專利名稱：中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，特別是一種便攜式中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝 置，屬于磁場(chǎng)測(cè)量裝置的改造技術(shù)。
技術(shù)背景 中頻強(qiáng)磁場(chǎng)的測(cè)量是測(cè)量領(lǐng)域一個(gè)難題。目前的測(cè)量?jī)x器大多針對(duì)恒定磁場(chǎng)，交 變磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x器一般可以測(cè)量低頻的強(qiáng)磁場(chǎng)和高頻的弱磁場(chǎng)，且缺少空間磁場(chǎng)多點(diǎn)測(cè)量存 儲(chǔ)功能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種能測(cè)量中頻強(qiáng)磁場(chǎng)，滿足磁場(chǎng)測(cè) 量要求的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置。本實(shí)用新型能將測(cè)量處理后所得的數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)，通 過(guò)上位機(jī)中的專用軟件進(jìn)行磁場(chǎng)重構(gòu)再現(xiàn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本實(shí)用新型的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，包括有中央控制 處理模塊、傳感器模塊、信號(hào)輸入處理模塊、頻率測(cè)量模塊、幅值測(cè)量模塊、鍵盤及顯示模 塊，其中信號(hào)輸入處理模塊的輸入端與置于被測(cè)對(duì)象中的傳感器模塊的信號(hào)輸出端連接， 信號(hào)輸入處理模塊的輸出端分別與頻率測(cè)量模塊及幅值測(cè)量模塊的輸入端連接，頻率測(cè)量 模塊及幅值測(cè)量模塊的輸出端與中央控制處理模塊的輸入端連接，中央控制處理模塊還連 接有鍵盤及顯示模塊。上述中央控制處理模塊的輸出端還通過(guò)USB通信接口模塊與上位機(jī)連接。上述中央控制處理模塊包括芯片LM3S1138及其外圍電路。上述信號(hào)輸入處理模塊包括兩個(gè)二極管Dl、D1，8個(gè)電阻Rl、R2、R3、R4、R12、R13、 R14、R17，模擬開(kāi)關(guān)芯片74HC4052，兩個(gè)運(yùn)算放大器芯片TL074CD、TL072CD，四個(gè)電位器R6、 R7、R8、R9組成的差動(dòng)放大電路，傳感器輸入端口 IN與二極管Dl的正極、二極管D2的負(fù)極、 電阻R17連接，放大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlA的正輸入端與電阻R17及電容C17 連接，電阻R12與放大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlA的負(fù)輸入端、輸出端連接，電位 器R15與運(yùn)算放大器UlA的負(fù)輸入端、運(yùn)算放大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlB的負(fù)輸 入端連接，電阻R13與運(yùn)算放大器UlB的負(fù)輸入端、輸出端連接，電阻Rl與運(yùn)算放大器UlA 的輸出端、運(yùn)算放大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlC的負(fù)輸入端連接，電阻R14與運(yùn)算 放大器UlB的輸出端、運(yùn)算放大器UlC的正輸入端、電阻R2連接，電阻R3與運(yùn)算放大器UlC 的負(fù)輸入端、輸出端連接，電阻R4與運(yùn)算放大器UlC的輸出端、運(yùn)算放大器芯片TL072⑶中 的運(yùn)算放大器U2A的負(fù)輸入端、電位器R6、R7、R8、R9的一端連接，模擬開(kāi)關(guān)芯片U6與電位 器R6、R7、R8、R9另一端、運(yùn)算放大器UlA的輸出端連接。上述頻率測(cè)量模塊包括運(yùn)算放大器芯片TL072⑶、LM393，雙D型正沿觸發(fā)器芯片 74F74，三極管Q1，電阻R11，電位器R5、R16，運(yùn)算放大器芯片TL072CD中的運(yùn)算放大器U4A 的負(fù)輸入端與運(yùn)算放大器U4A的輸出端、運(yùn)算放大器芯片TL072⑶中的運(yùn)算放大器U5A正輸入端連接，運(yùn)算放大器U5A的負(fù)輸入端接地，電位器R5與運(yùn)算放大器U5A和電阻Rll連 接，三極管Ql的基極與電阻Rll連接，三極管Ql的集電極與電源連接，三極管Ql的發(fā)射極 與電位器R16、雙D型正沿觸發(fā)器芯片74F74中的觸發(fā)器U7A連接，雙D型正沿觸發(fā)器芯片 74F74中的觸發(fā)器U7A與雙D型正沿觸發(fā)器芯片74F74中的觸發(fā) 器U7B連接。上述幅值測(cè)量模塊包括3個(gè)運(yùn)算放大器芯片U2B、U3A、U3B，兩個(gè)電阻R18、R10，四 個(gè)電容C18、C9、C13、C14，兩個(gè)二極管D3、D4，電阻R18、電容C18與運(yùn)算放大器U2B的正輸 入端連接，電容C9與運(yùn)算放大器U2B的輸出端、二極管D3的正極、二極管D4的負(fù)極連接， 電容C13、C14、電阻RlO并聯(lián)與二極管D3、D4的另一端、運(yùn)算放大器U3A的正輸入端、U3B正 輸入端連接，運(yùn)算放大器U3A的負(fù)輸入端與輸出端、運(yùn)算放大器U3B的負(fù)輸入端與輸出端連 接。上述鍵盤及顯示模塊包括九個(gè)電阻Rl、R9、RIO、RlU R12、R14、R26、R27、R28，電 解電容C7，三個(gè)電容C10、C14、C16，二極管D5，蜂鳴器LS1，三極管Q1，按鍵S1、S2、S 3、S4、 S5，電位器R3，IXD接口，芯片LM3S1138，電阻Rl —端與電源連接，另一端與電解電容C7、 IXD的接腳17連接，電位器R3 —端接電源，一端接地，另一端與IXD接口的接腳19連接， IXD接口的接腳1、15兩腳接地、IXD接口的接腳2接電源，IXD接口的接腳4、5、6分別與芯 片LM3S1138的接腳22、23、24連接，電阻R9、RIO、Rll、R12的一端接電源，另一端分別與按 鍵 S2、S3、S4、S5 以及芯片 LM3S1138 的接腳 61、60、59、58 連接，按鍵 S2、S3、S4、S5 的另一 端接地，電容CIO、C16兩端分別與芯片LM3S1138的接腳69、68、57、56連接，電阻R14的一 端接電源，另一端與芯片LM3S1138的接腳64、電容C14、按鍵Sl連接，電容C14與按鍵Sl 并聯(lián)后另一端接地，二極管D5與蜂鳴器LSl并聯(lián)后一端接電源，另一端通過(guò)電阻R26與三 極管Ql的集電極連接，電阻R27的一端與芯片LM3S1138的接腳25連接，另一端與三極管 Ql的基極連接，電阻R28分別與三極管Ql的基極、發(fā)射極連接，并且三極管Ql的發(fā)射極接 地。上述USB通信接口模塊包括芯片CH375，四個(gè)電容C20、C19、C27、C28，兩個(gè)電阻 R21、R22，一個(gè)晶振Y2，一個(gè)發(fā)光二極管DSl，電容C20的一端接電源，另一端與芯片CH375 的接腳2連接，電阻的一端接地，另一端與芯片CH375的接腳5連接，電容C27、C28并聯(lián)一 端接地，另一端分別與晶振Y2的兩端、芯片CH375的接腳13、14連接，電容的一端接地，另 一端與芯片CH375的接腳18、電源連接，放光二極管DSl的正極通過(guò)電阻R22接電源，負(fù)極 與芯片CH375的接腳24連接，芯片CH375的其他接腳與中央控制處理模塊連接。上述傳感器模塊為交變磁場(chǎng)傳感器，由螺線繞制的若干電感線圈構(gòu)成。本實(shí)用新型由于采用包括中央控制處理模塊、傳感器模塊、信號(hào)輸入處理模塊、頻 率測(cè)量模塊、幅值測(cè)量模塊、鍵盤及顯示模塊及USB通信接口模塊的結(jié)構(gòu)，能測(cè)量中頻強(qiáng)磁 場(chǎng)，滿足磁場(chǎng)測(cè)量要求。此外，本實(shí)用新型中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置能將測(cè)量處理后所得的數(shù)據(jù) 上傳到上位機(jī)，通過(guò)上位機(jī)中的專用軟件進(jìn)行磁場(chǎng)重構(gòu)再現(xiàn)。本實(shí)用新型測(cè)量裝置可測(cè)量 頻率0HZ-150KHZ，值幅10GS-500G8是中頻交變磁場(chǎng)，并對(duì)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、重構(gòu)再現(xiàn)磁 場(chǎng)，且操作簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、線路簡(jiǎn)單、功耗低。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下 優(yōu)點(diǎn)1)自制電感線圈傳感器及標(biāo)定。探頭在材料、結(jié)構(gòu)、線徑、外觀工藝和連接傳輸線 等方面采取特殊措施，具有良好抗干擾措施，可以精確檢測(cè)高中頻的強(qiáng)磁場(chǎng)；[0015]2)數(shù)據(jù)采集與抗干擾傳送。在測(cè)量?jī)x中采用去除最大值、最小值，最后取平均值的 方法獲得采集數(shù)據(jù)，并通過(guò)PWM調(diào)制的方式傳送，有很強(qiáng)的抗干擾能力； 3)數(shù)據(jù)分析管理及顯示。上位機(jī)采用計(jì)算機(jī)，將采集的空間磁場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)USB 口 傳送通訊，自動(dòng)進(jìn)行線性度分析處理，誤差分析處理，空間磁場(chǎng)顯示，數(shù)據(jù)歸檔、調(diào)用和打 印，數(shù)據(jù)分析管理自動(dòng)優(yōu)化；4)測(cè)量裝置能測(cè)量中頻強(qiáng)磁場(chǎng)，滿足磁場(chǎng)測(cè)量要求；5)測(cè)量裝置提供點(diǎn)、平面、空間三種測(cè)量方式，滿足各種測(cè)量的需求；6)測(cè)量裝置提供方便快捷的點(diǎn)刪除及補(bǔ)測(cè)方式，可輕松修正測(cè)量過(guò)程中測(cè)錯(cuò)的數(shù) 據(jù)；7)測(cè)量裝置提供磁場(chǎng)最大方向確定方法，可方便、準(zhǔn)確的確定被測(cè)磁場(chǎng)的方向；本實(shí)用新型是一種設(shè)計(jì)巧妙，性能優(yōu)良，方便實(shí)用的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，應(yīng)用于 任何中頻強(qiáng)磁場(chǎng)的生產(chǎn)和生活中，可用于醫(yī)療、科研院所、檢測(cè)監(jiān)督機(jī)構(gòu)、工廠和電力等部 門。

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖；圖2為本實(shí)用新型與上位機(jī)及與被測(cè)對(duì)象的接線圖；圖3為本實(shí)用新型中中央控制處理模塊的電路圖；圖4為本實(shí)用新型中信號(hào)輸入處理模塊的電路圖；圖5為本實(shí)用新型中頻率測(cè)量模塊的電路圖；圖6為本實(shí)用新型中幅值測(cè)量模塊的電路圖；圖7為本實(shí)用新型中鍵盤及顯示模塊的電路圖；圖8為本實(shí)用新型中USB通信接口模塊的電路圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)用新型的原理框圖如附圖1所示，本實(shí)用新型的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，包括 有中央控制處理模塊11、傳感器模塊12、信號(hào)輸入處理模塊13、頻率測(cè)量模塊14、幅值測(cè)量 模塊15、鍵盤及顯示模塊16，其中信號(hào)輸入處理模塊13的輸入端與置于被測(cè)對(duì)象中的傳感 器模塊12的信號(hào)輸出端連接，信號(hào)輸入處理模塊13的輸出端分別與頻率測(cè)量模塊14及幅 值測(cè)量模塊15的輸入端連接，頻率測(cè)量模塊14及幅值測(cè)量模塊15的輸出端與中央控制處 理模塊11的輸入端連接，中央控制處理模塊11還連接有鍵盤及顯示模塊16。上述中央控制處理模塊11的輸出端還通過(guò)USB通信接口模塊17與上位機(jī)2連接。上述中央控制處理模塊11包括芯片LM3S1138及其外圍電路，芯片LM3S1138為圖 中的集成塊U2。上述信號(hào)輸入處理模塊13包括兩個(gè)二極管Dl、Dl，8個(gè)電阻Rl、R2、R3、R4、R12、 R13、R14、R17，模擬開(kāi)關(guān)芯片74HC4052，兩個(gè)運(yùn)算放大器芯片TL074CD、TL072CD，四個(gè)電位 器R6、R7、R8、R9組成的差動(dòng)放大電路，傳感器輸入端口 IN與二極管Dl的正極、二極管D2 的負(fù)極、電阻R17連接，放大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlA的正輸入端與電阻R17及電容C17連接，電阻R12與放大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlA的負(fù)輸入端、輸出端連 接，電位器R15與運(yùn)算放大器UlA的負(fù)輸入端、運(yùn)算放大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器 UlB的負(fù)輸入端連接，電阻R13與運(yùn)算放大器UlB的負(fù)輸入端、輸出端連接，電阻Rl與運(yùn)算 放大器UlA的輸出端、運(yùn)算放大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlC的負(fù)輸入端連接，電阻 R14與運(yùn)算放大器UlB的輸出端、運(yùn)算放大器UlC的正輸入端、電阻R2連接，電阻R3與運(yùn)算 放大器UlC的負(fù)輸入端、輸出端連接，電阻R4與運(yùn)算放大器Ul C的輸出端、運(yùn)算放大器芯片 TL072⑶中的運(yùn)算放大器U2A的負(fù)輸入端、電位器R6、R7、R8、R9的一端連接，模擬開(kāi)關(guān)芯片 U6與電位器R6、R7、R8、R9另一端、運(yùn)算放大器UlA的輸出端連接。上述頻率測(cè)量模塊14包括運(yùn)算放大器芯片TL072⑶、LM393，雙D型正沿觸發(fā)器芯 片74F74，三極管Q1，電阻R11，電位器R5、R16，運(yùn)算放大器芯片TL072⑶中的運(yùn)算放大器 U4A的負(fù)輸入端與運(yùn)算放大器U4A的輸出端、運(yùn)算放大器芯片TL072⑶中的運(yùn)算放大器TOA 正輸入端連接，運(yùn)算放大器U5A的負(fù)輸入端接地，電位器R5與運(yùn)算放大器U5A和電阻Rll 連接，三極管Ql的基極與電阻Rll連接，三極管Ql的集電極與電源連接，三極管Ql的發(fā)射 極與電位器R16、雙D型正沿觸發(fā)器芯片74F74中的觸發(fā)器U7A連接，雙D型正沿觸發(fā)器芯 片74F74中的觸發(fā)器U7A與雙D型正沿觸發(fā)器芯片74F74中的觸發(fā)器U7B連接。上述幅值測(cè)量模塊15包括3個(gè)運(yùn)算放大器芯片U2B、U3A、U3B，兩個(gè)電阻R18、R10， 四個(gè)電容C18、C9、C13、C14，兩個(gè)二極管D3、D4，電阻R18、電容C18與運(yùn)算放大器U2B的正 輸入端連接，電容C9與運(yùn)算放大器U2B的輸出端、二極管D3的正極、二極管D4的負(fù)極連接， 電容C13、C14、電阻RlO并聯(lián)與二極管D3、D4的另一端、運(yùn)算放大器U3A的正輸入端、U3B正 輸入端連接，運(yùn)算放大器U3A的負(fù)輸入端與輸出端、運(yùn)算放大器U3B的負(fù)輸入端與輸出端連 接。上述鍵盤及顯示模塊16包括九個(gè)電阻Rl、R9、RIO、Rll、R12、R14、R26、R27、R28， 電解電容C7，三個(gè)電容C10、C14、C16，二極管D5，蜂鳴器LS1，三極管Q1，按鍵S1、S2、S3、S4、 S5，電位器R3，IXD接口，芯片LM3S1138，電阻Rl —端與電源連接，另一端與電解電容C7、 IXD接口的接腳17連接，電位器R3 —端接電源，一端接地，另一端與IXD接口的接腳19連 接，IXD接口的接腳1、15兩腳接地、IXD接口的接腳2接電源，IXD接口的接腳4、5、6分別 與芯片LM3S1138的接腳22、23、24連接，電阻R9、RIO、Rll、R12的一端接電源，另一端分別 與按鍵S2、S3、S4、S5以及芯片LM3S1138的接腳61、60、59、58連接，按鍵S2、S3、S4、S5的 另一端接地，電容CIO、C16兩端分別與芯片LM3S1138的接腳69、68、57、56連接，電阻R14 的一端接電源，另一端與芯片LM3S1138的接腳64、電容C14、按鍵Sl連接，電容C14與按鍵 Sl并聯(lián)后另一端接地，二極管D5與蜂鳴器LSl并聯(lián)后一端接電源，另一端通過(guò)電阻R26與 三極管Ql的集電極連接，電阻R27的一端與芯片LM3S1138的接腳25連接，另一端與三極 管Ql的基極連接，電阻R28分別與三極管Ql的基極、發(fā)射極連接，并且三極管Ql的發(fā)射極 接地。IXD接口為圖中的集成塊U8。上述USB通信接口模塊17包括芯片CH375，四個(gè)電容C20、C19、C27、C28，兩個(gè)電阻 R21、R22，一個(gè)晶振Y2，一個(gè)發(fā)光二極管DSl，電容C20的一端接電源，另一端與芯片CH375 的接腳2連接，電阻的一端接地，另一端與芯片CH375的接腳5連接，電容C27、C28并聯(lián)一 端接地，另一端分別與晶振Y2的兩端、芯片CH375的接腳13、14連接，電容的一端接地，另 一端與芯片CH375的接腳18、電源連接，放光二極管DSl的正極通過(guò)電阻R22接電源，負(fù)極與芯片CH375的接腳24連接，芯片CH375的其他接腳與中央控制處理模塊11連接。CH375是USB通訊芯片，它完成測(cè)量?jī)x與上位機(jī)2的USB通訊。CH375為圖中的集成塊U3。上述傳感器模塊12為交變磁場(chǎng)傳感器，由螺線繞制的若干電感線圈構(gòu)成。本實(shí)施例中，上述中央控制處理模塊11的芯片LM3S1138及其外圍電路是整個(gè)系 統(tǒng)的控制、數(shù)據(jù)處理樞紐，通過(guò)軟件設(shè)計(jì)完成信號(hào)的放大、信號(hào)幅值測(cè)量、信號(hào)頻率采集、數(shù) 據(jù)的計(jì)算與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的管理與上傳。上述信號(hào)輸入處理模塊13是一個(gè)儀用差動(dòng)放大電路，首先傳感信號(hào)從IN輸入，接 地時(shí)為了使外部傳感器探頭與整個(gè)系統(tǒng)有共同的參考點(diǎn)位；Dl和D2是將輸入信號(hào)鉗位在 正負(fù)5V，防止Pl過(guò)大的輸入而損壞放大器。該放大電路采用對(duì)稱的同相放大器，具有很高 的輸入電阻，從而降低信號(hào)在信源上的損耗；當(dāng)R12和R13、R1和R14、R3和R2匹配精度較 高時(shí)電路具有很高的共模抑制比；電路放大倍數(shù)由R15決定Avf = (1+20/R15)。從差動(dòng)放大輸出的信號(hào)將通過(guò)一個(gè)由控制器控制的自動(dòng)放大電路。TO為一個(gè)通道 選擇器，通過(guò)S0、S1的電平不同分別4組不同的通道輸入，比方說(shuō)SOSl = 00，則選擇IYO作 為輸入端，從IZ輸出，SOSl = 01，則選擇IYl作為輸入端，從IZ輸出。本電路中有4組不 同的輸入即可以自動(dòng)選擇4種不同的放大倍數(shù)(具體放大倍數(shù)由電位器R6、R7、R8、R9阻 值決定)，以便后面數(shù)據(jù)采集和處理。標(biāo)號(hào)T0_FREQ將接入頻率測(cè)量模塊，并同時(shí)連接幅值 測(cè)量模塊。上述頻率測(cè)量模塊14中，標(biāo)號(hào)為T0_FREQ的接腳與信號(hào)輸入處理模塊連接。首先 通過(guò)電壓跟隨器提高輸入阻抗降低前級(jí)損耗，然后是LM393過(guò)零比較，由于其時(shí)集電極開(kāi) 路輸出，所以必需接以上拉電阻(電位器R5)以輸出高電平，后面74F74是D觸發(fā)器分頻。 FREQl、FREQ2、FREQ4分別代表不分頻、2分頻、4分頻。上述幅值測(cè)量模塊15從自動(dòng)選擇放大輸出的信號(hào)有較大輸出阻抗，接入電壓跟 隨器即可以提高下一級(jí)的輸入阻抗，從而減少信號(hào)在前一級(jí)的損耗；再者，電壓跟隨的輸出 阻抗小，能有較大的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力去驅(qū)動(dòng)微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換引腳。U3A、U3B兩個(gè)電壓跟 隨器并聯(lián)，其輸入電阻減半，但是相對(duì)于前一級(jí)較小的輸出阻抗已經(jīng)夠用，該電路的關(guān)鍵是 電路的輸出阻抗更小，則驅(qū)動(dòng)下一級(jí)的能力更強(qiáng)。標(biāo)號(hào)PEAK1、PEAK接入中央控制處理模塊 11。上述USB通信接口模塊17中，標(biāo)號(hào)為CS、INT0、WR、RD、A0的接腳分別與中央控制 處理模塊11中芯片LM3S1138的41、41、43、44、47管腳相連，標(biāo)號(hào)為D0-D7的接腳分別與中 央控制處理模塊11中芯片LM3S1138的26、27、28、29、30、31、34、35相連。本實(shí)用新型工作原理將傳感器置于被測(cè)磁場(chǎng)中，選擇相應(yīng)測(cè)量模式(點(diǎn)、平面或 空間)后，按下“下移”鍵，便自動(dòng)完成一個(gè)點(diǎn)的測(cè)量及存儲(chǔ)，進(jìn)入下一點(diǎn)的測(cè)量狀態(tài)，當(dāng)測(cè) 量完成后，可通過(guò)USB通訊線連接到上位機(jī)2。本實(shí)用新型的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置可通過(guò)“功能”、“取消”、“上移”、“下移”鍵，實(shí) 現(xiàn)下列功能1)查看、刪除、插入測(cè)量數(shù)據(jù)，確定磁場(chǎng)方向；2)設(shè)置磁場(chǎng)單位；3)開(kāi)啟/關(guān)閉USB通訊；4)設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間；[0052]5)選擇點(diǎn)、平面、空間等磁場(chǎng)測(cè)量方式；本實(shí)用新型中的TL074⑶是運(yùn)算放大器，它為測(cè)量?jī)x的信號(hào)輸入構(gòu)成三運(yùn)放差動(dòng) 輸入電路；TL072CD運(yùn)算放大器構(gòu)成信號(hào)的放大電路及電壓跟隨電路；LM393運(yùn)算放大器構(gòu) 成過(guò)零比較電路，完成正弦信號(hào)轉(zhuǎn)化成方波；74F74是雙D型正沿觸發(fā)器，它構(gòu)成2倍、4倍 分頻電路，降低方波的頻率；74HC4052是模擬開(kāi)關(guān)芯片，實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)的選擇；LM3S1138芯 片是整個(gè)系統(tǒng)的控制樞紐，主要完成信號(hào)幅值和頻率采集、數(shù)據(jù)計(jì)算與存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的管理與 上傳；CH375通訊芯片完成測(cè)量?jī)x與上位機(jī)的USB通訊；IXD12864是8*4液晶顯示屏，完成 各種顯示功能；本實(shí)用新型中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置工作時(shí)，在測(cè)量狀態(tài)傳感器采集磁場(chǎng)信號(hào)從IN 端輸入，經(jīng)TL074⑶構(gòu)成的差分放大、TL072⑶構(gòu)成的程控放大及電壓跟隨隔離后，分兩路 測(cè)量一路經(jīng)整流濾波后，測(cè)量直流電壓；另一路通過(guò)LM393過(guò)零比較、74F74分頻后測(cè)量頻 率。獲得的兩個(gè)測(cè)量值在LM3S1138中進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算處理和存儲(chǔ)，同時(shí)由IXD12864顯示；在 數(shù)據(jù)上傳狀態(tài)時(shí)，測(cè)量?jī)x將數(shù)據(jù)從LM3S1138中取出通過(guò)CH375通訊芯片經(jīng)USB接口上傳到 上位機(jī)專用軟件中，進(jìn)一步完成存儲(chǔ)、處理及分析工作。
權(quán)利要求一種中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于包括有中央控制處理模塊(11)、傳感器模塊(12)、信號(hào)輸入處理模塊(13)、頻率測(cè)量模塊(14)、幅值測(cè)量模塊(15)、鍵盤及顯示模塊(16)，其中信號(hào)輸入處理模塊(13)的輸入端與置于被測(cè)對(duì)象中的傳感器模塊(12)的信號(hào)輸出端連接，信號(hào)輸入處理模塊(13)的輸出端分別與頻率測(cè)量模塊(14)及幅值測(cè)量模塊(15)的輸入端連接，頻率測(cè)量模塊(14)及幅值測(cè)量模塊(15)的輸出端與中央控制處理模塊(11)的輸入端連接，中央控制處理模塊(11)還連接有鍵盤及顯示模塊(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于上述中央控制處理模塊 (11)的輸出端還通過(guò)USB通信接口模塊(17)與上位機(jī)(2)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于上述中央控制處理模塊 (11)包括芯片LM3S1138及其外圍電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于上述信號(hào)輸入處理模塊(13)包括兩個(gè)二極管Dl、Dl，8個(gè)電阻Rl、R2、R3、R4、R12、R13、R14、R17，模擬開(kāi)關(guān)芯片 74HC4052，兩個(gè)運(yùn)算放大器芯片TL074CD、TL072CD，四個(gè)電位器R6、R7、R8、R9組成的差動(dòng)放 大電路，傳感器輸入端口 IN與二極管Dl的正極、二極管D2的負(fù)極、電阻R17連接，放大器 芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlA的正輸入端與電阻R17及電容C17連接，電阻R12與放 大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlA的負(fù)輸入端、輸出端連接，電位器R15與運(yùn)算放大器 UlA的負(fù)輸入端、運(yùn)算放大器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlB的負(fù)輸入端連接，電阻R13 與運(yùn)算放大器UlB的負(fù)輸入端、輸出端連接，電阻Rl與運(yùn)算放大器UlA的輸出端、運(yùn)算放大 器芯片TL074⑶中的運(yùn)算放大器UlC的負(fù)輸入端連接，電阻R14與運(yùn)算放大器UlB的輸出 端、運(yùn)算放大器UlC的正輸入端、電阻R2連接，電阻R3與運(yùn)算放大器UlC的負(fù)輸入端、輸出 端連接，電阻R4與運(yùn)算放大器UlC的輸出端、運(yùn)算放大器芯片TL072⑶中的運(yùn)算放大器U2A 的負(fù)輸入端、電位器R6、R7、R8、R9的一端連接，模擬開(kāi)關(guān)芯片TO與電位器R6、R7、R8、R9另 一端、運(yùn)算放大器UlA的輸出端連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于上述頻率測(cè)量模塊(14)包 括運(yùn)算放大器芯片TL072CD、LM393，雙D型正沿觸發(fā)器芯片74F74，三極管Ql，電阻Rll，電 位器R5、R16，運(yùn)算放大器芯片TL072⑶中的運(yùn)算放大器U4A的負(fù)輸入端與運(yùn)算放大器U4A 的輸出端、運(yùn)算放大器芯片TL072⑶中的運(yùn)算放大器U5A正輸入端連接，運(yùn)算放大器U5A的 負(fù)輸入端接地，電位器R5與運(yùn)算放大器U5A和電阻Rll連接，三極管Ql的基極與電阻Rll 連接，三極管Ql的集電極與電源連接，三極管Ql的發(fā)射極與電位器R16、雙D型正沿觸發(fā)器 芯片74F74中的觸發(fā)器U7A連接，雙D型正沿觸發(fā)器芯片74F74中的觸發(fā)器U7A與雙D型 正沿觸發(fā)器芯片74F74中的觸發(fā)器U7B連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于上述幅值測(cè)量模塊(15)包 括3個(gè)運(yùn)算放大器芯片U2B、U3A、U3B，兩個(gè)電阻R18、R10，四個(gè)電容C18、C9、C13、C14，兩個(gè) 二極管D3、D4，電阻R18、電容C18與運(yùn)算放大器U2B的正輸入端連接，電容C9與運(yùn)算放大 器U2B的輸出端、二極管D3的正極、二極管D4的負(fù)極連接，電容C13、C14、電阻RlO并聯(lián)與 二極管D3、D4的另一端、運(yùn)算放大器U3A的正輸入端、U3B正輸入端連接，運(yùn)算放大器U3A 的負(fù)輸入端與輸出端、運(yùn)算放大器U3B的負(fù)輸入端與輸出端連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中高頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于上述鍵盤及顯示模塊(16)包括九個(gè)電阻RU R9、RIO、RlU R12、R14、R26、R27、R28，電解電容 C7，三個(gè)電容 C10、C14、C16，二極管D5，蜂鳴器LSI，三極管Q1，按鍵Si、S2、S3、S4、S5，電位器R3，LCD接口， 芯片LM3S1138，電阻Rl —端與電源連接，另一端與電解電容C7、IXD的接腳17連接，電位 器R3 —端接電源，一端接地，另一端與IXD接口的接腳19連接，IXD接口的接腳1、15兩腳 接地、IXD接口的接腳2接電源，IXD接口的接腳4、5、6分別與芯片LM3S1138的接腳22、 23,24連接，電阻R9、R10、R11、R12的一端接電源，另一端分別與按鍵S2、S3、S4、S5以及芯 片LM3S1138的接腳61、60、59、58連接，按鍵S2、S3、S4、S5的另一端接地，電容CIO、C16兩 端分別與芯片LM3S1138的接腳69、68、57、56連接，電阻R14的一端接電源，另一端與芯片 LM3S1138的接腳64、電容C14、按鍵Sl連接，電容C14與按鍵Sl并聯(lián)后另一端接地，二極管 D5與蜂鳴器LSl并聯(lián)后一端接電源，另一端通過(guò)電阻R26與三極管Ql的集電極連接，電阻 R27的一端與芯片LM3S1138的接腳25連接，另一端與三極管Ql的基極連接，電阻R28分別 與三極管Ql的基極、發(fā)射極連接，并且三極管Ql的發(fā)射極接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于上述USB通信接口模塊 (17)包括芯片CH375，四個(gè)電容C20、C19、C27、C28，兩個(gè)電阻R21、R22，一個(gè)晶振Y2，一個(gè)發(fā) 光二極管DS l，電容C20的一端接電源，另一端與芯片CH375的接腳2連接，電阻的一端接 地，另一端與芯片CH375的接腳5連接，電容C27、C28并聯(lián)一端接地，另一端分別與晶振Y2 的兩端、芯片CH375的接腳13、14連接，電容的一端接地，另一端與芯片CH375的接腳18、電 源連接，放光二極管DSl的正極通過(guò)電阻R22接電源，負(fù)極與芯片CH375的接腳24連接，芯 片CH375的其他接腳與中央控制處理模塊(11)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于上述傳感器模塊(12)為交 變磁場(chǎng)傳感器，由螺線繞制的若干電感線圈構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種中頻強(qiáng)磁場(chǎng)測(cè)量裝置。包括有中央控制處理模塊(11)、傳感器模塊(12)、信號(hào)輸入處理模塊(13)、頻率測(cè)量模塊(14)、幅值測(cè)量模塊(15)、鍵盤及顯示模塊(16)，其中信號(hào)輸入處理模塊(13)的輸入端與置于被測(cè)對(duì)象中的傳感器模塊(12)的信號(hào)輸出端連接，信號(hào)輸入處理模塊(13)的輸出端分別與頻率測(cè)量模塊(14)及幅值測(cè)量模塊(15)的輸入端連接，頻率測(cè)量模塊(14)及幅值測(cè)量模塊(15)的輸出端與中央控制處理模塊(11)的輸入端連接，中央控制處理模塊(11)還連接有鍵盤及顯示模塊(16)。本實(shí)用新型可測(cè)量頻率1HZ-200KHZ，值幅10GS-500GS是中頻交變磁場(chǎng)，并對(duì)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、空間磁場(chǎng)多點(diǎn)測(cè)量存儲(chǔ)，且操作簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、線路簡(jiǎn)單、功耗低。
文檔編號(hào)G01R33/02GK201740859SQ20102024392
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者吳黎明, 唐勁天, 唐露新, 王桂棠, 羅正海, 陳輝 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)