刘梦欣， 李锦明， 成乃朋， 成雅丽

(中北大学 仪器与电子学院，太原 030051)

0 引 言

随着电磁发射技术的飞速发展，人们对电磁发射系统的可控性和稳定性提出了更高的要求。电磁设备发射过程中产生的低频强磁场会对电源系统和控制系统造成严重的干扰[1-2]，如何精准、实时地获取电磁炮发射过程中磁场数据，是研究电磁发射过程中磁场特性，提高电磁发射设备稳定性和可控性亟待解决的问题。目前国产的磁场测量仪器精度普遍偏低，进口仪器价格昂贵，且大多数系统只能测量一维磁场或者二维磁场，空间三维磁场分布情况需要通过多次测量和复杂的数据处理才能得到，无法实现快速准确的测量[3-4]。

本文设计的三维矢量磁场测量仪通过使用具有差分对称结构的点式探头，设计模值运算电路，完成空间点三维磁场强度大小的实时测量，通过AD转换模块将X、Y、Z方向的磁场分量转换为数字分量由FPGA完成数据处理，得到测量点的方向角。相对于传统的磁场测量仪，该三维矢量磁场测量仪稳定性好、测量精度高，既能测量空间点的磁场强度大小，又能判断测量点的方向，可广泛应用于磁场监测与控制领域。

1 三维矢量磁场测量原理

三维空间任意点的磁场强度B可以分解成3个相互垂直的分量Bx、By、Bz，如图1所示，且满足：

(1)

(2)

式中：|B|为磁场强度B的模值;θ、γ、β分别为磁场强度B的方向角。采用差分对称点式探头获取X、Y、Z方向的磁场强度分量Bx、By、Bz后，即可求得测量点空间三维磁场强度大小|B|与方向角θ、γ、β。……