Устройство для измерения магнитного потока

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВйдЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 080277(21) 2448651/18-21с присоединением заявки Мо -(51)М. Кл.2 С 01 Н 33/02 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОТОКА Изобретение относится к злектроизмерительной технике, может быть использовано как в составе измерительных установок и систем для измерения магнитного потока (магнитной индукции) в образцах магнитных материалов, так и автономно для измерения магнитной индукции и напряженности магнитного поля.гоИзвестны устройства для измерения магнитного потока (микровеберметры) в индукционно-импульсном режиме, в которых изменения магнитного потока преобразуются в длительность интервала времени 11. Преобразование магнитного потока в таких устройствах происходит дискретно во времени, длительность цикла преобразования соизмерима с длительностью импульса ЭДС на зажимах измерительной катушки и ,обычно составляет доли секунды. Поэтому такие устройства не могут быть использованы для измерений магнитного потока при квазистатическом режиме, когда длительность процесса измерений может составлять единицы и даже десятки минут.Известны устройства для измерения магнитного потока, которые предназначены для работы при квазистатическом режиме. В таких устройствах ЭДС на зажимах измерительной катушки преобразуется в пропорциональную частоту следования импульсов, с помощью цифрового счетчика импульсов происходит цифровое интегрирование, Время интегрирования в этом случае определяется только емкостью счетчика и поэтому может быть установлено практически любым. Устройство содержит измерительную катушку, через резистор связанную со входом интегрирующего усилителя, последовательно соединенные блок сравнения, формирователь импульсов обрат ной связи и цифровой счетчик импульсов 2.Это устройство инерционно. Время установления выходной частоты у него обычно соизмеримо с интервалом времени между двумя соседними импульсами обратной связи, соответствующим рабочей частоте, Это время, в свок очередь, соизмеримо с длительностью импульсов ЭДС на зажимах измерительной катушки, характерной для индукционно-импульсного метода измерений. Поэтому использование такого устройства при индукционно-импульсном методе измерений приводит к значительной погрешности измерений, а в тех случаях, когда длительность импульса ЭДС меньше времени установления частоты, практически оказывается невозможным.С целью повышения точности и быстродействия измерения в устройстве, содержащем измерительную катушку чеУ5 Рез резистор связанную со входом интегрирующего усилителя, последовательно соединенные блок сравнения, Формирователь импульсов обратной связи и цифровой счетчик импульсов, лополнительно введены последовательно сое" диненные пороговый блок, управляемый аналоговый переключатель, фильтр нижник частот и аналоговый сумматор, выход которого подключен ко входу блока сравнения, а вход порогового 15 блока - к измерительной катушке; при этом второй вход аналогового переключателя подключен к выходу формирователя импульсов обратной связи, второй выход аналогового переключателя Ю связан со входом интегрирующего усилителя, своим выходом подключенного ко второму входу аналогового сумматора.На чертеже представлена структуР- ная схема устройства для измерения, магнитного потока.Устройство содержит измерительную катушку 1, интегрирующий усилитель 2, формирователь импульсов обратной связи 3, сравнивающее устройство 4, цифровой счетчик импульсов 5, пороговое устройство б, аналоговый переключатель 7, фильтр нижних частот Я и аналоговый сумматор 9.Устройство работает следующим образом.Значение напряжения срабатывания порогового устройства б выбирают таким, чтобы при квазистатическом методеизмерений оно превосходило 40 значение ЭДС на зажимах измерительной катушки 1. При этом аналоговый переключатель 7 устанавливается в положение, при котором выход формирователя импульсов обратной связи 3 45 соединен со входом интегрирующего усилителя 2. В этом случае один из входов аналогового сумматора 9, подключенный к выходу Фильтра нижних частот 8, оказывается соединенным с общей 5 О точкой схемы через малое выходное сопротивление Фильтра нижних частот. При этом сумматор 9, выполненный, например, на основе дифференциального усилителя, по второму входу работает в режиме повторителя напряжения, Всли ЭДС на зажимах измерительной катушки 1 постоянна (что характерно для квазистатического РЕжима), выходное напряжение интегрирующего усилителя изменяется по линейному закону, Когда бО это напряжение достигает некоторого уровня, равного напряжению срабатывания сравнивающего устройства 4, на выходе последнего образуется импульсный сигнал, Управляющий работой фор- б 5 миРователя импульсов обратной связи З.Импульсы обратной связи с максимальным значением ),и длительностьюимеют постоянную вольт-секундную площадь Б . С приходом каждого импульса обратной связи на интегрирующий усилитель 2 происходит Разряд его конденсатора по линейному закону до нуля. Схема работает в автогенератор" ном режиме в соответствии с уравнениемт тед 1 -1 1 иокс М = Оо Т-где Т - интервал времени между импульсами обратной связи.При постоянной скорости изменения магнитного потока частота следования импульсов обратной связие аФаЪкс ц Пмаксц ю где И - число витков измерительнойкатушки 1.Импульсы Формирователя 3 поступают в цифровой счетчик импульсов, пока. зания которого пропорциональны изменению магнитного потокаь а за время интегрированияат фИ= Ы=дф=о Ъаксц о ЦкаксоПри измерении скачкообразно изменяющегося магнитного потока при индукционно-импульсном методе на зажимах измерительной катушки 1 индуцируется короткий импульс ЭДС,амплитудакоторого превышает напряжение срабатывания порогового устройства б. Вэтом случае с помощью порогового устройства аналоговый переключатель 7.устанавливается в положение, при котором последовательность импульсовс Формирователя импульсов обратной. связи 3 через фильтр нижних частот 8поступают на один из входов аналогового сумматора 9. Постоянная составляющая напряжения обратной связи Оф,на этом входе сумматора пропорциональна площади импульсов обратной связи и частоте их следования,"Ос =" "максогде К - коэффициент передачи Фильтра,нижних частот 8.На другой, вход аналогового сумматора 9 поступает постоянное напряжение и с интегрирующего.усилителя 2,Оузначение которого пропорционально изменению магнитного потока дфгДф -ЩдУ- - ) е: -- ,й.:где Г - постоянная времени интегрирующего усилителя 2.Схема работает в автокомпенсационном режиме, при котором равенство по абсолютной величине напряжений Оо и Кщ на входах аналогового сумббб 495 Формула изобретения Составитель Т.Горловаактор ь,Федотов Техредл. АлФерова КорректорН. С Подписно омитета СССР открытий ая наб.,д.4/Тираж 1089 Государственного делам изобретений осква, У(-35, Рауш аказ 3179/36 ПНИ 113035лиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная матора поддерживается с точностью до Малого п 9 значению напряжения срабатывания Б,р сравниващцего устройства 4. Таким образом,. частота импульсов на выходе Формирователя импульсов обратной связи 3 оказывается пропорциональной изменению магнитного пото каЦае , Бщ . ИАРЪокс инадс ц11 ч "-аЧастота й измеряется с помощью циФ- рового счетчика импульсов 5.О Устройство для измерения магнитно. го потока, содержащее измерительную катушку, через резистор связанную со входом интегрирующего усилителя, последовательно соединенные блок сравне-жия, Формирователь импульсов обратной связи и циФровой счетчик импульсов, о т л и ч а и щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстро 20 действия измерения, в него дополнительно введены последовательно соединенные пороговый блок, управляемыйаналоговый переключатель, Фильтр нижних частот и аналоговый сумматорвыход которого подключен ко входублока сравнения, а вход пороговогоблока - к измерительной катушке, приэтом второй вход аналогового переключателя подключен к выходу Фориро"вателя импульсов обратной связи, второй выход аналогового переключателясвязан со входом интегрирующего усилителя, своим выходом подключенногоко второму входу аналогового сумматора.Источники инФормации, принятыево внимание при экспертизе1. Минц М.Б, и Ткаченко А,Н, Магнитоэлектркческие веберметры .энергия, ЛО, 1973, с. 78-83.2. Авторское свидетельство СССРР 443343, С 01 В 3302, 1973,