：上海集研机电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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