Стенд измерения магнитных полей Российский патент 2025 года по МПК G01N27/72 G01R29/08 G01R33/10 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для измерения параметров магнитных систем, в частности для приборов ядерно-магнитного каротажа.

Известно устройство (патент RU № 2775608, МПК G01R 33/10, G01R 33/07, опубл. 05.07.2022 г., бюл. № 19), предназначенное для измерения поверхностного распределения магнитных полей или контроля уровня намагниченности образцов плоскостных источников постоянного магнитного поля: ферромагнитных пленок и магнитных систем с ферромагнитными чувствительными элементами.

Недостатком устройства является его предназначение только для исследования плоскостных магнитов ограниченного размера и отсутствие возможности для измерения цилиндрических магнитных систем.

Известен прибор для картирования магнитных полей (https://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/ucenye-bfu-skonstruirovali-na-osnove-3d-printera-pribor-dlya-kartirovaniya-magnitnyx-polei), включающий шасси и систему позиционирования FDM 3D-принтера с датчиком Холла на каретке.

Известен прибор (патент US № 6611142B1) для измерения распределения магнитного поля магнитного образца, включающий в себя датчик магнитного поля, имеющий три ортогонально расположенных датчика Холла для восприятия магнитного поля, создаваемого магнитным образцом в заданном месте.

Известно устройство (патент RU № 93539 U1, МПК G01N 27/82, G01R 33/02, опубл. 27.04.2010 г., бюл. № 12), содержащее последовательно соединенные источник тока, датчик Холла, усилитель, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллерный блок, блок для вывода информации, второй выход микроконтроллерного блока соединен со вторым входом усилителя. Устройство дополнительно содержит датчик положения, выход которого соединен со вторым входом микроконтроллерного блока, а датчик Холла соединен с датчиком положения.

Устройство предназначено для измерения интенсивности магнитных полей и контроля уровня намагниченности деталей, в частности для контроля намагниченности изделий при проведении магнитопорошковой дефектоскопии.

Недостатком данных устройств является отсутствие термостабилизации при измерении и отсутствие температурного датчика. Это является существенным ограничением при измерении магнитных систем больших габаритов.

Также аналоги имеют один общий недостаток - низкую точность измерения величины магнитной индукции магнитных систем больших габаритов из-за отсутствия термостабилизации всей системы.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения карты магнитных полей магнитных систем с большими габаритами за счет применения системы термостабилизации.

Техническая задача решается стендом измерения магнитных полей, содержащим блок питания, датчик Холла.

Новым является то, что стенд содержит каркас из немагнитной основы, к которому крепится измерительный стол, обеспечивающий ортогональность к объекту исследования и представляющий собой доску из немагнитного материала, расположенную вертикально или под углом, на которой располагаются измерительная головка с системой позиционирования, состоящей из трех шаговых двигателей для реализации движения измерительной головки по вертикали и по горизонтали, зубчатый ремень и концевые датчики, расположенные в трех углах измерительного стола, плату управления, причем плата управления соединена с измерительной головкой и системой позиционирования, а также кабель с персональным компьютером и блок питания, при этом измерительная головка представляет собой плату, на которой расположены микросхема на основе трехкоординатного датчика Холла и радиоэлектронные элементы, обеспечивающие ее работоспособность и связь с платой управления, дополнительно в измерительную головку встроен датчик температуры, также для температурной стабилизации параметров измерения стенд помещается в закрытый контейнер с покрытием из материала с низкой теплопроводностью.

На фиг. 1 показана блок-схема стенда.

На фиг. 2 показана функциональная схема стенда.

Стенд (фиг. 1, 2) состоит из каркаса 1, измерительного стола 2 (ИС), измерительной головки 3 (ИГ), платы управления 4 (ПУ), системы позиционирования (СП) на основе трех шаговых двигателей 5 и зубчатых ремней 6, блока питания 7 (БП) и персонального компьютера 8 (ПК) с программой управления работой стенда.

Каркас 1 представляет собой немагнитную основу (например, фанера, ДСП, пластиковая панель), к которой крепятся составные части стенда: измерительный стол 2, измерительная головка 3 с системой позиционирования и блок питания 7. Измерительный стол 2 представляет собой доску, расположенную вертикально или под углом, на которой располагаются система позиционирования, измерительная головка 3 и плата управления 4. Измерительный стол 2 обеспечивает ортогональность к объекту исследования (ОИ). Материал стола должен быть из немагнитного материала (например, фанера, пластик, алюминий). Измерительная головка 3 представляет собой плату, на которой расположены микросхема на основе трехкоординатного датчика Холла и радиоэлектронные элементы, обеспечивающие ее работоспособность и связь с платой управления. Дополнительно в измерительную головку встроен датчик температуры.

Система позиционирования состоит из трех шаговых двигателей 5, зубчатого ремня 6 и концевых датчиков (на фиг. 2 не показаны). Блок питания 7 обеспечивает питание трех шаговых двигателей 5. Для температурной стабилизации параметров измерения стенд помещается в закрытый контейнер с покрытием из материала с низкой теплопроводностью, например, фанера с внутренней стороны обшитая пенопластом, пеноплексом, изолоном, поролоном, или покрытая преполимером или пропеллентом (монтажной пеной).

Персональный компьютер 8 соединяется с платой управления 4 посредством кабеля.

В программе управления, установленной на персональном компьютере 8, задаются настройки процесса измерения, такие как шаг между точками измерения индукции магнитного поля, количество накоплений (количество замеров, результаты которых в последствии усредняются), область измерения.

Шаг между точками измерения определяется параметрами шагового двигателя 5: шаговый угол, диаметр шестерни. Два шаговых двигателя 5 нужны для реализации движения измерительной головки по вертикали, и один - по горизонтали.

Пространство (область) измерения ограничивается габаритами измерительного стола 2 и концевыми датчиками, расположенными в трех углах измерительного стола 2.

Стенд измерения магнитных полей работает следующим образом.

Исследуемый объект (магнитная система) располагается в нижней части измерительного стола 2. Программой управления, находящейся на ПК 8, задаются: область исследования и шаг движения измерительной головки 3. Программа управления передает команду на плату управления 4. Плата управления 4 передает команду на шаговые двигатели 5. Шаговые двигатели 5 устанавливаются в начальную (нулевую) точку, соответствующую крайнему нижнему левому положению области исследования. Происходит измерение индукции магнитного поля в данной точке. Значение индукции магнитного поля и температуры с измерительной головки 3 передается в цифровом виде на плату управления 4, преобразуется в итоговое значение и с текущим значением координаты положения измерительной головки 3 посредством кабеля передается на ПК 8. Далее программой управления данные преобразуются, сохраняются в памяти ПК и визуализируются на экране. Далее шаговые двигатели 5 передвигают измерительную головку 3 в следующую точку измерения. Далее цикл повторяется, пока измерительная головка 3 не дойдет до крайней точки зоны исследования.

Имеется возможность установить измерительную головку 3 в любую заданную точку измерительного стола 2 и провести измерение магнитной индукции объекта исследования. Можно установить количество измерений (накоплений) для повышения точности измеряемой величины магнитной индукции. Измеренные данные сохраняются в виде файла с бинарными данными, которые можно впоследствии открыть в этой же программе. Можно построить карту магнитного поля, сохранить в виде картинки и/или вывести на печать.

Стенд измерения магнитных полей повышает точность измерения карты магнитных полей магнитных систем с большими габаритами за счет применения системы термостабилизации.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и предназначено для измерения параметров магнитных систем, в частности для приборов ядерно-магнитного каротажа. Стенд состоит из каркаса, измерительного стола, измерительной головки, платы управления, системы позиционирования на основе трех шаговых двигателей и зубчатых ремней, блока питания и персонального компьютера с программой управления работой стенда. Каркас представляет собой немагнитную основу (например, фанера, ДСП, пластиковая панель), к которой крепятся составные части стенда: измерительный стол, измерительная головка с системой позиционирования и блок питания. Измерительный стол представляет собой доску, расположенную вертикально или под углом, на которой располагаются система позиционирования, измерительная головка и плата управления. Измерительная головка представляет собой плату, на которой расположены микросхема на основе трехкоординатного датчика Холла и радиоэлектронные элементы, обеспечивающие ее работоспособность и связь с платой управления. Дополнительно в измерительную головку встроен датчик температуры. Технический результат - повышение точности измерения карты магнитных полей магнитных систем с большими габаритами за счет применения системы термостабилизации. 2 ил.

Стенд измерения магнитных полей, содержащий блок питания, датчик Холла, отличающийся тем, что стенд содержит каркас из немагнитной основы, к которому крепится измерительный стол, обеспечивающий ортогональность к объекту исследования и представляющий собой доску из немагнитного материала, расположенную вертикально или под углом, на которой располагаются измерительная головка с системой позиционирования, состоящей из трех шаговых двигателей для реализации движения измерительной головки по вертикали и по горизонтали, зубчатый ремень и концевые датчики, расположенные в трех углах измерительного стола, плату управления, причем плата управления соединена с измерительной головкой и системой позиционирования, а также кабель с персональным компьютером и блок питания, при этом измерительная головка представляет собой плату, на которой расположены микросхема на основе трехкоординатного датчика Холла и радиоэлектронные элементы, обеспечивающие ее работоспособность и связь с платой управления, дополнительно в измерительную головку встроен датчик температуры, также для температурной стабилизации параметров измерения стенд помещается в закрытый контейнер с покрытием из материала с низкой теплопроводностью.