专用交变磁场发生器设计与三维磁场参数测量方法研究

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随着工业技术的发展,磁场的应用也越来越广泛,已涉及食品、工业、医疗和军事等各个领域,因此对磁场的测量也提出了相应的要求。目前对磁场的测量主要还集中在一维、二维或者三维低频弱磁场的测量,但是由于磁场技术应用范围的快速扩大,高频强磁场的应用也越来越多,对于高频强磁场的测量也提出了要求。  本文首先介绍了磁场的测量方法和现状,对几种常用的测量方法包括磁饱和法、电磁效应法(包括霍尔效应和磁阻效应)、超导效应等多种方法进行了介绍。在对通电线圈产生磁场的原理进行分析的基础上,设计了一套专用磁场驱动电路,并能满足设计要求。  分析了磁场的空间特性,结合各类磁敏传感器的测量频率和测量范围,设计了一套基于FPGA的磁场测量系统。因为磁场是交变磁场,每个测量点的数据随信号频率交替变化,在测量过程中,就必须保持磁场矢量各个分量的同步测量。针对这个特点,设计选用3个单通道的高速A/D对传感器信号进行同步数据采集,并将采集的数据暂存到FPGA的片内RAM中,经过预处理后将数据通过串行口发送到上位机,由上位机做进一步的数据分析处理。  本文最后对磁场的空间重构方法进行了研究,研究了磁场的表达方法及单点磁场矢量和空间分布的关系,以及三维图形的绘制方法,然后根据数据采集系统测量得到的数据用LabVIEW软件对空间的磁场分布进行三维图形绘制,完成磁场的重构。
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