Магнитомодуляционный датчик

" и:О П И С А НИ Е Союз Советских Социалистических Реслублик(22) Заявлено 26. 04, 79 (21) 2757999/18-21с присоединением заявки Мо(51)М. Кл. б 01 В 33/00 5 01 Ч 3/00 Государственный комитет СССР оо делан изобретений и открытий(53) УДК 621. 317.44 (д 88. 8) Дата опубликования описания 23. 12. 80(72) Автор изобретения Э. А. Мельников Курский политехнический институт(541 МАГНИТОМОДУЛЯЦИОННЫЙ ДАТЧИК Магнитомодуляционный датчик относится к измерительной технике и предназначен для преобразования напряженности слабых постоянных и переменных магнитных полей в электрический сигнал, он может быть использован для иэмерения слабых магнитных полей в геофизике, геологии и других областях науки и техники.Известен магнитомодуляционный датчик, содержащий Ферритовые стерж ни, магнитосвязанные через замкнутый кольцевой Ферритовый сердечникЩ.Однако данному устройству свойственны следующие недостатки: высокий уровень шумов и помех, а также, большая мощность, потребляемая моцулятором.Известен датчик, представляющий собой два неперемагничивающихся ферритовых стержня с приемными обмотками, связанных между собой посредством магнитного модулятора, который представляет собой кольцо с обмоткой возбуждения с двумя диаметрально противоположными сквозными отверстиями, прорезанными в образующей поверхности кольца. Прорезь имеет прямоугольную форму с широкими стенками,. параллельнымиторцовой поверхности кольца (2.Это устройство имеет высокую индуктивность обмотки возбуждения, 5 выполненной в виде тороидальной обмотки на кольце, что требует повыщенного выходного напряжения генератора возбуждения, также относительно высокий уровень шумов пере магничивания, как Баркгаузена, таки модуляционных.Дель изобретения - повышениечувствительности и снижение потребляемой мощности.С этой целью магнитомодуляционный датчик, содержащий Ферромагнитное кольцо-модулятор с обмоткойвозбуждения и магнитосвязанные через кольцо-модулятор Ферромагнитные 2 О стержни-концентраторы с приемнымиобмотками, снабжен двумя кольцевымипостоянными магнитами, каждый изкоторых расположен с торцовой стороны кольца-модулятора перпендику лярно продольной оси датчика, а вкольце-модуляторе выполнено Н щелевых отверстий в радиальных направлениях, через которые проходитобмотка возбуждения, выполненная 30 в виде ленточного проводника.На фиг. 1 изображена конструкция магнитомодуляционного датчика на фиг. 2 - конструкция модуляторного кольца, на фиг. 3 - распределение магнитных потоков вокруг отверстий модуляторного кольца; на фиг. 4 распределение магнитных потоков в датчике.Магнитомодуляционный датчик состоит из двух неперемагничивающихся стержней-концентраторов 1, на которых расположены приемные обмотки. Стержни-концентраторы 1 внутренними кольцами входят в центральные отверстия переходных ферритовых контактных колец 3. Контактные кольца 3 входят во внутрен ее отверстие кольца-модулятора 4 с расположенной на нем обмоткой 5 возбуждения. С двух сторон к кольцу-модулятору 4 примыкают два кольцевых постоянных магнита 6. Между контактными кольцами 3 располагается экранирующий диск 7 из немагнитного металла. Кольцо- модулятор 4 имеет радиальные щелевые отверстия 8 фиг. 2) . В эти отверстия проходит обмотка 5 возбуждения, представляющая собой ленту из сплава с высокой проводимостью Через одно отверстие лента входит внутрь кольца, а через соседнее выходит. Участки 9 кольца модулятора являются модуляторными промежутками. как коэффициент преобразования датчика пропорционален й , Таким образомвыигрыш в отношении сигнал/модуляторный шум пропорционален -Я . Несмотря на наличие многих изгибов об 5 мотка возбуждения по существу является одним витком и имеет значительно меньшее реактивное сопротивление,чем многовитковая обмотка возбуждения, что требует значительно мень 0 шего напряжения генератора возбуждения, а следовательно, и меньшей мощности, потребляемой последним. Нафиг, 4 перемагничиваемые участкикольца-модулятора 4 обозначены штриховкой. Пунктиром показан магнитныйпоток сигнала Фс , проходящий понеперемагничивающимся стержням-концентраторам 1, переходным кольцам3, кольцу-модулятору 4 и через перемагничивающиеся.модуляторные про 20 межутки 9, заштрихованные на фиг. 4.Постоянные магнитный поток подмагничивания Фп , обеспечивающий перевод материала модуляторных промежутков. в режим несимметричного частного цикла, обозначен штрих-пунктирной линией, Обусловленный кольцевымипостоянными магнитами б с осевымнаправлением намагниченности, онпроходит через кольцо-модулятор 4,замыкаясь через воздух или специальный магнитопровод на чертежене показан ) . При протекании переРаботает датчик следующим обра- менного тока через обмотки возбуж-дения он создает магнитный потокэом,35 с частотой Возбуждения Ф , направПри протекании переменного тока ленный вдоль продольной оси датчика,через обмотку 5 возбуждения вокруг обозначенный точками. Для исключенияучастков обмотки, находящихся в от- его прохождения в концентраторы иверстиях 8, в материале модулятора создания им помех приемной катушкеобразуются магнитные поля возбуждения внутри кольца-модулятора пергендипоказанные на .фиг, 3 пунктирными 40 кулярно оси расположен экранирующийстрелками. Точками в окружностях диск 7, Возбуждаемые потоком ФРобозначен ток возбуждения, текущий вихревые токи в диске создают лотокв одну сторону относительно образую- протовоположного направления и лик,щей поверхности кольца-модулятора 4, видируют поток Ф в стержнях-конкрестиками вток, текущий в пРотиво центраторах.. положную сторону, Как видно на фиг.3, в каждом модуляторном промежутке9 магнитные потоки, образованные формула изобретениядвумя соседними участками обмотки 5,складываются, образуя суммарный поток 0 Магнитомодуляционный датчик, совозбуждения в модуляторном промежут- держащий ферромагнитное кольцо-моф обозначенный сплошной стрел- дулятор с обмоткой возбУждения икой. Из фиг. 3 видно также, что по" магнитосвязанные через кольцо-модутоки возбуждения в соседних промежут- лятор ферромагнитные стержни-конках, в направФ направлены в противоположные центраторы с приемными обмотками,55стороны. то привУ о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,в соседних модулядуляторных промежутках .с целью повышения чувствительностинаправлены в пропротивоположные сторо- и снижения потребляемой мощности,ны потоки шумов Баркгауэена, что в Он снабжен двумя кольцевыми постоянэначительноной степени снижает общий ными магнитами, каждый из которыху ов датчика ПосколькУ 0 расположен с торцовой стороны кольмодудяторные шумыные шумы в соседних моду- ца-модулятора перпендикулярно про,ляторных промежромежутках не коррелированы, дольной оси датчика, а в кольце-мото общиб й уровень модуляторных шумов дуляторе выполнено и щелевых отверстий в радиальных направлениях,модуляторных променых промежутков в то вРемя 65 через которые проходит обмотка возФ789924 юЗ аказ 9034/46 9 Подписное буждеиия, выполненная в виде ленточного проводника.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 368560, 601 Й 33/00, 1971.2. Авторское свидетельотво СССР 9 468201, 5 01 % 33/00, 1974. ВНИИХИТираж 1 Филиал ППП"Патент",г.Ужгород,ул.Проектна