Устройство для измерения направления магнитного поля

ОП ИИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубпик 1736028((23) Приоритет да делан изобретений н открытнй(72) Авторы изобретения Воронежский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯИзобретение относится к магнитным измерениям и может использоваться в качестве устройства для измерения направления постоянного или переменного магнитного поля в геофизических, навигационных и пеленгационных устройствах.5Известно устройство для измерения направления магнитного поля, содержащее два однокомпонентных магнитомодуляционных датчика, размещенных на горизонтальной платформе, так, что их магнитные оси взаимно перпендикулярны, при этом непосредственно измеряются компоненты Ви В;, поля, жестко.связанные с платформой, в результате измерений могут быть вычислены направляющие косинусы и, следовательно, угловое положение платформы относительно направления вектора поля В 111. 26Однако в этом устройстве точностьизмерения направления поля зависит отстепени идентичности измерительныхканалов и поэтому в процессе измерений 2требуется тщательная калибровка ка- налов и стабилизаштя как режима возбуждения каждого датчика, так и коэффициента передачи каждого канала вплоть до регистрирующего прибора. Это усложняет устройство, снижает точность и скорость измерений, особенно в тех случаях, когда интенсивность измеряемого поля изменяется в широких пределах.Известно также устройство для измерения направления магнитного поля, содержащее перемагничиваемый ферритовый модулятор с обм ткой возбуждения и пристыкованные к нему симметрично и ортогонально две пары ферритовых стержней -концентраторов с расположенными на них сигнальными обмотками, соединенными попарно последовательно 121 .Однако при большом динамическом диапазоне изменения интенсивности измеряемого поля возможны перегрузки каналов и регистрирующего устройства, приводящие к нарушению идентичности каналов и к снижению точности измере3 73602 ний или даже делающие измерения вообще невозможными, Реализация же вклю- ченных после магнитомодуляционного датчика двухканальных усилителей и регистраторов с бОльшим динамическим диапазоном или одновременное автоматическое или ручное управление коэффициентами их передачи при жестких требованиях к идентичности каналов вызывает большие затруднения. 10Цепь изобретения - повышение точности измеренчя,8 4из измерительных каналов 12 и 13 выполнен в виде последовательно соединенных усилителя 17, 18 и амплитудного детектора 19, 20, соответственно.Выходы амплитудных детекторов 19 и 20 соединены со входами сумматора 15, а входы усилителей 17 и 18, выходы которых являются выходами устройства, подключены к сигнальным обмоткам 8 и 11, соответственно.Устройство работает следующим образом.30 Кроме того, устройство содержит также два измерительных канала 12 и 13 обмотку управления 14, расположенную55 на модуляторе 1, последовательно соединенные сумматор 15 и усилитель 16 постонгного тока, выход которого соединен с обмоткой возбуждения, а каждый Поставленная цель достигается тем,что устройство для измерения направле 15ния магнитного поля, содержащее перемагничиваемый кольцевой ферритовый модулятор с подключенной к генераторувозбуждения обмоткой возбуждения, ккоторому пристыкованы симметрично и20ортогонально две пары ферритовыхстержней - концентраторов с сигнальными обмотками, соединеннымипопарно последовательно, и два измерительных канала, снабжено Обмоткои управления, расположетпюй на перемагничиваемом кольцевом ферритовоммодуляторе и последовательно соединенными сумматором и усилителем постоянного тока, выход которого соединен собмоткой возбуждения, а каждый из измерительных каналов выполнен в видепоследовательно соединенных усилителяи амплитудного детектора, при этомвыходы амплитудных детекторов соединены со входами сумматора, а входы усилителей, выходы которых соединены свыходами устройства, подключены ксигнальным обмоткам,На чертеже представлена функциональ 40ная схема устройства,Это устройство содержит перемагничиваемый кольцевой ферритовый модулятор 1 с подключенной к генератору 2возбуждения обмоткой 3 возбуждения. 45К модулятору 1 пристыкованы симметрично и Ортогонально две пары ферритовых стержней - концентраторов 4,5и 6,7 с сигнальными обмотками 8,9 и10, 11 соответственно, соединеннымипопарно последовательно. Периодическое перемагничивание моду - лятора 1 током в обмотке возбуждения 3 приводит к модуляции магнитных потоков в стержнях концентратора 45 и 6,7 следовательно, к появлению в сигнальных обмотках 8,9 и 10, 11 каждого кана - ла 12 и 13 ЭДС, пропорциональных ортогональным составляющим измеряемого поля. Напряжения о сигнальных обмоток 8,9 и 10, 11 каждого канала 12 и 13 усиливаются усилителями 17 и 18 соответственно, детектируются амплитудными детекторами 19 и 20 и подаются на входы сумматора 15, Сигнал с выхода сумматора 15, зависящий от интенсивности измеряемого магнитного поля, усиливается усилителем 16 постоянного тока и изменяет ток в обмотке управления 14, а следовательно и смещающее поле в модуляторе 1. Исходное смещающее поле в модуляторе 1 выбра - но такхм, чтобы при отсутствии измеряемого поля или при очень малой его интенсивности коэффициент преобразования модулятора 1 был максимальным 1 например, при четкогармоническом рекиме возбуждения исходное смещаюшее поле должно быть нулевым), При этом условии изменение смещаюшего поля в модуляторе 1, вызванное увеличением интенсивности измеряемого магнитного поля, приводит к уменьшению амплитуды рабочей гармоники магнитной проницаемости модулятора 1, а следовательно, к уменьшению коэффициента преобразования модулятора 1, Поскольку модулятор 1 для обоих каналов 12 и 13 общий, это уменьшение коэффициента преобразования прОисходит Одновременно и Одинаковым образом для каждого из каналов 12 и 13. Такое автоматическое управление коэффициентом преобразования модулятора 1 одновременно по двум каналам 12 и 13 сохраняет соотношению между сигналами и каналах 12 и 13, определяемое направлением измеряемого поля, но зна73602 Э БНИИПИ Заказ 2419/37 Тираж 1018 Подписно Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектмя, 4 чительно уменьшает зависимость этихсигналов от интенсивности поля, за счетчего достигается увеличение точностиизмерения направления поля при широкомдиапазоне изменения его интенсивности,Формула изобретения Устройство для измерения направления магнитного поля, содержащее перемагничиваемый кольцевой ферритовый модулятор с подключенной к генератору возбуждения обмоткой возбуждения, к которому пристыкованы симметрично и ортогонально две пары ферритовых стержней - концентраторов с сигнальными обмотками, соединенными попарно последовательно, и два измерительных канала, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерении, оно снабжено обмоткой управления, расположенной на перемагничиваемом кольцевом ферритовом модуляторе и последовательно соединенными сумматором иусилителем постоянного тока, выход которого соединен с обмоткой возбуждения,а каждый из измерительных каналов выполнен в виде последовательно соединенных усилителя и амплитудного детектора, при этом выходы амплитудных детекторов соединены со входами суммато 30 ра, а входы усилителей, выходы которыхсоединены с выходами устройства, подключены к сигнальным обмоткам,Источники информации,принятые во внюлание при экспертизе1. Шумиловский И. Н. и Блажкевич Б. И.Пути использования магнитно-модуляционных датчиков при контроле направленияпрсбуриваемых скважин, Автоматика ителемеханика, 1950, Хо 11, Ло 6,20 с, 383 406,2. Авторское свидетельство СССРХо 354372, кл, С,01 0 33/02, 1971,