地磁场感应装置
专利汇可以提供地磁场感应装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种能够感应地 磁场 水 平与垂直方向的磁感应强度分布的 地磁场 感应装置。地磁场感应装置，其特征在于它包括 支架 (1)、线圈 框架 (5)、地磁感应线圈绕组(6)、轴，地磁感应线圈绕组(6)缠绕在线圈框架(5)的塑料圆形槽内，支架(1)内为空腔，线圈框架(5)位于支架(1)的空腔内并处于支架(1)的上端，线圈框架(5)的前后两端分别由轴与支架(1)活动连接。本实用新型结构简单、能够感应地磁场水平与垂直方向的磁感应强度分布。，下面是地磁场感应装置专利的具体信息内容。
1.地磁场感应装置，其特征在于它包括支架(1)、线圈框架(5)、地磁感应线圈绕组 (6)、轴，地磁感应线圈绕组(6)缠绕在线圈框架(5)的塑料圆形槽内，支架(1)内为 空腔，线圈框架(5)位于支架(1)的空腔内并处于支架(1)的上端，线圈框架(5)的 前后两端分别由轴与支架(1)活动连接。
2.根据权利要求1所述的地磁场感应装置，其特征在于：所述的轴为空心转轴(14)， 地磁感应线圈绕组(6)的感应电流信号输出线(15)穿过空心转轴(14)。
3.根据权利要求1所述的地磁场感应装置，其特征在于：所述的支架(1)空腔内的上 端左侧壁上设有第二槽型光电耦合器(4)，支架(1)空腔内的上端右侧壁上设有第一槽型 光电耦合器(10)，第二槽型光电耦合器(4)、第一槽型光电耦合器(10)处的支架(1) 上分别设有槽型光电耦合器信号输出接口(11)；线圈框架(5)的左端边缘固定一个挡光 片(2)，线圈框架(5)旋转时，挡光片(2)穿过第一槽型光电耦合器(10)的光槽、第 二槽型光电耦合器(4)的光槽；第一槽型光电耦合器(10)、第二槽型光电耦合器(4)的 信号输出线分别穿过槽型光电耦合器信号输出接口(11)。
技术领域
本实用新型涉及一种能够感应地磁场水平与垂直方向的磁感应强度分布的地磁场感应 装置。
背景技术
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能够感应地磁场水平与垂直方向的磁感应 强度分布的地磁场感应装置。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：地磁场感应装置，其特征在于它包括 支架1、线圈框架5、地磁感应线圈绕组6、轴，地磁感应线圈绕组6缠绕在线圈框架5的 塑料圆形槽内，支架1内为空腔，线圈框架5位于支架1的空腔内并处于支架1的上端， 线圈框架5的前后两端分别由轴与支架1活动连接。
所述的轴为空心转轴14，地磁感应线圈绕组6的感应电流信号输出线15穿过空心转轴 14。
本实用新型的有益效果是：
1、结构简单，成本低。
2、通过地磁感应线圈绕组6的翻转(即在地磁场中翻转)，切割地磁场的磁力线产生 感应电动势，并在闭合的线圈中产生感应电流，即能够感应地磁场水平与垂直方向的磁感 应强度分布。
3、本实用新型的地磁场感应装置与槽型光电耦合器驱动电路、前置放大电路、数据采 集和数字信号处理电路等相结合可构成感应式地磁场测量实验仪；地磁感应线圈绕组6感 应地磁场水平与垂直方向的磁感应强度分布信号经感应电流信号输出线15输送给前置放大 电路，经前置放大电路对信号进行放大，由数据采集和数字信号处理电路的AD转换将模拟 信号变成数字信号，单片机或DSP在软件控制下进行数据采集和数字信号处理，最终获得 地磁场的水平和垂直分量。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是本实用新型应用的电路原理框图
图3是前置放大电路原理图
图4是槽型光电耦合器驱动电路图
图5是数据采集和数字信号处理电路图
图中：1-支架，2-挡光片，3-线圈终止转动弹簧制动器，4-第二槽型光电耦合器，5- 线圈框架，6-地磁感应线圈绕组，7-簧片弹力调节螺杆，8-螺母，9-簧片，10-第一槽型光 电耦合器，11-槽型光电耦合器信号输出接口，12-线圈起始转动弹簧扣，13-压簧铁杆，14- 空心转轴，15-感应电流信号输出线。
具体实施方式
所述的支架1空腔内的上端左侧壁上设有线圈终止转动弹簧制动器3，支架1空腔内的 上端右侧壁上设有线圈起始转动弹簧扣12。
所述的支架1空腔内的上端左侧壁上设有第二槽型光电耦合器4，支架1空腔内的上端 右侧壁上设有第一槽型光电耦合器10，第二槽型光电耦合器4、第一槽型光电耦合器10处 的支架1上分别设有槽型光电耦合器信号输出接口11；线圈框架5的左端边缘固定一个挡 光片2(挡光片2采用薄铜片，设在与空心转轴14垂直方向)，线圈框架5旋转时，挡光片 2穿过第一槽型光电耦合器10的光槽、第二槽型光电耦合器4的光槽(槽型光电耦合器的 光槽一端装有红外发光二极管，另一端装有光敏三极管，遮光片可从耦合器中间光槽通过； 由达林顿管驱动红外发光二极管和光敏三极管构成槽形光电耦合器，当遮光片在槽型光电 耦合器中挡光时，其输出信号经放大和整形后输入到单片机或DSP中)；第一槽型光电耦合 器10、第二槽型光电耦合器4的信号输出线分别穿过槽型光电耦合器信号输出接口11与槽 型光电耦合器驱动电路的输入端相连。
所述的支架1上设有启动线圈旋转弹力装置，启动线圈旋转弹力装置主要由簧片弹力 调节螺杆7、螺母8、簧片9、压簧铁杆13组成，簧片9位于支架1的空腔内，簧片9一端 与支架1固定连接(由螺丝)，簧片9的另一端悬空，簧片9的上面设有簧片弹力调节螺杆 7，簧片弹力调节螺杆7旋入螺母8内，螺母8与支架1固定连接(旋入簧片弹力调节螺杆 7，可使簧片9的弯曲程度变大)；压簧铁杆13固定在线圈框架5上，线圈框架5与支架1 的上端面(或地面)平行时，压簧铁杆13压住簧片9。启动线圈框架5旋转的力矩由支架 上的弹簧片9提供，力矩的大小由簧片的弯曲程度决定，由一可调节的螺杆7来调整初始 的弹簧弯曲程度。
所述的地磁感应线圈绕组6的线圈匝数为1000匝，线圈的直径为0.3mm铜线。由于地 磁场很弱，为了获得较大的感应电流信号，线圈采用多匝绕制方式，本实用新型线圈匝数 为1000匝。所述的支架1为正方体形铝合金支架。
如图2所示，本实用新型的地磁场感应装置与槽型光电耦合器驱动电路、前置放大电 路、数据采集和数字信号处理电路等相结合可构成感应式地磁场测量实验仪。
第一槽型光电耦合器10、第二槽型光电耦合器4的信号输出线分别穿过槽型光电耦合 器信号输出接口11与槽型光电耦合器驱动电路的输入端相连，地磁感应线圈绕组6的感应 电流信号输出线15穿过空心转轴14与前置放大电路的输入端相连(采用超低噪声精密仪 器放大器对地磁感应线圈产生的感应电流进行放大，并将其转化为电压信号输出，如图3所 示)，槽型光电耦合器驱动电路(如图4所示)的输出端、前置放大电路的输出端分别与数 据采集和数字信号处理电路的模数转换器相连。如图5所示，数据采集和数字信号处理电 路由模数转换器和单片机或DSP构成，实现数据采集和数字信号处理；可采用公知技术。
测量前将线圈框架5转到与支架1的上端面平行时，压簧铁杆13压住簧片9，同时， 线圈框架5被起始转动弹簧扣12扣住。测量时，板动弹簧扣12，线圈框架5脱离线圈起始 转动弹簧制动器12，在簧片9的弹力作用下，绕空心转轴14转动180°后，由线圈终止转动 弹簧制动器3扣住。在此过程中，地磁感应线圈绕组6切割地磁场的磁力线，产生感应电 动势。
构成的感应式地磁场测量实验仪的电磁感应的原理展示清晰，可采集地磁感应线圈切 割地磁力线过程的所有数据，采样时间可调；采集的数据既可在液晶显示屏上显示，也可 以通过RS232串口将数据传送到计算机，在计算机屏幕上显示。对采集的数据可手动处理， 也可以由单片机或计算机自动处理。该实验仪器操作简单、使用方便，可分别测量地磁场 的垂直分量、水平分量。
一.地磁场测量的基本原理：
1)闭合的地磁感应线圈绕组(金属线圈)在地磁场中转动时，切割地磁场的磁力线产 生感应电动势。用该实验仪测量地磁场水平或垂直分量时，先用指南针和水准仪对仪器的 方位和水平度进行调整，使所测磁场分量方向与线圈面垂直。在感应线圈大小的范围内地 磁场可看成是均匀的，当半径为r的绕有n匝线圈的地磁感应线圈旋转180°后，地磁场的 分量可由下式得到：
其中：Bp和Bv分别是地磁场的水平分量和垂直分量，it是t时刻地磁感应圈中的感应电流， R为线圈的电阻，Δt是采样的时间间隔。
2)地磁场大小及方向的计算：
依据以上测量结果计算地磁场的大小和方向，计算式如下：
地磁场大小为：
磁场与地面的夹角为：
θ＝arctan(Bv/Bp) (3)
式中B为地磁场大小，Bp为地磁场的水平分量，Bv为地磁场的垂直分量，θ为磁场与 地面的夹角。
3)地磁场测量仪的原理框图如图2所示，在测量过程中，微弱的感应电流由前置放大 器进行放大，并将电流信号转变成电压信号，再通过AD转换将模拟电压信号转换为数字信 号，然后由单片机或DSP进行数字信号处理和数据计算，得到地磁场的感应强度。数据采 集时间由两个槽形光电耦合器信号变化的间隔给出。
二.测量地磁场水平与竖直分量操作说明：
在测量地磁场水平和竖直分量时，仪器的放置方式有一定要求，具体操作步骤如下：
1.在测量地磁场的水平分量时，仪器水平放置，使空心转轴14(如图1所示，即线圈 绕组的转动轴)与南北方向平行(用罗盘进行校正)，按照电路原理框图(如图2所示)连 接好线路。
2.测量前将线圈框架5转到与支架1的上端面平行时，压簧铁杆13压住簧片9，同时， 线圈框架5被起始转动弹簧扣12扣住。测量时，板动弹簧扣12，线圈框架5脱离线圈起始 转动弹簧制动器12，在簧片9的弹力作用下，绕空心转轴14转动180°后，由线圈终止转动 弹簧制动器3扣住。观察翻转速度，若速度过慢(大于1s)，调整簧片弹力调节螺杆7加大 簧片弹力。
3.若弹力合适，重复步骤2，点击仪器控制面板上的复位键，此时仪器显示“ready to measure”，准备测量。按下线圈起始转动弹簧扣12，仪器开始测量，采集数据。数据采集 完毕，仪器自动计算，显示测量结果，此时测量结果为水平方向地磁场分量。
4.按任意键进入中间数据观察过程。按照屏幕显示提示进行操作，记下线圈绕组转动 时随时间变化的感应电动势。按照测量原理手工算出水平方向的磁场分量Bp。多次测量取 平均值。
5.将仪器垂直放置，空心转轴14垂直于地面，支架1的方框面与南北方向垂直。重 复步骤1，2，3，4。测出垂直地磁场分量Bv。多次测量取平均值。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种地磁场探测成像系统 | 2020-05-15 | 819 |
| 基于Wi-Fi和地磁场的室内定位方法 | 2020-05-15 | 603 |
| 地磁场线图匹配自主导航方法 | 2020-05-16 | 458 |
| 感应式地磁场测量实验仪 | 2020-05-16 | 451 |
| 地磁场检测仪 | 2020-05-11 | 50 |
| 教学用地磁场测量实验装置 | 2020-05-13 | 348 |
| 全自动测量地磁场分量的方法 | 2020-05-13 | 598 |
| 全自动测量地磁场分量的方法和装置 | 2020-05-14 | 883 |
| 确定地磁场方向的方法 | 2020-05-11 | 982 |
| 确定地磁场方向的方法 | 2020-05-11 | 170 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
