交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法及系統(tǒng)，其中系統(tǒng)包括：第一旋轉(zhuǎn)裝置、第二旋轉(zhuǎn)裝置、第一測(cè)量線圈、第二測(cè)量線圈、旋轉(zhuǎn)架、測(cè)量裝置和控制器，第一旋轉(zhuǎn)裝置通過旋轉(zhuǎn)架與第一測(cè)量線圈相連，用于旋轉(zhuǎn)第一測(cè)量線圈；第二旋轉(zhuǎn)裝置與第二測(cè)量線圈相連，用于旋轉(zhuǎn)第二測(cè)量線圈；測(cè)量裝置分別與第一測(cè)量線圈和第二測(cè)量線圈相連，用于測(cè)量第一、第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓；控制器，用于對(duì)第一、二旋轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行控制，并在測(cè)量裝置所測(cè)量的感應(yīng)電壓為零時(shí)檢測(cè)第一和第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角以得到磁場(chǎng)方向。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)，通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓為零時(shí)的轉(zhuǎn)角得到磁方向，提高了測(cè)量精度且過程快捷。
【專利說明】交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁場(chǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]交變磁場(chǎng)往往是由不同頻率的磁場(chǎng)耦合而成，因此對(duì)于交變磁場(chǎng)的測(cè)量需要首先選定濾波截止頻率，使得所測(cè)磁場(chǎng)為該耦合場(chǎng)中某一確定頻率的單一磁場(chǎng)。因此，我們討論交變磁場(chǎng)的測(cè)量，實(shí)際上指的是對(duì)交變磁場(chǎng)中某一頻率磁場(chǎng)的測(cè)量，而單一頻率磁場(chǎng)方向往往是在一條直線上變化的，因此現(xiàn)有的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量主要原理是法拉第電磁感應(yīng)定律，由此衍生的兩種主要測(cè)量方法是最大磁通法和感生電動(dòng)勢(shì)計(jì)算方法。最大磁通法是將測(cè)量線圈探入測(cè)量當(dāng)?shù)?，改變線圈法線方向直至感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。則此時(shí)線圈法線方向即為當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)方向。感生電動(dòng)勢(shì)計(jì)算方法是將多個(gè)線圈同時(shí)探入測(cè)量當(dāng)?shù)?，通過測(cè)量各線圈感生電動(dòng)勢(shì)計(jì)算出各個(gè)線圈法線方向的磁場(chǎng)分量，從而解得磁場(chǎng)方向。
[0003]現(xiàn)有主要的交變磁場(chǎng)方向的測(cè)量方法是最大磁通法，利用線圈自由轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量其電信號(hào)，當(dāng)電信號(hào)達(dá)到峰值時(shí)(即線圈法向與磁場(chǎng)方向相同時(shí))線圈所對(duì)位置即為當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)方向。由于在測(cè)量終點(diǎn)附近E的變化很小，因此測(cè)得的電信號(hào)往往不能經(jīng)過放大電路以免產(chǎn)生誤差，因此測(cè)得的磁場(chǎng)方向精度低。而感生電動(dòng)勢(shì)計(jì)算方法也由于信號(hào)不能夠放大且計(jì)算復(fù)雜，因此往往不被使用。
[0004]整體上來說，現(xiàn)有的方式雖然可以得到磁場(chǎng)方向，但存在計(jì)算量大使用不便，或由于測(cè)量方式的限制無法對(duì)電信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理進(jìn)而降低了準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0006]為此，本發(fā)明一方面提供一種交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的另一方面提出一種交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法。
[0008]有鑒于此,本發(fā)明一方面的實(shí)施例提出一種交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)，包括第一旋轉(zhuǎn)裝置、第二旋轉(zhuǎn)裝置、第一測(cè)量線圈、第二測(cè)量線圈、旋轉(zhuǎn)架、測(cè)量裝置和控制器，所述第一旋轉(zhuǎn)裝置通過所述旋轉(zhuǎn)架分別與所述第一測(cè)量線圈和所述第二旋轉(zhuǎn)裝置相連，用于旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)架、所述第一測(cè)量線圈、所述第二旋轉(zhuǎn)裝置和所述第二測(cè)量線圈；所述第二旋轉(zhuǎn)裝置與所述第二測(cè)量線圈相連，用于旋轉(zhuǎn)所述第二測(cè)量線圈；所述測(cè)量裝置分別與所述第一測(cè)量線圈和所述第二測(cè)量線圈相連，用于測(cè)量所述第一測(cè)量線圈和所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓；所述控制器，用于對(duì)所述第一旋轉(zhuǎn)裝置和所述第二旋轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行進(jìn)行控制，通過閉合所述第一旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第二旋轉(zhuǎn)裝置，以檢測(cè)出所述測(cè)量裝置的感應(yīng)電壓為零時(shí)所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角，通過閉合所述第二旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第一旋轉(zhuǎn)裝置，以檢測(cè)出所述測(cè)量裝置的感應(yīng)電壓為零時(shí)所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角，所述控制器進(jìn)一步根據(jù)所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角和所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角得到磁場(chǎng)方向。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)，通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓為零時(shí)的轉(zhuǎn)角得到磁方向，提高了測(cè)量精度且過程快捷計(jì)算量小。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括:預(yù)處理模塊，用于對(duì)所述第一測(cè)量線圈和所述第二測(cè)量線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進(jìn)行選擇截止頻率的過濾、放大和去噪處理。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一測(cè)量線圈的法線與所述第二測(cè)量線圈的法線
相互垂直。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一測(cè)量線圈固設(shè)在所述旋轉(zhuǎn)架的內(nèi)部，所述第一旋轉(zhuǎn)裝置以X軸為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二測(cè)量線圈設(shè)置在所述第一測(cè)量線圈的內(nèi)部，所述第二旋轉(zhuǎn)裝置以與所述旋轉(zhuǎn)架固連的Z’軸為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)架、所述第一測(cè)量線圈、所述第二旋轉(zhuǎn)裝置和所述第二測(cè)量線圈以X軸為軸心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)所述第二測(cè)量線圈共同旋轉(zhuǎn)。
[0016]本發(fā)明另一方面的實(shí)施例提出了一種交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法，采用包括第一旋轉(zhuǎn)裝置、第二旋轉(zhuǎn)裝置、第一測(cè)量線圈、第二測(cè)量線圈的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，其中，所述用于旋轉(zhuǎn)第一測(cè)量線圈的第一旋轉(zhuǎn)裝置通過所述旋轉(zhuǎn)架與所述第一測(cè)量線圈相連，用于旋轉(zhuǎn)所述第二測(cè)量線圈的第二旋轉(zhuǎn)裝置與所述第二測(cè)量線圈相連，所述測(cè)量方法包括以下步驟:第一測(cè)量步驟，通過閉合所述第一旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第二旋轉(zhuǎn)裝置，并轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一測(cè)量線圈，以檢測(cè)出所述測(cè)量裝置的感應(yīng)電壓為零時(shí)所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角；第二測(cè)量步驟，通過閉合所述第二旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第一旋轉(zhuǎn)裝置，并轉(zhuǎn)動(dòng)所述第二測(cè)量線圈，以檢測(cè)出所述測(cè)量裝置的感應(yīng)電壓為零時(shí)所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角；磁場(chǎng)方向獲得步驟，根據(jù)所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角和所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角獲得磁場(chǎng)方向。需要補(bǔ)充的是，若加工精度足夠使得所述第一、第二測(cè)量線圈彼此垂直平分，那么此時(shí)根據(jù)對(duì)稱性，它們之間互感為零，因此測(cè)量過程中彼此電信號(hào)不會(huì)相互干擾，則此時(shí)所述第一、第二測(cè)量線圈可以在測(cè)量過程中始終閉合，無需斷開。
[0017]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法，通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓為零時(shí)的轉(zhuǎn)角得到磁方向，提高了測(cè)量精度且過程快捷計(jì)算量小。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一測(cè)量步驟具體包括:通過閉合所述第一旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第二旋轉(zhuǎn)裝置，并轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一測(cè)量線圈，以通過所述測(cè)量裝置測(cè)量所述第一測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓；對(duì)所述第一測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓進(jìn)行過濾、放大和去噪處理；判斷所處理后所述第一測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓是否為零；當(dāng)所述第一測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓為零時(shí)，記錄所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二測(cè)量步驟具體包括:通過閉合所述第二旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第一旋轉(zhuǎn)裝置，并轉(zhuǎn)動(dòng)所述第二測(cè)量線圈，以通過所述測(cè)量裝置測(cè)量所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓；對(duì)所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓進(jìn)行過濾、放大和去噪處理；判斷所處理后所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓是否為零；當(dāng)所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓為零時(shí)，記錄所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角。
[0020]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中，
[0022]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0023]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)線圈轉(zhuǎn)到零電壓的原理示意圖；
[0025]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0027]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0028]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0029]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)，包括:第一旋轉(zhuǎn)裝置100、第一測(cè)量線圈200、旋轉(zhuǎn)架300、第二測(cè)量線圈400、第二旋轉(zhuǎn)裝置500、測(cè)量裝置600和控制器700。
[0030]具體地，第一旋轉(zhuǎn)裝置100通過旋轉(zhuǎn)架300與第一測(cè)量線圈200相連，用于旋轉(zhuǎn)第一測(cè)量線圈200。第二旋轉(zhuǎn)裝置500與第二測(cè)量線圈400相連，用于旋轉(zhuǎn)第二測(cè)量線圈400。
[0031]測(cè)量裝置600分別與第一測(cè)量線圈200和第二測(cè)量線圈400相連，用于測(cè)量第一測(cè)量線圈200和第二測(cè)量線圈400的感應(yīng)電壓?？刂破?00用于對(duì)第一旋轉(zhuǎn)裝置100和第二旋轉(zhuǎn)裝置500的運(yùn)行進(jìn)行控制，通過閉合第一旋轉(zhuǎn)裝置100且斷開第二旋轉(zhuǎn)裝置500，以檢測(cè)出測(cè)量裝置600的感應(yīng)電壓為零時(shí)第一測(cè)量線圈200的轉(zhuǎn)角，通過閉合第二旋轉(zhuǎn)裝置500且斷開第一旋轉(zhuǎn)裝置100，以檢測(cè)出測(cè)量裝置600的感應(yīng)電壓為零時(shí)第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角，控制器700進(jìn)一步根據(jù)第一測(cè)量線圈200的轉(zhuǎn)角和第二測(cè)量線圈400的轉(zhuǎn)角得到磁場(chǎng)方向。
[0032]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一測(cè)量線圈的法線與第二測(cè)量線圈的法線相垂直，第一測(cè)量線圈固設(shè)在旋轉(zhuǎn)架的內(nèi)部，且第一旋轉(zhuǎn)裝置100以X軸為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。第二測(cè)量線圈設(shè)置在第一測(cè)量線圈的內(nèi)部，第二旋轉(zhuǎn)裝置500以與旋轉(zhuǎn)架300固連的Z’軸為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。第一旋轉(zhuǎn)裝置100轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)架300、第一測(cè)量線圈200、第二旋轉(zhuǎn)裝置500和第二測(cè)量線圈400以X軸為軸心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0033]在本發(fā)明的一個(gè)示例中，還包括預(yù)處理模塊。該預(yù)處理模塊用于對(duì)第一測(cè)量線圈和第二測(cè)量線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進(jìn)行可以選擇截止頻率的過濾、放大和去噪處理從而測(cè)量耦合場(chǎng)中的不同頻率磁場(chǎng)方向。
[0034]在本發(fā)明的一些示例中，當(dāng)線圈內(nèi)部磁通量發(fā)生改變時(shí)，線圈內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，若線圈為閉合回路則能夠產(chǎn)生感生電流。因此根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中感生
電動(dòng)勢(shì)通過如下公式計(jì)算，該公式可表示為，其中，Φ為通過線圈內(nèi)部的總磁通
(若為η匝線圈，則其為原來的η倍)。
[0035]若法線與當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)夾角為Θ的線圈，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可表示為:J.COS(9..
其中，A為線圈面積，若線圈為η匝，則乘以系數(shù)η，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。
[0036]對(duì)單一磁場(chǎng)其場(chǎng)內(nèi)任一點(diǎn)磁場(chǎng)方向變化僅在一條直線上，將該條直線稱為磁場(chǎng)在這一點(diǎn)的有效磁場(chǎng)方向(下稱磁場(chǎng)方向)，我們所測(cè)量的就是這個(gè)方向。
[0037]在本領(lǐng)域中假設(shè)所有磁場(chǎng)測(cè)量均假設(shè)磁場(chǎng)于測(cè)量當(dāng)?shù)胤较蛞恢?，若將閉合的測(cè)量
線圈進(jìn)入交變磁場(chǎng)中，由可知當(dāng)且僅當(dāng)其法線方向與當(dāng)?shù)卮艌?chǎng)方向垂直
時(shí)該線圈不產(chǎn)生感生電流或電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而通過計(jì)算等得到當(dāng)?shù)氐拇艌?chǎng)方向。
[0038]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，由于需要測(cè)量耦合場(chǎng)中的某一頻率磁場(chǎng)方向，因此測(cè)得的電信號(hào)必須先經(jīng)過預(yù)處理模塊進(jìn)行針對(duì)所測(cè)頻率的濾波。而由于測(cè)量終點(diǎn)電信號(hào)為零，為保證測(cè)量精確性，所得感應(yīng)電壓信號(hào)必須經(jīng)過放大。
[0039]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量過程為具體如下:
[0040]首先，將該測(cè)量裝置置于待測(cè)地的磁場(chǎng)中，并將第一測(cè)量線圈200和第二測(cè)量線圈400處于初始位置。如圖2所示，將旋轉(zhuǎn)架300和第二測(cè)量線圈400的法線方向?yàn)閥軸方向，第一測(cè)量線圈200的法線方向?yàn)棣戚S方向。將該狀態(tài)下第一旋轉(zhuǎn)裝置100和第二旋轉(zhuǎn)裝置500的轉(zhuǎn)角為O。其中xyz方向在測(cè)量過程中不發(fā)生變化，并將第一測(cè)量線圈200的法線方向與第二旋轉(zhuǎn)裝置500相反的方向?yàn)棣啤?，因此ζ’是ζ軸繞χ旋轉(zhuǎn)所獲得的且與旋轉(zhuǎn)架300固連。
[0041]控制器700停止第二旋轉(zhuǎn)裝置500 (即斷開第二測(cè)量線圈)，并轉(zhuǎn)動(dòng)第一旋轉(zhuǎn)裝置100(即閉合第一測(cè)量線圈200的回路)。由第一旋轉(zhuǎn)裝置100帶動(dòng)第一測(cè)量線圈200轉(zhuǎn)動(dòng)。測(cè)量裝置600實(shí)時(shí)測(cè)量第一測(cè)量線圈200在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生的電壓。在此時(shí)，由于第二測(cè)量線圈400斷開無感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此對(duì)第一測(cè)量線圈200不會(huì)產(chǎn)生影響。若磁場(chǎng)方向與第一測(cè)量線圈200平面不平行，則其必與χ軸不平行。圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)線圈轉(zhuǎn)到零電壓的原理示意圖。如圖3所示，根據(jù)空間幾何知識(shí)，磁場(chǎng)方向必與χ軸形成一平面Ψ。當(dāng)一級(jí)旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)一級(jí)線圈沿χ軸旋轉(zhuǎn)至Ψ時(shí)，則可知此時(shí)磁場(chǎng)方向與
一級(jí)線圈平面平行，即磁場(chǎng)方向與線圈法線方向垂直。根據(jù)E = -1costf，此時(shí)θ=90度，可知此時(shí)線圈感生電動(dòng)勢(shì)為O，輸出電信號(hào)也應(yīng)該為零。
[0042]然后，當(dāng)測(cè)量裝置600對(duì)第一測(cè)量線圈200的測(cè)量的電壓為O時(shí)，控制器700停止
轉(zhuǎn)動(dòng)第一旋轉(zhuǎn)裝置100，并記錄第一測(cè)量線圈200的轉(zhuǎn)角。該狀態(tài)下第一測(cè)量線圈200與磁場(chǎng)方向相互垂直。
[0043]之后，控制器700斷開第一旋轉(zhuǎn)裝置100的電路以停止第一測(cè)量線圈200，并閉合第二旋轉(zhuǎn)裝置500的回路以帶動(dòng)第二測(cè)量線圈400。在旋轉(zhuǎn)過程中測(cè)量裝置600測(cè)量第二測(cè)量線圈400的感應(yīng)電壓。若磁場(chǎng)方向與第二測(cè)量線圈400的平面不平行，則其必與z’軸不平行，根據(jù)空間幾何知識(shí)，磁場(chǎng)方向必與z’軸形成一平面Φ。當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)裝置500帶動(dòng)第二測(cè)量線圈400沿z’軸旋轉(zhuǎn)至Φ時(shí)，磁場(chǎng)方向與第二測(cè)量線圈400的平面平行，即磁
場(chǎng)方向與第二測(cè)量線圈400的法線方向垂直。因此根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)，包括第一旋轉(zhuǎn)裝置、第二旋轉(zhuǎn)裝置、第一測(cè)量線圈、第二測(cè)量線圈、旋轉(zhuǎn)架、測(cè)量裝置和控制器，其特征在于， 所述第一旋轉(zhuǎn)裝置通過所述旋轉(zhuǎn)架與所述第一測(cè)量線圈相連，用于旋轉(zhuǎn)第一測(cè)量線圈； 所述第二旋轉(zhuǎn)裝置與所述第二測(cè)量線圈相連，用于旋轉(zhuǎn)所述第二測(cè)量線圈； 所述測(cè)量裝置分別與所述第一測(cè)量線圈和所述第二測(cè)量線圈相連，用于測(cè)量所述第一測(cè)量線圈和所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓； 所述控制器，用于對(duì)所述第一旋轉(zhuǎn)裝置和所述第二旋轉(zhuǎn)裝置的運(yùn)行進(jìn)行控制，通過閉合所述第一旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第二旋轉(zhuǎn)裝置，以檢測(cè)出所述測(cè)量裝置的感應(yīng)電壓為零時(shí)所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角，通過閉合所述第二旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第一旋轉(zhuǎn)裝置，以檢測(cè)出所述測(cè)量裝置的感應(yīng)電壓為零時(shí)所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角，所述控制器進(jìn)一步根據(jù)所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角和所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角得到磁場(chǎng)方向。
2.如權(quán)利要求1所述的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 預(yù)處理模塊，用于對(duì)所述第一測(cè)量線圈和所述第二測(cè)量線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓進(jìn)行選擇截止頻率的過濾、放大和去噪處理。
3.如權(quán)利要求1所述的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一測(cè)量線圈的法線與所述第二測(cè)量線圈的法線相互垂直。
4.如權(quán)利要求1所述的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一測(cè)量線圈固設(shè)在所述旋轉(zhuǎn)架的內(nèi)部，所述第一旋轉(zhuǎn)裝置以X軸為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二測(cè)量線圈設(shè)置在所述第一測(cè)量線圈的內(nèi)部，所述第二旋轉(zhuǎn)裝置以與所述旋轉(zhuǎn)架固連的Z’軸為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第一旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)架、所述第一測(cè)量線圈、所述第二旋轉(zhuǎn)裝置和所述第二測(cè)量線圈以X軸為軸心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述第二旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)所述第二測(cè)量線圈共同旋轉(zhuǎn)。
8.一種交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法，采用包括第一旋轉(zhuǎn)裝置、第二旋轉(zhuǎn)裝置、第一測(cè)量線圈、第二測(cè)量線圈的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，其中，所述用于旋轉(zhuǎn)第一測(cè)量線圈的第一旋轉(zhuǎn)裝置通過所述旋轉(zhuǎn)架與所述第一測(cè)量線圈相連，用于旋轉(zhuǎn)所述第二測(cè)量線圈的第二旋轉(zhuǎn)裝置與所述第二測(cè)量線圈相連，其特征在于，所述測(cè)量方法包括以下步驟: 第一測(cè)量步驟，通過閉合所述第一旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第二旋轉(zhuǎn)裝置，并轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一測(cè)量線圈，以檢測(cè)出所述測(cè)量裝置的感應(yīng)電壓為零時(shí)所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角； 第二測(cè)量步驟，通過閉合所述第二旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第一旋轉(zhuǎn)裝置，并轉(zhuǎn)動(dòng)所述第二測(cè)量線圈，以檢測(cè)出所述測(cè)量裝置的感應(yīng)電壓為零時(shí)所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角； 磁場(chǎng)方向獲得步驟，根據(jù)所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角和所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角獲得磁場(chǎng)方向。
9.如權(quán)利要求8所述的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法，其特征在于，所述第一測(cè)量步驟具體包括:通過閉合所述第一旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第二旋轉(zhuǎn)裝置，并轉(zhuǎn)動(dòng)所述第一測(cè)量線圈，以通過所述測(cè)量裝置測(cè)量所述第一測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓； 對(duì)所述第一測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓進(jìn)行過濾、放大和去噪處理； 判斷所處理后所述第一測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓是否為零； 當(dāng)所述第一測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓為零時(shí)，記錄所述第一測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角。
10.如權(quán)利要求8所述的交變磁場(chǎng)方向測(cè)量方法，其特征在于，所述第二測(cè)量步驟具體包括: 通過閉合所述第二旋轉(zhuǎn)裝置且斷開所述第一旋轉(zhuǎn)裝置，并轉(zhuǎn)動(dòng)所述第二測(cè)量線圈，以通過所述測(cè)量裝置測(cè)量所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓； 對(duì)所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓進(jìn)行過濾、放大和去噪處理； 判斷所處理后所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓是否為零； 當(dāng)所述第二測(cè)量線圈的感應(yīng)電壓為零時(shí)`，`記錄所述第二測(cè)量線圈的轉(zhuǎn)角。
【文檔編號(hào)】G01R33/02GK103760503SQ201410046621
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】戴亞奇, 王世棟, 楊福源 申請(qǐng)人:清華大學(xué)