Сверхпроводящий измеритель перемещений

(5)5 (3 01 САН а 7 а:ж;.:,;,;ДЗОТЕ 2 змерительшение динаснижения жесткости перемещеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 121) 4775669/28(71) Московский государственный педагогический институт им, В,И, Ленина(56) Брагинский В,БМанукин А,Б. Измерение малых сил в физических экспериментах, МНаука, 1974, 151 с.Елфимов С,ВКрысанов В,А., Руденко В,Н. Радиочастотный сквид в измерителе малых механических колебаний, М 1987, с.5 (Препринт, физический ф-т, МГУ;Р 32/87).(54) СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ(57) Изобретение относится к иной технике и имеет целью улучмических характеристик путемвходной электромагнитнойсверхпроводящего измерителя Ж 1755032 А 1 ний на сквиде, Измеритель содержит первичный индуктивный преобразователь 1 перемещения, катушка 2 которого соединена последовательно с обмоткой 3 прямой передачи информационного сигнала, индуктивно связанной с входным криогенным датчиком 4 магнитного потока сквида, Контур обратной связи, охватывающий сквид, включает в себя обмотку 7 отрицательной обратной связи, индуктивно связанную с дополнительной сверхпроводящей обмоткой 9, которая включена последовательно с катушкой 2 преобразователя 1 и с обмоткой 3 сверхпроводящего трансформатора магнитного потока. Благодаря этому реализуется режим нуль-индикатора потоку в данном трансформаторе, что существенно снижает сигнальную вариацию обратного силового воздействия измерителя, а следовательно, и Ж его входную электромагнитную жесткость. (1 ил,5 10 15 20 25 30 40 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в точном приборостроении, в акселерометрах и схемах регистрации малых силовых воздействий.Известны измерители механических перемещений на сквидах, являющихся сверхчувствительными магнитометрическими приборами, используемыми, например, для регистрации возмущений массивных пробных тел, охлажденных до криогенных температур.Входным сигналом сквида является вариация магнитного потока в его замкнутом сверхпроводящем контуре, В сквиде постоянное магнитное поле может создаваться его сигнальными катушками при протекании через них незатухающего тока. Эти катушки представляют. собой однослойные спиральные обмотки, расположенные с зазором по обе стороны от перемещающейся сверхпроводящей пластины (или пробного тела). Зависимость индуктивностей обмоток от зазоров вследствие эффекта экранирования приводит к изменению выходной информационной ЭДС.Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является сверхпроводящий измеритель перемещений, содержащий первичный йндуктивный преобразователь перемещения, имеющий хотя бы одну выходную катушку индуктивности, подключенную к этой катушке обмотку прямой передачи информационного сигнала и индуктивно связанный с этой обмоткой измеритель вариаций магнитного потока, выполненный в виде сквида, который включает в себя входной криогенный датчик магнитного потока, присоединенный к нему блок линейного преобразования потока в электрическое напряжение и подключенный к его выходу блок отрицательной обратной связи с присоединенной на его выходе обмоткой обратной связи; Первичный измерительный преобразователь перемещений может иметь одну или несколько выходных сверхпроводящих катушек индуктивности, находящихся"в постоянном магнитном поле значительной напряженйости. Эти катушки могутбытьсоединены последовательно или параллельно и в обобщенном представлении могут быть заменены бдной результирующейкатушкой индуктивности. Катушки первичного преобразователя, сбединенные со сверхпроводящими обмотками прямой передачи информационного сигнала и образующие сверхпроводящий трансформатор магйитнбгб пбтока, создают сигнальный магнитный поток в контуре криогенного(сверхпроводящего) датчика сквида.Недостатком данного измерителя перемещений является высокая входная электромагнитная жесткость, и репятствующая его применению в наиболее чувствительных устройствах для регистрации механических величин.Целью изобретения является улучшение динамических характеристик путем снижения входной электромагнитной жесткости измерителя перемещений при сохранении его чувствительности,Для достижения поставленной цели известный сверхпроводящий измеритель перемещений снабжен дополнительной сверхпроводящей обмоткой, которая включена последовательно с катушкой индуктивности первичного преобразователя и с обмоткой прямой передачи информационного сигнала и индуктивно связана с обмоткой отрицательной обратной связи.На чертеже представлена блок-схема сверхпроводящего измерителя перемещения,Измеритель содержит пассивный первичный индуктивный преобразователь 1 перемещений, выходная катушка 2 индуктивности которого соединена последовательно с обмоткой 3 прямой передачи информационного сигнала, находящейся в индуктивной связи с контурами криогенного датчика 4 сквида и с дополнительной сверхпроводящей обмоткой 9, индуктивно связанной с обмоткой 7 отрицательной обратной связи. Электрическая функциональная схема стандартного сквида включает в себя входной криогенный датчик 4 магнитного потока, присоединенный к нему блок 5 линейного преобразования вариаций сигнального магнитного потока в вариацию электрического напряжения и блок 6 отрицательной обратной связи с подключенной на его выходе обмоткой 7 обратной связи, Обмотка 7, на которую не накладывается требование сверхпроводимости, индуктивно связана с дополнительной сверхпроводящей обмоткой 9. Элементы 1-4 сквида расположены внутрй криостата 8 полностью, блоки 5,6 - частично,Измеритель работает в режиме нуль-индикатора для вариаций тока 1 х, протекающего в замкнутой цепи, образованной катушкой 2 преобразователя и обмотками 3, 9. Магнитный поток, создаваемый контуром отрицательной обратной связи, которая охватывает сквид, компенсирует информационный поток первичного преобразователя 1, Уменьшение сигнальных вариаций этого1755032 тока приводит к снижению обратного динамического влияния измерителя.Математическое описание работы устройства базируется на системе уравнений: связи, охватывающем сквид, Большая глубина обратной связи ф 1), необходимая для расширения диапазона измерений, автоматически обеспечивает значительное 5 снижение входной электррмагнитной жесткости.Формула изобретения Сверхпроводящий измеритель перемещений, содержащий пассивный первичный индуктивный преобразователь перемещения, имеющий хотя бы одну выходную катушку индуктивности, подключенную к этой катушке обмотку прямой передачи информационного сигнала и индуктивно связанный с этой обмоткой измеритель вариаций магнитного потока, выполненный в виде сквида, который включает в себя входной криогенный датчик магнитного потока; присоединенный к нему блок линейного преобразования потока в электрическое напряжение и подключенный к его выходу блок отрицательной обратной связи с присоединенной на его выходе обмоткой обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с целью улучшения динамических характеристик путем снижения входной электромагнитной жесткости при сохранении чувствительности, он снабжен дополнительной сверхпроводящей обмоткой, которая включена последовательно с катушкой индуктионости первичного преобразователя и с обмоткой прямой передачи информационного сигнала и индуктивно связана с обмоткой отрицательной обратной связи,с. Х+Х(Ь+ 1 х+1 д)+ Мос 1 ос - О,Ч= а(Мх 1 х+ Фй),ос = И 10 где Х - регистрируемое перемещение; Е - коэффициент передачи первичного преобразователя: 4 - индуктивность катушки 2; .х - индуктивность обмотки 3; ц - индук тивность обмотки 9, Мос - взаимная индук- . тивность обмоток 7 и 9; ос - ток обратной связи (вариационная компонента); Мх - взаимная индуктивность между обмоткой 3 и контуром криогенного датчика; Фи - шумо вой поток сквида; Ч- напряжение на выходе блока 5; а и Я - коэффициенты передачи блоков 5 и 6 соответственно,Совместное решение этих уравнений приводит к следующему выражению для 25 входной электромагнитной жесткости Кэ измерителя: 30 где Р коэффициент+ Мос а Мlй 4 + -х усиления в замкнутом контуре обратнойСоставитель В;КрысановТехред М.Моргентал Корректор И,ШуллаРедактор О.Спесивых Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2882 : ТиражПодписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5