Устройство для измерения магнитного поля

(11); 448405ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубпик 61) Зависимое от авт. свидетельства -22) Заявлено 23.03. 73 (21)189524448 10осударстоенный комитетСовета Министроа СССРоо делам изооретенийи открытий 53) УИК 621,317 ,421(088.8 публиковано 30. 10.ЖБюллетень ванин описания 25.П,та опубли) Заявитель 54) УСТРОЙ ТВ ГО ПОЛЯ ИЗМЕР Изобретение предназначено для измерения постоянных и медленно изменяющихся махнигных полей.Известна схема измерителя ,махнитнохо поля с автоматической стабилизацией крутизны преобразования, содержащая датчик Холла с управляемым источником пигания, измерительный усилитель, избирательный фильтр, корректйрующии конгур, усилитель сигнала рассоХласования, синхронный детектор с фильтром низких частот и генерагор пробноХо сигнала, в который 15 для стабилизации крутизны амплитудной характеристики используется пробныи гармонический сигнал,однако в такой схеме коэффициент преобразования Хенератор ной катушки пробного сигнала зависит от маХнигной проницаемостиерромахнитной окружающей средынапример,при измерении поля в зазоре электромаХнита), что влияет на точность измерейия. Целью изобретения является повышение точности измерения.Эта цель в предлагаемом уст-. ройстве достигается посредсгвом дополнительного введения. в схему измерительной катушки, махнитносвязанной с хенераторйой, Ситнал этой кагушки, несущии инрмацию о магнитной йроницаемости среды, после соответствующехо преобразования используется для компенсации возмущающего воздействия.На фих.1 представлена блоксхема предлахаемохо устройства; на фих,2 - структурная схема; йа фиХ.З - временные диаХраммы.Устроисгво содержит дагчик 1 Холла, измерительныи усилитель 3, управляемый источник 3 питания, хенерагор 4 синусоидальнохо найряжения, Хенерагорную катушку 5, зталойный резистор 6, избирательный фильтр 7, корректирующий контур 8, усилитель 9 сигнала рассоХласования, синхронный детектор 10 с фильтром низких частот и из448405 мерительную кагушку 11.На датчик Холла воздейсгвуют совместно измеряемое поле бм и поле 6 пробного сигнала, созда,ваемое генератором пробного сихна ла, состоящим из генератора 4 си 10 15 20 35 40 50 55 нусоидального напряжения и хенераторной катушки 5, включенной последовательно с эталонным резисгором б. Часгота пробного сигнала выбираегся досгагочно высокой (несколько сотен Херц), Поскольку измеряемое поле являегся посгоянным или медленно изменяющимся сихналом, то спекгры пробного и измеряемого полей различны,Дагчик Холла пигаегся от управляемого источника 3 постоянного тока.Сосгавляющая выходного сигнала О 1 измеригельного усилителя, пропорциональная измеряемому полю 8 ,измеряегся регисгрирующим прибором, а напряжение 0, пропорциональное полю Во пробного сигнала, выделяется избирагельным фильгром 7, насгроенным на часготу пробного сигнала.С целью обеспечения требуемых динамических свойсгв системы, в схему введен пассивный корректирующий контур 8, выходной сиХнал Оз когорого сравнивается с напряжением О, , пропорциональным току возбужденйя генерагорной катушки. Возникающий в резульгаге с авнения сигнал рассогласования =Ц-У после усиления усилигелем 3 и дегектироьания синхронным дегекгором 10, управляемым от генерагора пробнохо сигнала, поступает в виде напряжения ОБ на вход управляемого исгочника 3 тока. Стабилизация амплигудной характерисгики преобразования осущесгвляегся путем авгоматическои подстройки величины тока 1 р пигания датчика Холла пропорционально отклонению коэффициента преобразования измерительного тракта от заданного значения.Для компенсации возмущающего воздейсгвия, обусловленного влиянием ферромагнигной окружающей среды, в схему введена измеритель. ная кагушка, магнигно-связанная с генерагорйой, образующая с последнеи воздушйый трансформатор. Консгрукгивно воздушный трансформатор выполнен в виде цилинпрической катуни, равномерно намотанной на каркас двойным проводом 4в среднем сечении которой расположен датчик Холла. Эти элементы являюгся сосгавной часгью измерительного зонда.Сигнал У, измерительной катушки, связанный с током 1 генераторной катушки и возмущением,и выражениемсйиг Жала хде,д. - огносительная магнитная проницаемость среды;,ио - магнитная йостоянная;Ю, - соогветсгвенно площадь сечения и длина катушки;Ф(- число витков соогвегственно генераторной и измеригельной кагушексравнивается с напряжением О пропорциональным току возбужденйя генераторной катушки.Выделенный при этом сигнал рассогласования В Ро= Уц - Оф вдитаегся из выходного напряжения у датчика Холла, также содержащего составляющую КД пропорциональную ,ф.Настройка схемы состоит в д выравнивании напряжений У, и У при отсугсгвии ферромагнигной среды (Р=1), осущесгвляемая регулировкой резисгора б. Тогда пРи наличии ферромагнитной среды Ж 1) сосгавляющая входноХо сИГнала Измерительного усилителя, пропорциональная возмущающему воздействию, будет пракгически равна нулю.Для определения условий компенсации возмущения рассмотрим сгрукгурную схему, приведенную на фиг.3, где Ф 1, йlр КК- передаточные функции и коэрфйциенты преобразования обозначенных на схеме координат системы, Остальные обозначения прежние.Сигнал, дейсгвующий на входе измерительного усилителя, будет равен(/= кк (ВфФи 4 о).М фа-/о) / о= = Кх Вифо 1 о+Рф(к аои и и=КВ .КД+С. тгде а= = Кжх-м)огкуда слепует, что для достижения абсолютной инвариантности (независимосги) координаты У от возмущениу Ы необходимо и достаточно, чтобы передаточная функция бытощ;ественно равна нулю, т,е.=-О. Хогда условие компенсации будет выполнимо при Ыр = К)(, т.е. коэффициенты преобразованйя йзмеригельной катушки и датчика Холла4484055 диненные эталонными резистор и гедолжны быть, равными. нераторную катушку, о т л и ч а юПРЦ 9 ВТ ИЭОБРЕГЕЕф щ е е с я тем, что, с целью поустройсгво для измерения маг- вышения точности измерения, оно нитного полд, содержащее датчик , 5 снабжено второй катушкой, магнит- Холла с управляемым источником но-связанной с генераторйой, копитания, измерительный усилитель торая включена между точкой соеизбирательный фильтр, коррекгиру- динения генераторной катушки с ющий контур, усилитель сигнала эталонным резистором и входным , рассогласования, синхронный де о зажимом измерительного усилителя, тектор с фильтром низких частот . а холловский электрод датчика и источник переменного тока, на- Холла соединен со вторым контакрруженный на последовательно сое- том эталонного резистора.и и8,2