Устройство для моделирования задач электромагнитной индукции

(23) ПриоритетОпубликовано 15.09,77. Бюллетень3Дата опубликования описания 14.09.77 1) М. Кл.а С 066 7/48 осударственныи комитет овета Министров СССР по делам изобретений(72) Авторы изооретепня И. П. Мороз, В. М, Кобзова и В. А, Федчиш 171 Заявител Львовский филиал математической физики Института математик АН Украинской ССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИИзобретение относится к аналоговому моделированию и предназначено для решения задач электромагнитной индукции,Известно устроиство для моделирования задач электромагнитнои индукции, содержащее источник гармонических колебаний и проводящую среду, характеризующееся наличием сравнительно большой погрешности при раооте в широком диапазоне частот 1, Из известных устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее преобразователь частоты, один из входов которого подключен к стабилизатору, соединенному с гетеродином, а другой - через контакты реле к датчикам электромагнитного поля, приемно-регистрирующий блок и генератор с подключеннои к нему антенной 2, Ь этом известном устройстве наблюдается дестабилизирующее влияние линии передачи напряжения гетеродина на коэффициент передачи измерительного зонда. Недостаточное согласование линии с нагрузкой, что практически всегда имеет место в широкой полосе частот (перекрытие частот) 10), обуславливает стоячую волну в ней, а следовательно, изменение напряжения гетеродина на гетеродинном входе преобразователя частоты, которое приводит к изменению коэффициента передачи измерительного зонда. Кроме тото, в известных измерительных зондах для коммутации датчиков поля при измерении электрическойи магнитной и составляющих используется ручной переключатель, что тормозит автоматизацию изме рении и приводит к существенным погрешностям, поскольку точность измерении с и Н может оыть разнои. Особенно сильно проявляется эта погрешность при определении входного импеданса, т, е. отношения л="/.Целью изооретения является повышениеточности измерений и автоматизация моделирующей установки для исследования электро- динамических процессов в проводящих средах. В описываемом устройстве это достигается тем, что в него введены дополнительный преобразователь частоты, ключевой элемент, выпрямитель, детектор, генератор частотно- модулированного напряжения, развязывающие трансформаторы и реле времени, причем первыи выход программного датчика подключен к реле времени, а второй выход - через последовательно соединенные генератор частотно-модулированного напряжения и первый развязывающий трансформатор ко входам выпрямителя и детектора, выходы которых 25подключены ко входам ключевого элемента, к выходу которого подсоединена обмотка реле, а выходы преобразователей частоты через второй и третий развязывающие трансформаторы соединены с одним контактом реле вре.мени, другие контакты которых подключеныко входам приемно-регистрирующего блока.На чертеже приведена схема описываемогоустройства,Оно состоит из датчиков 1 электрического имагнитного поля, реле 2, ключевого элемента3, частотного детектора 4, выпрямителя 5,двух преобразователей 6 и 7 частоты, стабилизатора 8 уровня напряжения гетеродина,развязывающих трансформаторов 9, 10, 11 и12, генератора 13 частотно-модулированногонапряжения, программного датчика 14, реле15 времени, приемно-регистрирующего блока16, тетеродина 17, генератора 18 высокой частоты и передающей антенной системы 19.Первый выход программного датчика 14подключен к реле 15, а второй выход - черезпоследовательно соединенные генератор 13частотно-модулированного напряжения и первый развязывающий трансформатор 9 ко входам выпрямителя 5 и детектора 4, выходы которых подключены ко входам ключевого элемента 3, к выходу которого подсоединена обмотка реле 2, а выходы преобразователей 6и 7 частоты через второй и третий развязывающие трансформаторы 10 и 11 соединеныс одним контактом реле 15 времени, другиеконтакты которых подключены ко входамприемно-регистрирующего блока 16.Сигналы электрического и магнитного поляв диапазоне частот от 30 кГц до 15 мГц отдатчиков 1, возбуждаемые передающей антенной системой 19 в области электролитическойванны, через контакты реле 2 поступают навходы преобразователей 6 и 7, где с помощьюнапряжения гетеродина 17, подаваемого отгенератора через развязывающий трансформатор 12 и стабилизатор 8, преобразуются впромежуточную частоту, равную 4 кГц. Сигналы промежуточной частоты с выходов преобразователей через развязывающие трансформаторы 10 и 11 по линии передачи и контакты реле 15 времени поступают на приемно-регистрирующий блок 16.Таким образом, передача электрической имагнитной составляющих осуществляется поотдельным измерительным каналам.Реле 2 и реле 15 времени управляются синхронно от единого программного датчика 14,позволяющего коммутировать (менять местами) измерительные каналы, Поэтому послеусреднения значений, зарегистрированныхблоком 16, относительная погрешность измерения электрической и магнитной составляющих - одинакова. На реле 15 от датчика 14питание поступает непосредственно в виде импульсов постоянного тока. На реле 2 из-занеобходимости полной гальванической и ем 25 30 35 40 45 50 55 костной развязки зонда от внешних приборов (в противном случае на сигнальных входах балансных преобразователей возникнет большая синфазная составляющая, наведенная в соединительных проводах) питание формируется путем выпрямления выпрямителем 5 частотно-модулируемого напряжения, поступаемого от генератора 13 через развязьвающий трансформатор 9. Частота генератора 13 (приблизительно 12 кГц) модулируется программным датчиком 14 с девиацией 200 Гц. Частотный детектор 4 восстанавливает сигнал модуляции, которым через ключевой элемент 3 осуществляет управление реле 2.Применение описываемого устройства позволяет повысить точность измерения путем усреднения измеряемых величин по двум каналам и стабилизации коэффициентов передачи преобразователей, так как наличие стабилизатора напряжения гетеродина на гетеродинных входах преобразователей устраняет влияние линии передачи при перестройке гетеродина в широкой частотной полосе,Формула изобретенияУстройство для моделирования задач электромагнитной индукции, содержащее преобразователь частоты, один из входов которогоподключен к стабилизатору, соединенному сгетеродином, а другой - через контакты релек датчикам электромагнитного поля, приемнорегистрирующий блок и генератор с подключенной к нему антенной, отличающеесятем, что, с целью повышения точности моделирования, в нето введены дополнительный преобразователь частоты, ключевой элемент, выпрямитель, детектор, генератор частотно-модулированного напряжения, развязывающиетрансформаторы и реле времени, причем первый выход программного датчика подключенк реле времени, а второй выход - через последовательно соединенные генератор частотно-модулированного напряжения и первыйразвязывающий трансформатор - ко входамвыпрямителя и детектора, выходы которыхподключены ко входам ключевого элемента, квыходу которого подсоединена обмотка реле,а выходы преобразователей частоты черезвторой и третий развязывающие трансформаторы соединены с одним контактом реле времени, другие контакты которых подключеныко входам приемно-регистрирующего блока.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР399883,572807 Составитель И. Загорбинина Тсхред И. Михайлова Редактор Л. Тюрина Корректор О. Тюрина Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1936/15 Изд. Мо 712 Тираж 818 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5