Устройство для сканирования магнитных полей

)5 6 01 й 33/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. 34хническ в, В,Г,Б й инститчткреев, С.А, ф ительство СС И 27/90, 19 к области магью феррозондоиспользовано в еразрушающем дами,ижение порога авлена структурная последовательн чувствительных М феррозондов, й усилитель 3, деОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ(57) Изобретение относится к области магнитных измерений с помощью феррозондовых приборов и может быть использовано в измерительной технике и неразрушающем контроле магнитными методами. Цель изобретения - снижение порога чувствительности. Устройство содержит последовательно соединенные матрицу 1 чувствительных элементов, включающую М феррозондов, мультиплексор 2, полосовой усилитель 3, квадратурный детектор 4, дифференциальный усилитель 5, аналого-цифровой преобразователь 6, электронную вычислительную Изобретение относитс нитных измерений с помо вых приборов и может быт измерительной технике и контроле магнитными мет Цель изобретения -чувствительности,На чертеже предст схема устройства. Устройство содержит соединеннГые матрицу 1 элементов. включающую мультиплексор 2, полосовомашину 7, первыи регистр 8 и цифроаналоговый преобразователь 9, последовательно соединенные второй регистр 10, аттенюатор 11, усилитель 12 мощности и демультиплексор 13, а также генератор 14 возбуждения и счетчик 15. Первый выход генератора 14 подключен к опорному входу детектора 4, а второй выход - к сигнальному входу аттенюатора 11. Вход регистра 10 подключен ко второму выходу ЭВМ 7, третий выход которой подключен ко входу счетчика 15, выход которого подключен к адресным входам мультиплексора 2 и демультиплексора 13, выходы которого подключены ко входам возбуждения соответствующих феррозондов матрицы . Выход ЦАП 9 подключен ко второму входу дифференциального усилителя 5, Предлагаемая совокупность признаков обеспечивает снижение порога чувствительности при измерении распределения магнитного поля на поверхности контролируемого образца приблизительно на порядок по сравнению с прототипом. 1 ил. тектор 4, дифференциальный усилитель 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, электронную вычислительную машину (ЭВМ) 7, первый регистр 8 и цифроаналоговый преобразователь.(ЦАП) 9. выход которого соединен со вторым входом дифференциального усилителя 5, последовательно соединенные второй регистр 10, вход которого подключен к магистрали ЭВМ 6. аттенюатор 11 усилитель 12 мощности и демультиплексор 13, М выходов которого подключены к соответствующим входам матрицы 1 чувствительных элементов, генератор 14 возбуждения, первый выход которого подключен ко второму входу детектора 4, а второй выход - ко второму входу аттенюатора 11, и счетчик 15, вход которого подключен к магистрали ЭВМ 7, а выход - к адресным входам мультиплексора 2 и демультиплексора 13,Работа устройства начинается с аддитивной коррекции неидентичности элементов матрицы чувствительных элементов. Цель такой коррекции - сформировать в ОЗУ ЭВМ 7 М-мерный массив А, элементы которого а формировали бы на выходе ЦАП 9 такое напряжение, при котором напряжение на выходе АЦП 6 было бы равно нулю (минимально по модулю) при отсутствии магнитного поля в зоне матрицы чувствительныхэлементов, Вначале ЭВМ 7 подключает выход первого феррозонда - матрицы 1 через мультиплексор 2 к измерительному тракту, а его вход возбуждения - к выходу усилителя 12 через демул ьти плексор 13 (и ри этом счетчик 19 установлен в нуль, т.е, в исходное состояние).Измерительный тракт включает полосовой усилитель 3, настроенный на вторую гармонику частоты возбуждающего напряжения, поступающего с первого выхода генератора 14 возбуждения, квадратурный детектор 4 и дифференциальный усилитель 5. Детектор 4 выполнен квадратурным, а в качестве опорных используются два напряжения удвоенной частоты, сдвинутых но фазе на четверть периода тока возбуждения, вырабатываемого генератором 14 возбуждения.Демультиплексор 13 переключается синхронно с мультиплексором 16 и служит для коммутации обмоток возбуждения чувствительных элементов 1-1 - 1-М,После установки в нуль счетчика 15 ЭВМ 7 заносит в регистр 10 код, соответствующий коэффициенту ослабления аттенюатора 11, равному единице, при этом возбуждающее напряжение основной частоты поступает со второго выхода генератора 14 на усилитель 12 и после усиления - на обмотку возбуждения элемента 1-1. и реализует задержку, величина которой зависит от частоты возбуждения элементов 1-1 - 1-М матрицы 1 и при использовании элементов на пермаллоевых сердечниках (частота возбуждения 10 - 20 кГц) составляет, в среднем 0,5 мс, а затем подает на АЦП 6 импульс "запуск" и ждет от него ответного сигнала "конец преобразования", Получив ответный сигнал, ЭВМ 7 анализирует код, соответствующий входному напряжению АЦП 5, и если он не удовлетворяет критерию минимума, то в регистр 8 инкрементируется еди 50 однако при этом синхронно с переключени55 ем феррозондов матрицы 1 ЭВМ 7 заноси; в регистр 8 соответствующие коды из мас 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ница и процесс, описанный выше, повторяется. Если код соответствует критерию минимума, то полученный код регистра 8 заносится в массив А ОЗУ Э ВМ 7, а соответствующий ему код на выходе АЦП 6 заносится в массив ЛОЗУ ЭВМ 7. После этого ЭВМ 7 последовательно увеличивает содержимое счетчика 15, подключая остальные элементы матрицы 7 ко входу измерительного тракта и производя описанные выше действия,После формирования массивов А и д процесс аддитивной коррекции заканчивают и начинают процесс мультипликативной коррекции. При этом чувствительные элементы матрицы 1 вносят в образцовое однородное магнитное поле и производят последовательный опрос чувствительных элементов матрицы 1 при синхронной записи в регистр 8 кодов, хранящихся в массиве А, Таким образом формируют М-мерный массив отсчетов О, получаемый посредством считывания кодов с выхода АЦП 6. Затем, не меняя образцового магнитного поля, устанавливают коэффициент ослабления аттенюатора 11 равным 1,1. При синусоидальной форме волны возбуждения коэффициенты преобразования феррозондов связаны линейной зависимостью с величиной напряженности возбуждающего поля. Изменив коэффициент ослабления аттеню. атора 11 таким образом, чтобы напряженность магнитного поля возбуждения уменьшилась в 1,1 раза, повторяют вышеописанные действия, в результате чего получают в ОЗУ ЭВМ 7 М-мерный массив О После этого ЭВМ 7 вычисляет соответству. ющие коэффициенты д ослабления аттеню атора 11 для каждого феррозонда пс формулед; = 1,1(а - д;)/(В - дд,где р - 1-й элемент массива 0; О - Ы элемент массива О; О - -й элемент масси. ва О; д - -й элемент массива Л, и разме щает их в К-мерный массив 6. Формированием массива О заканчива ется процесс мультипликативной коррек ции и устройство готово к проведеник измерений параметров магнитного поля т.е, к рабочему режиму, В рабочем режимс процесс переключения элементов матриць 1 происходит аналогично другим режимам сива А, а в регистр 10 - соответствующи коды из массива 6. В результате получаю 1 массив отсчетов В, несущий информацик1. оставитель Г,Клитотехнисехред М.Моргентал Редакт ктор Т.Палий аз 3259 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 нно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 роизв об измеряемой характеристике магнитного поля,Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет реализовать мультипликативный способ компенсации неидентичности элементов матрицы 1 и позволяет отстроиться от влияния чувствительных элементов матрицы 1 друг на друга, что позволяет достичь низкой пороговой чувствительности устройства.Формула изобретения Устройство для сканирования магнитных полей, содержащее счетчик и последовательно соединенные матрицу чувствительных элементов, мультиплексор, полосовой усилитель, детектор, дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, электронную вычислительную машину, первый регистр и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к второму входу дифференциального усилителя, причем вход счетчика подключен к второму выходу электрснной вычислительной машины, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью снижения порога 5 чувствительности, в него введены последовательно соединенные второй регистр, аттенюатор, усилитель мощности и демультиплексор, а также генератор возбуждения, при этом чувствительные элементы в матри це выполнены в виде феррозондов, а детектор выполнен квадратурным, выход счетчика подключен к адресным входам мультиплексора и демультиплексора, выходы которого подключены к соответствую щим входам возбуждения феррозондов,опорных вход детектора подключен к первому выходу генератора возбуждения, второй выход которого подключен к второму входу аттенюатора, а вход второго регистра под ключен к третьему выходу электронной вычислительной машины,