Магнитометр для измерения низкочастотных магнитных полей

(56) 1, Афанасьев Ю. А. и др. Средства измерения параметров магнитного поля, Л.,(34)(Я) МАГНИТОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯНИЗКОЧАСТОТНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ,содержащий магнитомодуляционный датчик,.в котором обмотка возбуждения соединенас генератором возбуждения, измерительнаяобмотка подключена к входу избирательного госудАРственный номи по делАм изоБРетений ОПИСАНИ Н АВТОРСКОМУ усилителя, а компенсирующая обмотка соединена с выходом интегрирующего звена, синхронньш детектор, сипильный и управляющийвходы которого подключены к выходам избирательного усилителя и генератора возбуждепия соответственно, а выход подключенк входу интегрирующего звена, и дифференцирующее звено, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстродействияи помехозащнщенности, в него дополнительновведен усилитель-формирователь, а в магнитомодуляционный датчик введена вторая компенсирующая обмотка, подключенная к выходудифференцнрующего звена, постоянная времени которого равна постоянной времени интегрирующего звена, вход дифференцируюшегозвена подключен к выходу синхронного детектора, а выход - к входу усилителя-формиро.вателя.Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для регистрации вариаций магнитного поля Земли.Известен феррозондовый магнитометр полного поля, содержащий датчик магнитного ноля,генератор возбуждения, избирательный усили-,тель, синхронный детектор, оконечный усилитель, пороговое устройство, реверсивныйсчетчик, дешифратор, генератор опорногонапряжения и генератор тока. В таком магиитометре измеряемый магнитный поток встержне компенсируется магнитными потоками,создаваемыми обмоткой компенсации датчика(ступенчато), а нескомпенсированный остаток -обмоткой обратной связи плавно), При 15этом суммарный поток в стержне датчикаравен нулю, что позволяет обеспечить егопредельную чувствительность 13.Однако такой магнитометр сложенпо аппаратурной реализации и недостаточно 20точен при нестабильности генератора опорного напряжения.4Известен также низкочастотньш магнитометр, содержащий измерительную обмоткумагнитомодуляционного датчика, обмотка: 25возбуждения которого соединена с генератором возбуждения, избирательный усилитель,через синхронный детектор и интегрирующеезвено соединенный с обмоткой компенсашн 1,последовательно соединенные диффереццирующее звено и одновибратор. Уменьшениевремени переходного процесса при включениимагнитометра достигается за счет отключенияемкости интегратора ца это время 12Однако быстродействие его низко, что35приводит к длительным переходным процессам и нарушению его работы при перегрузках и импульсных помехах,Целью изобретения является повышениепомехозащищенности и быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в магнитометр для измерения низкочастопиах магнитных полей, содержащий магнитомодуляционный датчик, в котором обмотка возбуждения соединена с генератором воэбужде ния, измерительная обмотка подключена к входу избирательного усилителя, а компец. сирующая обмотка соединена с выходом чнтегрирующего звена, синхронный детектор, сигнальный и управляющий входы которого подключены к выходам избирательного усилителя и генератора возбуждения соответст. венно, а выход подключен к входу интегри. рующего звена, и дифференцирующее звено, дополнительно введен усилитель.формирователь 55 а в магнитомодуляционный датчик введена вторая компенсирующая обмотка, подключенная к выходу дифференцируюшего звена,постоянная времени которого равна постоян. ной времени интегрирующего звена, вход дифференцирующего звена подключен к выходу синхронного детектора, а выход к входу усилителя-формирователя.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство состоит иэ магнитомодуляционно. го датчика 1 с обмотками возбуждения 2, измерительной обмоткой.З, и компенсирующими обмотками 4 и 5, подключенного к обмотке возбуждения генератора возбуждения 6, избирательного усилителя 7, последовательно соединенных синхронного детектора 8 и интегрирующего звена 9, дифференци-. рующего звена 10, подключенного к выходу синхронного детектора, входы которого связаны с выходами избирательного усилителя 7 и генератора возбуждения 6, и усилителя- формирователя 11.Магнитометр работает следую 1 цим образом., В магнитомодуляционном феррозондовом датчике 1 обмотка возбуждения 2 соединена с генератором возбуждения 6. С.измерительной обмотки 3 сигнал поступает на избирательный усилитель 7, настроенный на вторую гармонику сигнала возбуждения. Далее с выхода усилителя 7 сигнал второй гармоники, пропорциональный напряженности магнитного поля, поступает на сипильный вход синхронного детектора 8, к управляющему входу которого подводится управляющее напряжение от генератора б. Продетектированцьш входной сигнал поступает на интегрирующее звено 9, выход которого подключен к первой компенсирующей обмотке 4 датчика 1. Этот же сигнал с вы. хода детектора 8 поступает на дифферецщюрую. щее звено 10, вьгод которого подключен к второй компенсирующей обмотке 5 и к входу уснлителя-формирователя 11, который опреде. ляет общий коэффициент передачи магнито. метра.Постоянная времени интегрирующего звена 9 и дифференцирующего звена 10 выбираются. одинаковыми и равными заданной нижней частоте исследуемого частотного диапазона 1, Это приводит к тому, что составляющая сигнала с частотой нике 1 и поступает на компенсирующую обмотку 4 датчика 1 и компенсиру."т эту составляющую магнитного пото. ка в сердечнике, вызванного внешним полем. Составляющая входного сигнала с частотойвыше 1 проходит через дифференцирующеезвено 10 и через компенсирующую обмотку 5компенсирует высокочастотную составляющуюмагнитного потока в сердечнике. Благодаряналичию постоянно подключенного дифферен.цирующего звена повышается быстродействиевсего магнитометра, снижается время переход.. Составитель А, ГуськовТехред ЛМикеш Корректор О. Луговая Редактор М. Недолуженко Тираж 7:10ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д; 4/5 Заказ 9788/40 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3 1132ного процесса и повышается помехоустой.чнвость прй импульсных помехах. Равенствопостоянных времени звеньев позволяет болеечетко задавать частоту раздела и выравниватьчастотную передаточную характеристику устройства. Все это улучшает метрологическиепараметры магнитометра,Таким образом, введение усилителя-форерователя и второй компенсирующей обмотки 269 4выгодно отличает предлагаемый магнитометрот известных, поскольку он имеет высокоебыстродействие, сохраняющееся не только вмомент включении, но и в течение всеговремени работы магнитометра, а также быстровосстанавливает работоспособность при импуль.сных помехах большой амплитуды. Последнееособенно важно для автономных объектов сдйстанцнонным или программным управлением.