專利名稱：一種磁場檢測裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測技術(shù)，更具體地說，涉及一種磁場檢測裝置和方法。
背景技術(shù)：
外加強(qiáng)磁場可能影響產(chǎn)品的正常工作，例如，電表、煤氣表等計(jì)量設(shè)備周圍放置磁性裝置(如電磁鐵)或給線圈加強(qiáng)電流產(chǎn)生的外加強(qiáng)磁場，會(huì)使計(jì)量設(shè)備工作異常或停止工作，給相關(guān)單位造成損失。因此，在許多產(chǎn)品上都需要配備磁場檢測裝置。
當(dāng)前的磁場檢測通常采用干簧管、霍耳傳感元件等來實(shí)現(xiàn)，但檢測效果都不理想。其中，干簧管對(duì)磁場的方向性非常敏感，且由于干簧管是一開關(guān)量輸出，靈敏度不易控制。而霍耳傳感元件同樣也存在方向性太敏感的問題，在某些方向和角度不能檢測出準(zhǔn)確的磁場強(qiáng)度值，這樣一來檢測裝置也就不能準(zhǔn)確檢測出可能存在外加強(qiáng)磁場。如果使用多個(gè)霍耳器件分別檢測不同方向的磁場強(qiáng)度值，則處理電路會(huì)非常復(fù)雜，電路的成本也就相應(yīng)增高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可準(zhǔn)確檢測出外加強(qiáng)磁場存在的磁場檢測裝置和方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種磁場檢測裝置，包括脈沖發(fā)生器、電壓變換器和輸出整流和濾波單元，所述電壓變換器的初級(jí)繞組連接到所述脈沖發(fā)生器上，所述電壓變換器的次級(jí)繞組連接到所述輸出整流和濾波單元上。
在本發(fā)明所述的磁場檢測裝置中，在所述脈沖發(fā)生器和所述電壓變換器的初級(jí)繞組之間連接有脈沖驅(qū)動(dòng)器。
在本發(fā)明所述的磁場檢測裝置中，所述脈沖驅(qū)動(dòng)器包括第一三極管、第二三極管和偏置電阻，所述第一三極管的基極、集電極和發(fā)射極分別連接所述脈沖發(fā)生器、直流電源和所述電壓變換器的初級(jí)繞組的同名端，所述第二三極管的基極和發(fā)射極分別連接所述脈沖發(fā)生器和所述電壓變換器的初級(jí)繞組的同名端，所述第二三極管的集電極連接到所述電壓變換器的初級(jí)繞組的異名端，同時(shí)接地，所述偏置電阻連接到所述脈沖發(fā)生器和所述電壓變換器的初級(jí)繞組的同名端之間。
在本發(fā)明所述的磁場檢測裝置中，所述輸出整流和濾波單元包括電容和二極管，所述二極管的輸入端和輸出端分別連接到所述電壓變換器的次級(jí)繞組上，所述電容連接在所述二極管的輸出端和所述電壓變換器的次級(jí)繞組之間，所述第二電阻并聯(lián)連接在所述電容兩端。
在本發(fā)明所述的磁場檢測裝置中，所述電壓變換器中鐵芯的形狀為環(huán)形、口形、E-E形、E-I形、罐形或棒形。
本發(fā)明還提供了一種磁場檢測方法，包括如下步驟S1、脈沖發(fā)生器生成的交流電流經(jīng)過電壓變換器的初級(jí)繞組時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述電壓變換器的次級(jí)繞組生成實(shí)際交流電流；S2、輸出整流和濾波單元對(duì)所述實(shí)際交流電流進(jìn)行整流濾波，得到實(shí)際直流輸出電壓值；S3、比較所述實(shí)際直流輸出值和標(biāo)準(zhǔn)直流輸出電壓值的大小，判斷是否存在外加磁場。
在本發(fā)明所述的磁場檢測方法中，所述標(biāo)準(zhǔn)直流輸出電壓值是所述電壓變換器僅在所述脈沖發(fā)生器生成的交流電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，在無外加磁場的情況下生成的標(biāo)準(zhǔn)交流電流經(jīng)所述輸出整流濾波單元整流濾波得到的直流輸出電壓值。
在本發(fā)明所述的磁場檢測方法中，所述脈沖發(fā)生器生成的交流電流在經(jīng)過脈沖驅(qū)動(dòng)器放大后，進(jìn)入所述電壓變換器的初級(jí)繞組。
本發(fā)明的有益效果是，通過檢測電壓變換器生成的輸出信號(hào)的大小來判斷是否存在外加磁場，由于采用電壓變換器作為磁場檢測器件，電路簡單，成本較低，在檢測過程中沒有檢測死角，輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)也可靈活設(shè)置，靈敏度可根據(jù)需要進(jìn)行控制。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器采用雙線并繞的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器采用分開纏繞的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器采用環(huán)形鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器采用E-E形鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器采用E-I鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器采用罐形鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器采用口形鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器采用棒形鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明所介紹的磁場檢測裝置主要包括脈沖發(fā)生器1、脈沖驅(qū)動(dòng)器2、電壓變換器T和輸出整流和濾波單元3。其中，脈沖發(fā)生器1可由震蕩電路、脈沖發(fā)生專用IC(集成電路)電路或軟件產(chǎn)生；脈沖驅(qū)動(dòng)器2又包括第一三極管Q1、第二三極管Q2、偏置電阻R2和直流電源DC，作為選擇，脈沖驅(qū)動(dòng)器2還可包括起限流作用的第一電阻R1。脈沖驅(qū)動(dòng)器2的作用是對(duì)脈沖發(fā)生器1生成的交流電流進(jìn)行放大，即當(dāng)脈沖發(fā)生器1輸出高電平時(shí)，第一三極管Q1導(dǎo)通，在其發(fā)射極輸出放大電流，當(dāng)脈沖發(fā)生器1輸出低電平時(shí)，第二三極管Q2導(dǎo)通，對(duì)電壓變換器T的初級(jí)繞組放電；輸出整流和濾波單元3包括電容C、二極管D，作為選擇，還可包括負(fù)載R3。輸出整流和濾波單元3的作用是對(duì)電壓變換器T的次級(jí)繞組生成的交流電流進(jìn)行濾波和整流。
在沒有外加磁場時(shí)，脈沖發(fā)生器1生成的交流電流經(jīng)脈沖驅(qū)動(dòng)器2放大后，驅(qū)動(dòng)電壓變換器T在其次級(jí)繞組上輸出標(biāo)準(zhǔn)交流電壓，經(jīng)輸出整流和濾波單元3的二極管D整流后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)直流電壓，此標(biāo)準(zhǔn)直流電壓值可直接反映出由電壓變換器T生成的磁場強(qiáng)度的大小。在沒有外加磁場的情況下，當(dāng)脈沖發(fā)生器1生成的交流電流相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，此標(biāo)準(zhǔn)直流輸出值近似為一個(gè)固定值。
當(dāng)存在外加磁場時(shí)，變壓器磁通量發(fā)生變化，導(dǎo)致線圈電流發(fā)生變化，外加磁場與脈沖驅(qū)動(dòng)器2的共同作用會(huì)在電壓變換器T的次級(jí)繞組上輸出實(shí)際交流電流，經(jīng)輸出整流和濾波單元3的二極管D整流后轉(zhuǎn)換成實(shí)際直流電壓，進(jìn)而在輸出整流和濾波單元3的電容C兩端形成實(shí)際電壓，通過檢測所述電容C兩端的輸出端即可得到實(shí)際直流輸出值，此實(shí)際直流輸出值所反映的則是由電壓變換器T和外加磁場共同生成的磁場強(qiáng)度的大小。由于外加磁場的作用，標(biāo)準(zhǔn)直流輸出值和實(shí)際直流輸出值之間必然存在差異，因此，通過對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)直流輸出值和實(shí)際直流輸出值的大小，就可判斷出磁場檢測裝置的周圍外加磁場的大小。
圖2和圖3分別是本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器T兩種繞線的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，在本發(fā)明的磁場檢測裝置中，電壓變換器T的繞線方法可采用雙線并繞(圖2)或分開繞法(圖3)等方法。例如，當(dāng)使用雙線并繞方法時(shí)，初、次級(jí)線間距離最小，可以將漏感減小到最小值。
圖4-圖9分別是可應(yīng)用于本發(fā)明磁場檢測裝置中電壓變換器T鐵芯的7種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，在本發(fā)明的磁場檢測裝置中，電壓變換器T可使用不同形狀的鐵芯，如圖4中的環(huán)形、圖8的口形、圖5的E-E形、圖6的E-I形、圖7的罐形和圖9的棒形。例如，圖4所示的環(huán)形鐵芯最經(jīng)濟(jì)，同其他形狀的鐵芯相比，磁場檢測裝置的花費(fèi)最低。
本發(fā)明介紹的磁場檢測裝置和方法，采用電壓變換器作為磁場檢測器件，電路簡單，成本較低，在檢測過程中沒有檢測死角，輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)也可靈活設(shè)置，靈敏度可根據(jù)需要進(jìn)行控制。
權(quán)利要求
1.一種磁場檢測裝置，其特征在于，包括脈沖發(fā)生器、電壓變換器和輸出整流和濾波單元，所述電壓變換器的初級(jí)繞組連接到所述脈沖發(fā)生器上，所述電壓變換器的次級(jí)繞組連接到所述輸出整流和濾波單元上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場檢測裝置，其特征在于，在所述脈沖發(fā)生器和所述電壓變換器的初級(jí)繞組之間連接有脈沖驅(qū)動(dòng)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁場檢測裝置，其特征在于，所述脈沖驅(qū)動(dòng)器包括第一三極管、第二三極管和偏置電阻，所述第一三極管的基極、集電極和發(fā)射極分別連接所述脈沖發(fā)生器、直流電源和所述電壓變換器的初級(jí)繞組的同名端，所述第二三極管的基極和發(fā)射極分別連接所述脈沖發(fā)生器和所述電壓變換器的初級(jí)繞組的同名端，所述第二三極管的集電極連接到所述電壓變換器的初級(jí)繞組的異名端，同時(shí)接地，所述偏置電阻連接到所述脈沖發(fā)生器和所述電壓變換器的初級(jí)繞組的同名端之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場檢測裝置，其特征在于，所述輸出整流和濾波單元包括電容和二極管，所述二極管的輸入端和輸出端分別連接到所述電壓變換器的次級(jí)繞組上，所述電容連接在所述二極管的輸出端和所述電壓變換器的次級(jí)繞組之間，所述第二電阻并聯(lián)連接在所述電容兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁場檢測裝置，其特征在于，所述電壓變換器中鐵芯的形狀為環(huán)形、口形、E-E形、E-I形、罐形或棒形。
6.一種磁場檢測方法，其特征在于，包括如下步驟S1、脈沖發(fā)生器生成的交流電流經(jīng)過電壓變換器的初級(jí)繞組時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述電壓變換器的次級(jí)繞組生成實(shí)際交流電流；S2、輸出整流和濾波單元對(duì)所述實(shí)際交流電流進(jìn)行整流濾波，得到實(shí)際直流輸出電壓值；S3、比較所述實(shí)際直流輸出值和標(biāo)準(zhǔn)直流輸出電壓值的大小，判斷是否存在外加磁場。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁場檢測方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)直流輸出電壓值是所述電壓變換器僅在所述脈沖發(fā)生器生成的交流電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，在無外加磁場的情況下生成的標(biāo)準(zhǔn)交流電流經(jīng)所述輸出整流濾波單元整流濾波后得到的直流輸出電壓值。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的磁場檢測方法，其特征在于，所述脈沖發(fā)生器生成的交流電流在經(jīng)過脈沖驅(qū)動(dòng)器放大后，進(jìn)入所述電壓變換器的初級(jí)繞組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁場檢測裝置，包括脈沖發(fā)生器、電壓變換器和輸出整流和濾波單元，所述電壓變換器的初級(jí)繞組連接到所述脈沖發(fā)生器上，所述電壓變換器的次級(jí)繞組連接到所述輸出整流和濾波單元上。本發(fā)明還提供了一種磁場檢測方法，通過檢測電壓變換器生成的輸出信號(hào)的大小來判斷是否存在外加磁場，由于本發(fā)明采用電壓變換器作為磁場檢測器件，電路簡單，成本較低，在檢測過程中沒有檢測死角，輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)也可靈活設(shè)置，靈敏度可根據(jù)需要進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)G01R33/02GK101082657SQ20061006085
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者李長波, 王龍和, 何樂濤 申請(qǐng)人:深圳長城開發(fā)科技股份有限公司