三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，由直流電源、三軸磁阻傳感器、信號(hào)放大模塊、信號(hào)濾波模塊、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)組成。本實(shí)用新型針對(duì)性強(qiáng)，適用于中高頻感應(yīng)加熱產(chǎn)生的電磁輻射的檢測(cè)，檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過反復(fù)的對(duì)比測(cè)試，檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，避免多個(gè)數(shù)據(jù)由于測(cè)量時(shí)間的不同產(chǎn)生的誤差，可重復(fù)測(cè)量特性好，達(dá)到產(chǎn)品的檢測(cè)精度要求，同時(shí)降低了購買進(jìn)口檢測(cè)設(shè)備的成本，能顯示所測(cè)量的電磁頻譜，并可導(dǎo)入或?qū)С鱿嚓P(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分析；該檢測(cè)系統(tǒng)既可以用于工業(yè)上的中高頻感應(yīng)加熱的電磁輻射的檢測(cè)與防護(hù)，也可以用于電磁爐等家用電器的電磁輻射的檢測(cè)與防護(hù)。
【專利說明】三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電磁輻射檢測(cè)與健康防護(hù)的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種三維交變電磁福射檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]中高頻感應(yīng)加熱的原理是將工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹懈哳l交流電，在感應(yīng)線圈中產(chǎn)生高密度的磁力線并切割作為發(fā)熱體金屬材料，使金屬材料產(chǎn)生渦流從而達(dá)到加熱的目的。由于其具有節(jié)能減耗等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)加熱工藝中展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景。但是由于其具有較大的電磁輻射，如果不進(jìn)行必要的檢測(cè)和防護(hù)，就可能對(duì)從業(yè)人員的身體健康造成危害。
[0003]現(xiàn)有的電磁輻射檢測(cè)裝置大多針對(duì)低頻或者超高頻如手機(jī)輻射的頻段設(shè)計(jì)，專門針對(duì)中高頻感應(yīng)加熱所產(chǎn)生的電磁輻射的檢測(cè)尚屬空白。從國外進(jìn)口的頻段較寬的電磁輻射檢測(cè)儀價(jià)格昂貴)同時(shí)其采用的是掃頻的方式進(jìn)行檢測(cè)，其使用需要對(duì)待測(cè)電磁輻射的頻率范圍進(jìn)行預(yù)估及設(shè)定，若設(shè)定的頻率范圍不準(zhǔn)確，則會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差；另外，其只能檢測(cè)到基波峰值，而無法檢測(cè)到其諧波的輻射信號(hào)，要檢測(cè)諧波的輻射需要進(jìn)行多次采樣，根據(jù)歐盟最新頒布和執(zhí)行的EN62233:2008《對(duì)人體暴露于家用及類似用途電器電磁場(chǎng)的測(cè)量方法》的規(guī)定，對(duì)于電磁輻射的檢測(cè)需要檢測(cè)出基波及其諧波的總輻射強(qiáng)度，而多次檢測(cè)的諧波跟基波不屬于同一時(shí)間點(diǎn)的輻射信號(hào)，這樣的檢測(cè)存在較大的誤差。
[0004]現(xiàn)有的檢測(cè)裝置采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理的芯片，其計(jì)算速度慢，精度低，而且檢測(cè)的傳感器只能檢測(cè)一個(gè)方向的信號(hào)，無法同時(shí)采集三個(gè)方向的電磁信號(hào)，受傳感器擺放方向影響較大。
[0005]因此自主開發(fā)一個(gè)應(yīng)用于中高頻感應(yīng)加熱的電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)工業(yè)上的中高頻感應(yīng)加熱產(chǎn)生的電磁福射危害，自主設(shè)計(jì)一個(gè)磁信號(hào)精度分辨率達(dá)到0.01 μ T、磁信號(hào)量程不小于±20μΤ、磁信號(hào)響應(yīng)頻率達(dá)到IOOKHz、可以精密檢測(cè)電磁空間環(huán)境任一點(diǎn)的電磁輻射強(qiáng)度的檢測(cè)系統(tǒng)，以為電磁輻射危害的防護(hù)提供低成本的檢測(cè)工具，系統(tǒng)由直流電源、三軸磁阻傳感器、信號(hào)放大模塊、信號(hào)濾波模塊、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)組成，所述數(shù)據(jù)采集卡具有16位精度、高帶寬和四個(gè)同步采樣的物理通道；所述信號(hào)濾波模塊為由運(yùn)算放大器組成的高通濾波器；所述磁阻傳感器的信號(hào)輸出端與所述信號(hào)放大模塊信號(hào)輸入端連接，所述信號(hào)放大模塊信號(hào)輸出端連接所述信號(hào)濾波模塊輸入端，所述信號(hào)濾波模塊數(shù)據(jù)輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡及PC機(jī)，所述直流電源對(duì)磁阻傳感器、信號(hào)放大模塊、信號(hào)濾波模塊及數(shù)據(jù)采集卡供電。
[0007]所述PC機(jī)應(yīng)用LabVIEW來開發(fā)系統(tǒng)軟件，用于管理數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理、顯示及進(jìn)行系統(tǒng)標(biāo)定。
[0008]進(jìn)一步地，所述三軸磁阻傳感器為HMC系列芯片，可以同時(shí)精密感應(yīng)三維空間的三個(gè)正交軸的磁信號(hào)分量。
[0009]所述信號(hào)放大模塊采用高精度的儀表放大器芯片搭建小信號(hào)放大電路，傳感器輸出雙極性信號(hào)，信號(hào)經(jīng)由放大電路差分放大后變換為單極性信號(hào)。
[0010]所述信號(hào)濾波模塊采用FET輸入運(yùn)算放大器搭建小信號(hào)濾波電路，以提高檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)交流小信號(hào)檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍，單極性信號(hào)經(jīng)由精密運(yùn)算放大器及阻容網(wǎng)絡(luò)電路組成的高通濾波，濾去低頻部分雜波信號(hào)，截止頻率為32HZ，再將信號(hào)送到數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
[0011]進(jìn)一步地，所述直流電源為18V，IA的精密穩(wěn)壓直流電源適配器。
[0012]進(jìn)一步地，為了便于使用，本實(shí)用新型方案還包括警報(bào)裝置，當(dāng)待測(cè)點(diǎn)的電磁輻射超過警戒值時(shí)會(huì)進(jìn)行警報(bào)。
[0013]更進(jìn)一步地，所述警報(bào)裝置為蜂鳴器或LED燈。
[0014]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種三維交變電磁輻射檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0015](I)磁阻傳感器將被測(cè)點(diǎn)的空間三向電磁輻射強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的差動(dòng)電壓信號(hào)輸出；
[0016](2)上述三向差動(dòng)電壓輸出信號(hào)分別送到信號(hào)放大模塊，由高精度儀表放大器的差分輸入端進(jìn)行差分放大并輸出單端信號(hào)；
[0017](3)上述單端信號(hào)再經(jīng)過由運(yùn)算放大器組成的高通濾波器進(jìn)行處理；
[0018](4)將高通濾波器處理過后的數(shù)據(jù)送進(jìn)數(shù)據(jù)采集卡，利用PC機(jī)和LabVIEW軟件組成的虛擬儀器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；
[0019](5)將米集到的三個(gè)方向的電磁場(chǎng)合成一個(gè)空間的電磁場(chǎng),并求出磁場(chǎng)的最大值及相應(yīng)的頻率，并進(jìn)行頻譜分析，顯示出相關(guān)的譜線。
[0020]其中，步驟(4)中的數(shù)據(jù)采集包括以下過程:
[0021](a)同步采集X、Y、Z三軸磁通密度值的時(shí)域信號(hào)；
[0022](b)將采集到的三個(gè)方向的時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行傅里葉變換分別得到三個(gè)方向軸的磁通密度值的頻域信號(hào)；
[0023](c)將三軸的頻域信號(hào)進(jìn)行矢量合成并實(shí)時(shí)顯示；
[0024](d)分別求出矢量合成后采集點(diǎn)的基頻磁通密度值及其諧波磁通密度值；
[0025](e)將基頻磁通密度值及其諧波磁通密度值進(jìn)行矢量合成得到總磁通密度值并將基頻磁通密度值及總磁通密度值及其對(duì)應(yīng)頻率顯示出來。
[0026]實(shí)施本實(shí)用新型，具有如下有益效果:
[0027]本實(shí)用新型針對(duì)性強(qiáng)，適用于中高頻感應(yīng)加熱產(chǎn)生的電磁輻射的檢測(cè)，檢測(cè)系統(tǒng)經(jīng)過反復(fù)的對(duì)比測(cè)試，檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，避免多個(gè)數(shù)據(jù)由于測(cè)量時(shí)間的不同產(chǎn)生的誤差，可重復(fù)測(cè)量特性好，達(dá)到產(chǎn)品的檢測(cè)精度要求，同時(shí)降低了購買進(jìn)口檢測(cè)設(shè)備的成本，能顯示所測(cè)量的電磁頻譜，并可導(dǎo)入或?qū)С鱿嚓P(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分析；該檢測(cè)系統(tǒng)既可以用于工業(yè)上的中高頻感應(yīng)加熱的電磁輻射的檢測(cè)與防護(hù)，也可以用于電磁爐等家用電器的電磁輻射的檢測(cè)與防護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0028]圖1是本實(shí)用新型三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)連接框圖；
[0029]圖2是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集及處理流程圖；
[0030]圖3是在檢測(cè)中高頻感應(yīng)加熱爐空載時(shí)的輻射測(cè)試曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0032]如圖1所示，本實(shí)用新型采用18W (18V，1A)精密穩(wěn)壓直流電源給HMC磁阻傳感器、高精度儀表放大器芯片搭建的信號(hào)放大模塊、運(yùn)算放大器搭建的信號(hào)濾波模塊供電，16位數(shù)據(jù)采集卡插在臺(tái)式PC機(jī)的PCI插槽上，由PC機(jī)對(duì)其供電；HMC磁阻傳感器上電后，會(huì)把被測(cè)點(diǎn)的X、Y、Z三向電磁輻射強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的差動(dòng)電壓信號(hào)輸出，X、Y、Z三向差動(dòng)電壓信號(hào)端分別送到高精度儀表放大器的差分輸入端進(jìn)行差分放大并輸出單端信號(hào)，單端信號(hào)再經(jīng)過運(yùn)算放大器組成的高通濾波器進(jìn)行處理，最后送數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理。采用PC機(jī)和和LabVIEW組成的虛擬儀器，能有效地完成數(shù)據(jù)采集、處理及顯示相關(guān)圖像。通過軟件的運(yùn)算處理，把采集到的Χ、Υ、Ζ三個(gè)方向的電磁場(chǎng)合成一個(gè)空間的電磁場(chǎng)，并求出磁場(chǎng)的最大值及相應(yīng)的頻率，同時(shí)利用LabVIEW強(qiáng)大的功能模塊，可進(jìn)行頻譜等功能的分析，并顯示出相關(guān)的譜線，可直觀顯示電磁場(chǎng)的頻譜分布情況。
[0033]如圖2所示是本實(shí)用新型數(shù)據(jù)采集及處理流程圖，如圖所示，本實(shí)用新型的檢測(cè)步驟為磁阻傳感器將被測(cè)點(diǎn)的空間三向電磁輻射強(qiáng)度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的差動(dòng)電壓信號(hào)輸出；上述三向差動(dòng)電壓輸出信號(hào)分別送到信號(hào)放大模塊，由高精度儀表放大器的差分輸入端進(jìn)行差分放大并輸出單端信號(hào)；上述單端信號(hào)再經(jīng)過由運(yùn)算放大器組成的高通濾波器進(jìn)行處理。
[0034]將高通濾波器處理過后的數(shù)據(jù)送進(jìn)數(shù)據(jù)采集卡，利用PC機(jī)和LabVIEW軟件組成的虛擬儀器同步采集X、Y、Z三軸磁通密度值的時(shí)域信號(hào)，將采集到的三個(gè)方向的時(shí)域信號(hào)分別進(jìn)行傅里葉變換分別得到三個(gè)方向軸的磁通密度值的頻域信號(hào)。
[0035]由于對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，可以將磁通密度的信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，從而經(jīng)過一次數(shù)據(jù)采集既可以得到基波數(shù)據(jù)及該基波的諧波數(shù)據(jù)，從而避免了檢測(cè)基波數(shù)據(jù)之后再對(duì)諧波數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)存在的時(shí)間上的誤差。
[0036]再將三軸的頻域信號(hào)進(jìn)行矢量合成并實(shí)時(shí)顯示，X、Y、Z三軸信號(hào)按照
+Y2+Z2的關(guān)系式進(jìn)行矢量合成，并分別求出矢量合成后采集點(diǎn)的基頻磁通密度值
及其諧波磁通密度值，再將基頻磁通密度值及其諧波磁通密度值進(jìn)行矢量合成得到總磁通密度值并將基頻磁通密度值及總磁通密度值及其對(duì)應(yīng)頻率顯示出來。
[0037]將米集到的三個(gè)方向的電磁場(chǎng)合成一個(gè)空間的電磁場(chǎng)，并求出磁場(chǎng)的最大值及相應(yīng)的頻率，并進(jìn)行頻譜分析，顯示出相關(guān)的譜線。
[0038]圖3是在檢測(cè)中高頻感應(yīng)加熱爐空載時(shí)的輻射測(cè)試曲線圖，圖中橫坐標(biāo)的單位是厘米，表示測(cè)試探頭與電磁輻射源的距離，縱坐標(biāo)的單位是μ Τ，表示測(cè)試點(diǎn)處的電磁輻射的大小，從圖中的測(cè)試數(shù)據(jù)曲線可以看出，本實(shí)用新型可以準(zhǔn)確地用于檢測(cè)中高頻電磁感應(yīng)加熱的電磁輻射。
[0039]以上所揭露的僅為本實(shí)用新型一種較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:由直流電源、三軸磁阻傳感器、信號(hào)放大模塊、信號(hào)濾波模塊、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)組成，所述數(shù)據(jù)采集卡具有16位精度、高帶寬和四個(gè)同步采樣的物理通道；所述信號(hào)濾波模塊為由運(yùn)算放大器組成的高通濾波器；所述磁阻傳感器的信號(hào)輸出端與所述信號(hào)放大模塊信號(hào)輸入端連接，所述信號(hào)放大模塊信號(hào)輸出端連接所述信號(hào)濾波模塊輸入端，所述信號(hào)濾波模塊數(shù)據(jù)輸出端連接數(shù)據(jù)采集卡及PC機(jī)，所述直流電源對(duì)磁阻傳感器、信號(hào)放大模塊、信號(hào)濾波模塊及數(shù)據(jù)采集卡供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述三軸磁阻傳感器為HMC系列芯片，可以同時(shí)精密感應(yīng)三維空間的三個(gè)正交軸的磁信號(hào)分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)放大模塊采用高精度的儀表放大器芯片搭建小信號(hào)放大電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)濾波模塊采用FET輸入運(yùn)算放大器搭建小信號(hào)濾波電路，以提高檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)交流小信號(hào)檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電源為18V, IA的精密穩(wěn)壓直流電源適配器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括警報(bào)裝置，當(dāng)待測(cè)點(diǎn)的電磁輻射超過警戒值時(shí)會(huì)進(jìn)行警報(bào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維交變電磁輻射檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述警報(bào)裝置為蜂鳴器或LED燈。
【文檔編號(hào)】G01R29/08GK203519732SQ201320140018
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月25日
【發(fā)明者】關(guān)澤飄, 陳少波, 包能勝, 張自強(qiáng), 程剛, 鄧夢(mèng)陽, 鄭志丹 申請(qǐng)人:汕頭大學(xué), 汕頭輕工裝備研究院