基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种数据采集及分析领域，特别涉及一种基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统及方法。

背景技术

磁是生活中一种常见的物理量，它在地球物理、军事、材料科学以及医学等上面都有很大的应用，如地质勘探、地磁导航与反潜、金属材料探伤和心脑磁等的应用。目前极弱磁场的测量得到科研人员的极大关注。随着极弱磁场测量环境的需要，磁屏蔽舱结合主动补偿线圈是提供一个极弱磁场环境的主要方法之一，该方法能使磁屏蔽舱内剩余磁场低至几纳特，但要利用磁屏蔽舱内极低磁场环境，不仅要考虑剩余磁场的大小，也需要考虑剩余磁场的波动性。

目前检测磁屏蔽舱内剩余磁场波动性的方法是将测磁传感器测量的剩余磁场信号接入示波器进行剩余磁场信号采集和分析，但使用示波器采在数据采集和分析时比较受限，能分析的数据比较少，没有延展性，往往需要对数据进行二次处理，因此，研究一种可以灵活、方便采集和分析磁屏蔽舱内剩余磁场波动性及其他剩余磁场参数的方法具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统及方法，其能简单、灵活地对磁屏蔽舱内剩余磁场信号波动进行分析的基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统，同时还提供了使用本发明基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统进行数据采集的方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统，包括电压源、三轴磁通门传感器、USB-6210数据采集卡和上位机，所述电压源与三轴磁通门传感器连接，所述三轴磁通门传感器与USB-6210数据采集卡连接，所述USB-6210数据采集卡与上位机的USB接口连接；

所述三轴磁通门传感器用于采集磁屏蔽舱内剩余磁场信号并将剩余磁场信号转换为电压模拟信号传送给USB-6210数据采集卡；

所述USB-6210数据采集卡用于接收三轴磁通门传感器发送的已转换成电压的模拟信号并将该模拟信息转换为数字电压信号发送至上位机上；

所述上位机用于接收并储存USB-6210数据采集卡传送的数字电压信号，同时对接收到数字电压信号进行处理分析，得到磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场波动图、磁屏蔽舱内总的剩余磁场波动图、磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场功率谱分析图、磁屏蔽舱内总的剩余磁场功率谱分析图、磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场信号与电压信号之间对应关系图中的一个或多个。

进一步地，所述电压源输出的+12V与三轴磁通门传感器的+12V端连接，所述电压源输出的-12V与三轴磁通门传感器的-12V端连接，所述电压源的接地端与三轴磁通门传感器的接地端连接，所述三轴磁通门传感器的X轴输出端与USB-6210数据采集卡的模拟输入AI0连接，所述三轴磁通门传感器的Y轴输出端与USB-6210数据采集卡的模拟输入AI1连接，所述三轴磁通门传感器的Z轴输出端与USB-6210数据采集卡的模拟输入AI2连接，所述三轴磁通门传感器的接地端与USB-6210数据采集卡的模拟AI GND连接，所述USB-6210数据采集卡通过PCI数据总线与上位机连接。

本发明还提供一种基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统的检测方法，使用如上所述的基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统进行数据采集，按以下步骤进行：

Step1：打开上位机，将上位机内程序初始化后，执行Step2；

Step2：配置上位机和USB-6210数据采集卡的采集端口，之后执行Step3；

Step3：上位机判断USB-6210数据采集卡是否接入上位机，若是，则执行Step4，否则重新执行Step2，直到上位机与USB-6210数据采集卡连接成功；

Step4：上位机尝试获取USB-6210数据采集卡发送的数字电压信号，若上位机成功获取USB-6210数据采集卡发送的数字电压信号且各相应部件状态信息正常，则执行Step5；若上位机未成功获取USB-6210数据采集卡发送的数字电压信号，或者上位机成功获取USB-6210数据采集卡发送的数字电压信号但各相应部件状态信息不正常，则上位机报错并重新执行Step2；

Step5：上位机的USB接口实时接收并储存USB-6210数据采集卡发送的数字电压信号，并对接收到的信号进行信号调理，信号调理步骤包括信号放大、带阻滤波、低通滤波和数值转换等的一种或多种信号调理步骤；上位机再将调理后的信号进行分析，最后得到磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场波动图、磁屏蔽舱内总的剩余磁场波动图、磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场功率谱分析图、磁屏蔽舱内总的剩余磁场功率谱分析图、磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场信号与电压信号之间对应关系图中的一个或多个，直至上位机的USB接口与PCI数据总线断开，此时上位机程序复位。

有益效果：

本发明的基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统及方法，结构简单，可同时绘制剩余磁场不同方面信息关系图，可直观显示数据，能实时显示磁屏蔽舱内剩余磁场波动情况，检测磁屏蔽舱内的工作环境，为技术人员利用磁屏蔽舱进行作业时提供判断及改进的依据。相对于示波器观察剩余磁场波动信号而言，能任意修改上位机参数、更加灵活，且有扩展空间。

附图说明

结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更好地理解本发明以及容易得知其中伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，其中：

图1为本发明的基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统的结构框图；

图2为本发明的信号处理流程图；

图3为本发明的上位机程序执行示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1：

如图1所示，本发明的基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统包括电压源1、三轴磁通门传感器2、USB-6210数据采集卡3和上位机4，所述电压源1与三轴磁通门传感器2通过+12V电源线5、-12V电源线6和模拟接地线7连接；所述三轴磁通门传感器2的X轴输出端与USB-6210数据采集卡3的模拟输入AI0端口连接，所述三轴磁通门传感器2的Y轴输出端和USB-6210数据采集卡3的模拟输入AI1端口连接，所述三轴磁通门传感器2的Z轴输出端和USB-6210数据采集卡3的模拟输入AI2端口连接，所述三轴磁通门传感器2的模拟接地端和USB-6210数据采集卡3的模拟接地端连接；所述USB-6210数据采集卡3与上位机4的USB接口通过PCI数据总线8连接。

所述三轴磁通门传感器2用于采集磁屏蔽舱内剩余磁场信号并将剩余磁场信号转换为模拟电压信号传送给USB-6210数据采集卡3。

USB-6210数据采集卡3用于接收三轴磁通门传感器2发送的已转换成模拟电压信号并将该模拟电压信息转换为数字电压信号发送至上位机4上；

上位机4用于接收并储存USB-6210数据采集卡3传送的数字电压信号，同时对接收到数字信号进行处理分析，得到磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场波动图、磁屏蔽舱内总的剩余磁场波动图、磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场功率谱分析图、磁屏蔽舱内总的剩余磁场功率谱分析图、磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场信号与电压信号之间对应关系图中的一个或多个。

实施例2：

如图2，图3所示，本发明的基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测方法，使用如实施例1所述的基于LabVIEW的磁屏蔽舱内剩余磁场波动检测系统进行数据采集，按以下步骤进行：

Step1：打开上位机，将上位机4内程序初始化后，执行Step2；

Step2：配置上位机4和USB-6210数据采集卡3的采集端口，之后执行Step3；

Step3：上位机4判断USB-6210数据采集卡3是否接入上位机4，若是，则执行Step4，否则重新执行Step2，直到上位机4与USB-6210数据采集卡3连接成功；

Step4：上位机4尝试获取USB-6210数据采集卡3发送的数字电压信号，若上位机4成功获取USB-6210数据采集卡3发送的数字电压信号且各相应部件状态信息正常，则执行Step5；若上位机4未成功获取USB-6210数据采集卡3发送的数字电压信号，或者上位机4成功获取USB-6210数据采集卡3发送的数字电压信号但各相应部件状态信息不正常，则上位机4报错并重新执行Step2；

Step5：上位机4的USB接口实时接收并储存USB-6210数据采集卡3发送的数字电压信号，并对接收到的信号进行信号调理，信号调理步骤包括信号放大、带阻滤波、低通滤波和数值转换等的一种或多种信号调理步骤；上位机4再将调理后的信号进行分析，最后得到磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场波动图、磁屏蔽舱内总的剩余磁场波动图、磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场功率谱分析图、磁屏蔽舱内总的剩余磁场功率谱分析图、磁屏蔽舱内三轴方向剩余磁场信号与电压信号之间对应关系图中的一个或多个，直至上位机4的USB接口与PCI数据总线8断开，此时上位机程序复位。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。