Цифровой магнитовариационный преобразователь

Сафа Советски Сециаектн чески РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ИТВЛЬСТВУ щ 802893(51)М. Кл.з С 01 Ч 3/40 ГосударственныЯ комнтет СССР ао делам нзобретеннЯ н открытнЯ(72) Авторы изобретения Специальное конструкторское бюро физического прйборостроенияАН СССР и Институт земного магнетизма, ионосферыи распространения радиоволн АН СССР(54) ЦИФРОВОЙ МАГНИТОВАРИАЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к магнито-метрин и может найти применение в на 1 учных исследованиях и в разведке полезных ископаемых магнитовариационным методом. 3Известна магнитовариациониая станция, которая содержит кварцевый маг- ниточувствительный элемент (МЧЭ) с осветителем, фотопреобразователем и отклоняющими кольцами, генератор си нусоидально-.изменяющегося напряжения, создающий в отклоняющих кольцах магнитное поле линейной развертки 11 . Временный интервал между началом развертки и моментом компенсации изме ряемого магнитного поля преобразуется вцифровой код.Однако из-за низкой стабильности генератора синусоидально-изменяющегося напряжения точность измерения 2 О этой станции невелика, особенно при ,эксплуатации в автономном режиме в течение длительного времени.Известен также цифровой магнитный вариометр, содержащий кварцевый 25 МЧЭ, фотоэлемент, компенсирующую обмотку и следящую систему, состоящую иэ опорного генератора, реверсивного счетчика и преобразователя коданалог (2). Компенсация вариаций маг р нитного поля осуществляется ступенчато-изменяющимся током следящей системы.Недостатком данного вариометра является то, что импульсы тока вызывают в МЧЭ колебательный процесс, снижающий быстродействие прибора. Кроме того, высокие требования к преобразователю код-аналог ограничивают разрешающую способность прибора.Иэвеетен цифровой магнитовариационный преобразователь, который содержит кварцевый МЧЭ с зеркалом, осветитель, дифференциальный фотопреобраэователь, компенсационную колечную систему, генератор опорной частоты с делителем частоты, преобразователь напряжение-частота; фазовый дискриминатор, формирователь тока и цепь вычитания частот, подключенную к входу реверсивного счетчика с преобразователем код-аналог 3(Вариации магнитного поля в небольших пределах компенсируются током, поступающим в колечную систему от формирователя тока. Компенсационный ток задается фаэовьм дискриминатором, т.е. фазовым сдвигом импульсов генератора опорной частоты и преос раэователя напряжение-частота. По 802893следний управляется дифференциальным фотопреобраэователем. При большой разности частот схема выделениячастот изменяет состояние реверсивного счетчика и ток с преобразователякод-аналог, поступаемый в колечнуюсистему, компенсирует вариациимагнитного поля в больших пределах.При длительной эксплуатации дифференциальная схема, определяющая величину тока компенсации, вносит основную часть погрешностей (уход нуляприбора), которая зависит от измерений яркости осветителя и температурыокружающей среды. Эксплуатация такого преобразователя в районах с большими электростатическими полями 35(районы Антарктиды) затруднительна.Кроме того, большие требования предьявляются к ключевым схемам и эталонным резисторами, так как они определяют количество разрядов и точность И)преобразования.Целью изобретения является повышение точности прибора при длительной работе в автономном режиме.Поставленная цель достигается тем, 5что в цифровой магнитовариационныйпреобразователь, содержащий МЧЭ, с зеркалом, осветитель, фотопреобразователь, компенсационную колечную систему, окружающую МЧЭ, опорный генератор, регистрирующий триггер, счетчикимпульсов, подключенный к входу регистрирующего триггера, и формирователь тока, подключенный к входу компенсационной колечной системы, введены обмотка возбуждения, детектор З 5рассогласования, дополнительный, счетчик импульсов и ключ управленияначалом счета счетчиков, причем,обмотка возбуждения соединена с опорным генератором через делитель час- щототы, первый вход детектора рассогласования соединен непосредственно сфотопреобразователем, второй вход -с выходом делителя частоты, а выход.через ключ управления соединен с входами двух счетчиков, включенных параллельно.На чертеже представлена функциональная схема цифрового магнитовариационного преобразователя,Магнитовариационный преобразователь содержит МЧЭ с зеркалом 1, фотопреобраэователем 2 и осветителем 3,кЬмненсационную колечную систему 4,обмотку возбуждения 5, опорный генератор б, делитель частоты 7, клапан 55(ключ) 8 управления начала счетасчетчиков, два счетчика 9 и 10, регистрирующий триггер 11, управляемый источник тока 12, детектор рассогласования 13 и регистратор 14.Преобразователь работает следующим образом.С делителя частоты 7 в обмоткувозбуждения 5 подаются периодическиеколебания низкой частоты, которые приводят МЧЭ в колебательное движение небольшой амплитуды. В результате чего регистрируемая фотоэлементом величина разбаланса между вариациями магнитного поля и током компенсации представляет собой модулированный сигнал. Этот сигнал с фото- преобразователя поступает на детектор рассогласования 13 и на выходе последнего Появляется сигнал знака рассогласования, в зависимости от которого в счетчики 9 нли 10 дополнительно к импульсам от опорного генератора через клапан 8 начинают поступать импульсы с делителя частоты 7. Благодаря этому меняется фаза выходных сиг" налов между счетчиками.Затем сигналы поступают на регист рирующий триггер 11, на выходе которого формируются импульсы. Длительность этих импульсов зависит от фазового сдвига между счетчиками, С регистрирующего триггера импульсы по ступают на управляющий вход источника тока 12, а с выхода последнего в обмотку компенсации подается ток в виде импульсов постоянной амплитуды с длительностью, пропорциональной величине компенсации вариаций магнитного поля.Собственная частота МЧЭ намного меньше частоты импульсов управляемого источника тока, МЧЭ выполняет роль интегратора для указанных импульсов. Величина вариаций магнитного поля, пропорциональная величине сдвига между выходными сигналами счетчиков, фиксируется регистратором 14.Формула изобретенияЦифровой магнитовариационный преобразОватель, содержащий магниточувствительный элемент (МЧЭ) с зеркалом, осветитель, фотопреобразователь, компенсационную колечную систему, окружающую МЧЭ, опорный генератор, регистрирующий триггер, счетчик импульсов, подключенный к входу регистрирующего триггера, и формирователь тока, подключенный к входу компенсационной колечной системы, о т л и ч а.ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения при длительной работе в автономном режиме, в него введены обмотка возбуждения, детектор рассогласования, дополнительный счетчик импульсов и ключ управления началом счета счетчиков, причем обмотка возбуждения соединена с опорным генератором через делитель частоты, первый вход детектора рассогласования соединен непосредственно с фотопреобразова- телем, второй вход - с выходом делителя частоты, а выход через ключ управления соединен с входами двух счетчиков, включенных параллельно.802893 Составитель С. Рыжихедактор М. Стрельникова Техред М, Левицкая Корректор ешетни Подписнокомитета СССРи открытийкая наб., д., 4/5 акаэ 1 иал ППП фПатентф, г, Ужгород, ул, Проектная,Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1. Авторское свидетельство СССРВ 475096, кл. 6 01 У 3/00, 19728/58ВНИИПИ Госудпо делам113035, Москва раж 743рствеиногэобретениЗ, Рау 2, Авторское 9 409175, кл. С3 Авторское