本發明專利技術提供一種恒定磁矩裝置驅動電流源，采用磁矩設置模塊提供的期望磁矩作為基準，再采用霍爾傳感器模塊測量的磁矩與基準進行差分，通過差分反饋的方式比較DAC模塊和霍爾傳感器模塊輸出的電壓信號，再由功率放大模塊對差分信號進行放大，驅動恒定磁矩裝置，以此對恒定磁矩裝置的磁矩量值變化進行補償；由此可見，本發明專利技術可以使磁矩量值穩定在設定的期望磁矩量值上，實現恒定磁矩裝置磁矩輸出的穩定，解決因為磁芯磁化曲線非線性和溫度升高帶來的磁矩量值變化，可以連續線性輸出磁矩，且磁矩輸出準確度和穩定性相比原來的工作方式，穩定度和準確度可以提高二個數量級以上。定度和準確度可以提高二個數量級以上。定度和準確度可以提高二個數量級以上。
【技術實現步驟摘要】
一種恒定磁矩裝置驅動電流源
[0001]本專利技術屬于磁計量
，尤其涉及一種恒定磁矩裝置驅動電流源。
技術介紹
[0002]大量值恒定磁矩裝置在艦船磁場測量、衛星姿態調整、磁學計量方面有著重要的應用，然而，現有技術中產生恒定磁矩裝置一般采用空心磁矩線圈、永磁鐵、電磁鐵等，但永磁鐵屬于無源設備，只能產生單一量值；空心磁矩線圈具有線性度好，準確度高，可以產生連續的磁矩，適用于小磁矩量值的復現，但是對于大量程的磁矩產生，空心磁矩線圈重量和體積大、驅動電流高，使用不方便；永磁鐵產生磁矩穩定度高，用于磁矩標準樣品或者無源的應用環境下，缺點是只產生單一量值的磁矩；電磁鐵恒定磁矩裝置重量輕、功耗低，由于磁芯磁化曲線的非線性，其量值無法準確計算。
[0003]現有技術對于大磁矩量值磁矩產生，采用在高飽和磁場軟磁材料上，繞制磁化線圈，通過磁場線圈磁化產生磁場，由于軟磁材料磁化曲線的非線性，磁矩線圈產生的磁矩是非線性的，只能應用于準確度不高的領域。
技術實現思路
[0004]為解決電流源驅動電磁鐵恒定磁矩裝置準確度低的問題，本專利技術提供一種恒定磁矩裝置驅動電流源，霍爾傳感器模塊的輸出電壓信號被穩定在作為基準的第一電壓信號上，能夠提高恒定磁矩裝置輸出的磁矩的準確度和穩定度，降低恒定磁矩裝置的重量。
[0005]一種恒定磁矩裝置驅動電流源，包括兩個霍爾傳感器模塊、恒定磁矩裝置、磁矩設置模塊、功率放大器模塊、差分電路模塊、DAC模塊，其中，恒定磁矩裝置包括軟磁材料磁芯、磁化線圈、固定法蘭；
[0006]固定法蘭安裝在軟磁材料磁芯的兩端，并用于固定套接于軟磁材料磁芯外部的磁化線圈；兩個霍爾傳感器模塊分別貼在軟磁材料磁芯兩端的表面，并用于測量軟磁材料磁芯當前產生的磁場感應強度，還通過磁感應強度來計算軟磁材料磁芯產生的磁矩，并將磁矩轉換為第一電壓信號；同時，磁化線圈中的驅動電流不同，軟磁材料磁芯輸出的磁矩不同；
[0007]所述磁矩設置模塊用于設置恒定磁矩裝置輸出的期望磁矩，DAC模塊用于把期望磁矩轉換為第二電壓信號；第一電壓信號和第二電壓信號通過差分電路模塊進行差分后，將得到的差分信號傳輸給功率放大模塊進行功率放大，功率放大后的差分信號轉換為驅動電流后激勵磁化線圈，進而磁化軟磁材料磁芯產生磁矩。
[0008]進一步地，軟磁材料磁芯輸出的磁矩m為：
[0009]m＝K
m
B
[0010]其中，B表示軟磁材料磁芯內部的磁感應強度，為兩個霍爾傳感器模塊測量得到的磁場感應強度的均值，K
m
表示恒定磁矩裝置的磁矩因子，與磁化線圈中的驅動電流呈正相關的線性關系；
[0011]恒定磁矩裝置輸出期望磁矩的方法為：
[0012]采用霍爾傳感器測量軟磁材料磁芯當前產生的磁場感應強度，在當前的磁場感應強度的基礎上，根據所需磁矩的大小選擇不同磁矩因子K
m
，再根據所選取的磁矩因子K
m
確定磁化線圈中驅動電流的大小，恒定磁矩裝置在當前驅動電流的驅動下，得到所需磁矩；
[0013]由所需磁矩轉換成的第一電壓信號和第二電壓信號通過差分電路模塊進行差分后，將得到的差分信號傳輸給功率放大模塊進行功率放大，功率放大后的差分信號轉換為驅動電流后激勵磁化線圈，進而磁化軟磁材料磁芯產生恒定的期望磁矩。
[0014]進一步地，恒定磁矩裝置的磁矩因子K
m
的確定方法為：
[0015]確定恒定磁矩裝置輸出最大磁矩時軟磁材料磁芯所需磁化強度H：
[0016][0017]其中，B
r
表示軟磁材料磁芯的飽和磁感應強度，χ
b
表示軟磁材料磁芯的磁化率，μ0表示真空磁導率；
[0018]根據所需磁化強度H反推出磁化線圈的繞線長度與安匝數所要滿足的比例關系：
[0019][0020]其中，c表示磁化線圈的繞線長度相對于無限長的比例，L0表示磁化線圈的繞線長度，IW表示磁化線圈的安匝數，I表示磁化線圈中的驅動電流，W表示磁化線圈的匝數；
[0021]按照繞線長度與安匝數所要滿足的比例關系制作標準磁化線圈，然后基于該標準磁化線圈搭建恒定磁矩裝置，改變通入其中的磁化線圈的驅動電流，通過測量恒定磁矩裝置在不同驅動電流下產生的磁矩，得到磁矩與驅動電流之間的映射關系，并將該映射關系記為磁矩因子K
m
。
[0022]進一步地，磁化線圈采用螺線管形式線圈。
[0023]進一步地，所述軟磁材料磁芯為長徑比為8～10的圓柱體。
[0024]有益效果：
[0025]1、本專利技術提供一種恒定磁矩裝置驅動電流源，采用磁矩設置模塊提供的期望磁矩作為基準，再采用霍爾傳感器模塊測量的磁矩與基準進行差分，通過差分反饋的方式比較DAC模塊和霍爾傳感器模塊輸出的電壓信號，再由功率放大模塊對差分信號進行放大，驅動恒定磁矩裝置，以此對恒定磁矩裝置的磁矩量值變化進行補償；由于恒定磁矩裝置輸出的磁矩量值的變化會引起霍爾傳感器量值變化，差分電路模塊會把電壓變化量輸出到恒定磁矩裝置上，從而使磁矩量值穩定在設定的期望磁矩量值上，實現恒定磁矩裝置磁矩輸出的穩定，解決因為磁芯磁化曲線非線性和溫度升高帶來的磁矩量值變化，可以連續線性輸出磁矩，且磁矩輸出準確度和穩定性相比原來的工作方式，穩定度和準確度可以提高二個數量級以上。
[0026]2、本專利技術提供一種恒定磁矩裝置驅動電流源，基于軟磁材料磁芯輸出的磁矩與軟磁材料磁芯的磁感應強度之間滿足的映射關系獲取磁矩因子K
m
，再根據所需恒定磁矩的大小選擇不同磁矩因子K
m
，最后根據所選取的磁矩因子K
m
確定磁化線圈中驅動電流的大小，能夠獲得高準確度、高穩定度的磁矩指定值。
[0027]3、本專利技術提供一種恒定磁矩裝置驅動電流源，根據不同材料的性能，設計磁場線圈參數，相對于現有技術采用高飽和磁感應強度的坡莫合金材料產生大量程磁矩的，本專利技術可以提高軟磁材料磁矩輸出比，提高合金的利用率，降低恒定磁矩裝置的重量。
[0028]4、本專利技術提供一種恒定磁矩裝置驅動電流源，磁芯采用高飽和磁感應強度軟磁材料制成，磁芯長徑比8～10，此長徑比的磁芯退磁因子較小，可以有效利用磁矩材料，提高磁矩輸出比，又可以避免磁芯太長不方便使用。
附圖說明
[0029]圖1為本專利技術提供的一種恒定磁矩裝置驅動電流源的示意圖；
[0030]圖2為本專利技術提供的恒定磁矩裝置的結構示意圖；
[0031]1?
磁化線圈，2
?
軟磁材料磁芯，3
?
霍爾傳感器模塊，4
?
固定法蘭，5
?
磁矩設置模塊、6
?
DAC模塊、7
?
差分電路模塊、8
?
功率放大器模塊。
具體實施方式
[0032]為了使本
的人員更好地理解本申請方案，下面將結合本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種恒定磁矩裝置驅動電流源，其特征在于，包括兩個霍爾傳感器模塊、恒定磁矩裝置、磁矩設置模塊、功率放大器模塊、差分電路模塊、DAC模塊，其中，恒定磁矩裝置包括軟磁材料磁芯、磁化線圈、固定法蘭；固定法蘭安裝在軟磁材料磁芯的兩端，并用于固定套接于軟磁材料磁芯外部的磁化線圈；兩個霍爾傳感器模塊分別貼在軟磁材料磁芯兩端的表面，并用于測量軟磁材料磁芯當前產生的磁場感應強度，還通過磁感應強度來計算軟磁材料磁芯產生的磁矩，并將磁矩轉換為第一電壓信號；同時，磁化線圈中的驅動電流不同，軟磁材料磁芯輸出的磁矩不同；所述磁矩設置模塊用于設置恒定磁矩裝置輸出的期望磁矩，DAC模塊用于把期望磁矩轉換為第二電壓信號；第一電壓信號和第二電壓信號通過差分電路模塊進行差分后，將得到的差分信號傳輸給功率放大模塊進行功率放大，功率放大后的差分信號轉換為驅動電流后激勵磁化線圈，進而磁化軟磁材料磁芯產生磁矩。2.如權利要求1所述的一種恒定磁矩裝置驅動電流源，其特征在于，軟磁材料磁芯輸出的磁矩m為：m＝K
m
B其中，B表示軟磁材料磁芯內部的磁感應強度，為兩個霍爾傳感器模塊測量得到的磁場感應強度的均值，K
m
表示恒定磁矩裝置的磁矩因子，與磁化線圈中的驅動電流呈正相關的線性關系；恒定磁矩裝置輸出期望磁矩的方法為：采用霍爾傳感器測量軟磁材料磁芯當前產生的磁場感應強度，在當前的磁場感應強度的基礎上，根據所需磁矩的大小選擇不同磁矩因子K
m
，再根據所選取的磁矩因子K
m
確定磁化線圈中驅動...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓曉東，周鷹，陳晨，何登，官業欣，
申請(專利權)人：宜昌測試技術研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。