Способ измерения параметров магнитного поля

,8010 ОСУДДРСТВЕ ПО ДЕЛДМ ИЗ Р НИ К АВТОРС л З ЫЙ КОМИТЕТ ССС ОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Авторское свиде М 819761, кл.01 Р 332. Афанасьев Ю.В. и др. С ния параметров магнитного Энергия, 1979, с. 79-8 тельство СССР /02, 1980. редства измер(54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕ МЕТРОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ на перемагничивании ферромаг дечников и выделении из вих сигнала четъой гормоники пере щего поля, о т л и ч а ю ш и тем, что, с целью повышения измерения, осуществляют стро выкодной ЭДС, начало стробир его продолжительность определ ловия максимального отноше того сигнала четной гармоники НИЯ ПАРАоснованны нитньа серодной ЭДС магии чива Вся точности бирование ования и яют из с ния )помянук шуму.. 1038Изобретение относится к измерительной технике и может быть использованодля измерения параметров магнитного поля, например, в геофизике для проведепа 1мвгниторвэведочных работ, в медицинедля диагностики и лечения, при исследова,нии.магнитных попей в космическом пространстве и т,д.Известен способ измерения параметровмагнитного полл, основанный на определе нии амплитуды второй гармоники воэбркдаюшего поля 1 3В данном способе выделяют нечетнуюгармонику возбЯкдаошего поля и формируют сигнал отрицательной обратной связи 15путем демодуляции нечетной гармониивместе с пр 1 лле 1 аюшим к ней шумовымспектром,Однако данный способ не искпточаетвлияние на результат измерения параме 3 сров магнитного поля магнитного шума,обусловленного эффектом Баркгаузена(шум Баркгаузена) так как последнийвблизи первой и второй гармоник возбуждающего поля не коррелирован, что приводит к снижению точности измеренияпараметров магнитного поля,Известен также способ измерения параметров магнитного поля, основанныйНа перемагничивании ферромагнитных сер- З 0дечников и выделении из выходной ЭДСсигнала четной гармоники перемагничивающего поля 2 ,Недостатком известного способа является низкая точность измерения парвмет- З 5.ров магнитного поля, обусловленная влиянием шума Баркгаузена, так как сигнапчетной гармоники выделяют непрерывнопри перемагничивании ферромагнитных сердечников, следовательно, мешающее дейст. 40вие будет оказывать средняя эа периодперемагничивания мощность шума Баркгаузенв, что и снижает точность измеренияпараметров магнитного поля.Бель изобретения - повышения точностиизмерения параметров магнитного поля.5Бель достигается тем, что согласноспособу измерения параметров магнитногополя, основанному на перемвгничиввнииферромагнитных сердечников и выделении. из выходной ЭДС сигнала четной гармоники перемагничиваюшего поля, осуществляют стробирование выходной ЭДС, началостробирования и его продолжительностьопределяют иэ условия максимального отношения упомянутого ригнала четной,гароник к шуму.Такое стробирование позволяет выделитьиз выходной ЭДС сигнал четной гармо 841 2ники при одновременном уменьшении шумов Баркгауэена, что повышает точностьизмерения параметров магнитного поляпредлагаемым способом,На фиг. 1 даны временные диаграммыработы устройства, реалиэукацего способ;на фиг. 2 - блок-схема устройства;Сигнал четных гармоник, несущий информацию об измеряемом поле (фиг. 1),пропорционален производной по времениот дифференциальной магнитной проницаемости ферромагнитных сердечников. Интервалвремени, в течение которого образуетсяинформация об измеряемом магнитном поле, меньше периода перемагничивающегополя. В то же время мощность шумаБаркгаузена максимальная при наибольшемзначении дифференциальной магнитной проницаемости и минимальна при ее наименьшем значении, поэтому стробированиевыходной ЭДС в интервалах времени образования сигнала четных гармоник увели.чивает отношение сигнала к шуму за счетуменьшения средней эа период перемагничивания мощности шума Бвркгауэена, чтоповышает точность измерения параметровмагнитного поля,При перемагничивании ферромагнитныхсердечников с дифференциальной магнитнойпроницаемостью М полем Н ( Ф. ) проницаемость М становится периодическойфункцией времени М (Цс периодом в дввраза меньшим периода перемагничиваюшегополя Н (т, ). Процесс церемагничиванияферромагнитных сердечников сопровождается шумом Баркгвуэенв которому в выходной ЭДС соответствует составляющаяЕ ш ( Ь ), П ри наличии измеряемого(внешнего) поля В в выходной ЭДСпоявляется составлявшая сигнала четных гармоник е (Во1). После стробирования выходной ЭДС, состоящейиэ е (В 0, т ) и е ( Ф), импульсами0 т ( ), получаем сигнал четных гармоник е(В Е) и шум Баркгаузенаеш ( 1) при этом начало стробированияС, 1 и длительность стробирования 1,ь 2Определяем из условия максимапь"ного отношения сигнала выделяемой четной гармоники к шуму. Сигнал четных гармоник е (В, Ь), несущий информациюоб измеряемом поле, пропорционален про- .изводной по времени от М ( Ь) и егодлительность соствйляет часть периодаперемагничиввюшего поля. В то же времяе (1 ) максимальная при наибольшем зна.чении Мд () и минимальна при наименьшем значении М; (Ф ) а в интервалахвремени образования е (В о, ) значение3 103 М ЭДС шума Баркгаузена еш( Ь) находится между ее максимальным и минималь ным значениями. Осуществляя стробирование выходной ЭДС в интервалах времени возникновения сигнала четных гармоник е (В,Ф ), тем самым улучшают отноше ние сигнала выделяемой:четной гармоники к шуму эа счет уменьшения средней эв период перемагничиввния мощности шума Баркгаузенв, Это приводит к ловы- а шению в 3-5 раэ точности измерения параметров магнитного поля но сравнению с известным.На фиг, 1 обозначены: М(Н) - дифференциальная проницаемость как функция поля; Н ( 1 ) - попе, перемагничивающее ферромагнитные сердечники; М() - дифференциальная магнитная проницаемость квкфункция времени; е. ( ) - ЭДС шума Баркгаузенв; .е (Во,) - сигнал четО ных гармоник при наличии измеряемого . поля Во, О. р ( ) - стробирукицие импульсы; е ( 4 ) и е 1(Вс,1) - ЭДС шума Баркгаузена и сигнала четных гармоник после стробирования,Устройство (фиг. 2) состоит из фер-розонда 1., стробирукацего блоке 2, первый вход которого подюпочен к выходу феррозонда 1, синхронного детектора 3, первый вход которого подключен к блоку 2, а выход к первому входу феррозонда 1 и к входу регистрирукицего прибора 4, блок 5 формирования. эадеркки и длительности стробирукзцих импульсов, выход ко- З 5 торого подключен к второму входу блока 2, генератора 6, выход которого подключен к входу блока 5 н к.вторым входам ррозонца 1 и синхронного детектора, 3.40 41 4Предлагаемый способ осуществляетсяпри помощи этого устройства спедуквцимобразом,Генератор 6 вырабатывает переменныйток основной частотыы:И(Т для перемвгничивания ферромагнитных сердечников фер.роэондв 1. Одновременно генератор 6 вырабатывает напряжение, управляквцее.работой блока 5, Выходная ЭЙС с феррозонда 1, содерквщая сигнал о значении индукции Во магнитного поля и шум Баркгауэена, поступает нв первый вход блока 2, нввторой вход которого поступают стробирующие импульсы О . (6) с выхода блока5, который формйруег две периодическиепоследовательности импульсов с длительностями 12, задержанных нв время1 и 62 относйгельно какой-либо выбранной точки перемагничиввкзцего поля Н(1 ),например Н ( ) О. Период каждой последовательности равен половине периодаперемагничивающего поля Н ( 1 ). Сумма этих последовательностей в виде наприжения О . ( 1 ) управляет работой блока2, С выходаблока 2 сигнал е(В, )и шум Бвркгауэена е щ ( В ) поступают на первый вход сийхронного детектора3, на второй вход которого от генератора6 подается опорное напряжение с частотойвыделяемой четной гармоники, Выходнойсигнал с детектора 3 поступает на регисрирукзций прибор 4 и в виде сигнала отрицательной обратной связи на второй:входферрозонда 1.Порог чувствительности, один иэ параметров определяющий точность измеренияданного прибора, составляет 0,015 н.Гп вполосе частот 0-10 ГцПредлагаемый способ позволяет снизить порог чувствитель- .ности, а следовательно, повысить точностьизмерения в 3-5 раэ.1