Цифровой измеритель индукции магнит-ного поля

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистичесзих Республик(22) Заявлено 2205.79 (21) 2768940/18-21с присоединением заявки Ио(23) Приоритет -Опубликовано 230331, Бюллетень Мо 11Дата опубликования описания 2 30 3 Л 1 з6 01 В 33/02 Государственный комитетСССР ио делам изобретений и открытий(72) Авторизобретения А. В. Рагаускас Каунасский политехнический институт им. А. Снечкуса(54 ) ЦИФРОВОЙ ИЗМКРИТЕЛЬ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯИзобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для измерения магнитной индукции постоянных магнитных полей.Известны цифровые измерители магнитной индукции, содержащие гальваномагнитный преобразователь в виде элемента Холла, источник переменного тока питания, симметризующий трансформатор, автоматический переключатель, избирательный усилитель и фазовый детектор, интегратор, компаратор, счетчик, генератор счетных импульсов и цифровой регистрирующий прибор 111. 15Однако точность измерения и линейный диапазон амплитудной характеристики известных устройств ограничены из-за нелинейности реальных фазовых детекторов и ограниченной точ 2 О ,ности преобразователя постоянное, напряжение - временной интервал.Известен также цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий элемент Холла, резистор, симметризирукщий трансформатор, автоматичес" кий переключатель, избирательньЮ усилитель, фазовый детектор, компаратор, два ключа, источник опорного напряжения, интегратор, преобразователь Ю временной интервал - цифра в виде генератора счетных импульсов и счетчика импульсов, а также цифровой регистрирующий прибор23,Однако точность измерения этогоустройства ограничена.Цель изобретения - увеличение точности измерения.Поставленная цель достигается темчто в цифровой измеритель индукциимагнитного поля, содержащий полевоймагнитотранзистор, подключенный к нему усилитель, последовательно соединенные источник опорного напряжения,компаратор, преобразователь временной интервал - цифра и цифровой.регистрирующий прибор, а также ключи иблок управления, введен второй усилитель, индуктивный элемент и источник постоянного тока, причем входвторого усилителя соединен с выходомпервого усилителя и индуктивным элементом соединенным с общей шинойустройства, выход второго усилителясоединен с полевым электродом магнитотранзистора, который дополнительносоединен с первым входом компаратораа также через первый ключ соединен свыходом источника постоянного токаи через второй ключ соединен с общейшиной устройства, причем входы управления первого ключа соединены с первыми выходами блока управления и компаратора, вход управления второго ключа соединен со вторым выходом блока управления, подключенного к преобразователю временной интервал - циФра.На чертеже показана блок-схема цифрового измерителя индукции магнитного поля.Он содержит полевой магнитотранзистор 1, соединенный с источником 2 постоянного тока, усилитель 3, компаратор 4, первый вход которого соединен с полевым электродом магнитотранзистора 1, второй вход соединен с источником 5 опорного напряжения, а выход соединен со входом преобразователя б временной интервал - цифра,ко - тарый дополнительно соединен с блоком 7 управления и цифровым регистрирующим прибором 8, Вход усилителя 3 подключен к точке соединения источника 2 тока питания и магнитотранзистора 1, а выход усилителя 3 соединен со входом второго усилителя 9 и индуктивным элементом 10, сое-ненным с Общей шиной ,стрОЙств: в . .:Ъ.-ход второго усилтели 9 соедие-. . .ОпеВым злектрОдОм магнитотранз".Ори 1 р к От Ор ы и до и Ол ни т ех ь н О с О едчечерез11 с выходо 1 л второго источника 12 постоянного тока и через ключ 13 с Общей диной устройства. Входы уп-. равдеия ключа 11 соединены с ервым выходом блока 7 управления и выходом управления компаратора 4, Вход управления ключа 13 соединен со втоРиы выходОм блОка 7 управленияИзмеритель работаЕт ОДедудим Образом.В динамическом режиме работы соединение магитотранзистора 1 и усилителей 3 и 9 Реализует иньертор импе- данса, входом которого является полевой электрод лагнитотранзлетора 1, а выходом - вход усилителя 9. Такой инвертор характеризуется следуощей матрицей параметровгде С- проводимость прямой передачиусилителя 3,( - постоянный коэффициент, 1/Т, В - величина измеряемой магнитной индукции;С - проводимость прямой переда 2чи усилителя 9.Из выражения (1) имеем, что величина импеданса, подключенного между входом компаратора 4 и общей шиной устройства выражается где УУ 1 - элементы матрицы (.У 1 инвертора импеданса,)х,б - комплексный импеданс индуктивного элемента 10.Таким образом, в предлагаемом устройстве между входом компаратора 4 иобщей шиной устройства имеется двухполюсный элемент, импеданс которогоопределяется величиной измеряемоймагнитной индукцииСогласно (2) емкость этого двухполюсного элемента определяется выражением С(В)=,вКСзСрВ, т.е. линейнозависит от величины измеряемой индукции В, а знак емкости определяется направлением индукции В,5 ; В исходном состоянии устройствапотенциал на емкости С(В)равен нулю,а ключи 11 и 13 разомкнуты, Процессизмерения начинается в.момент временипри поступлении импульса пусЩ ка из блока 7 управления на входпуска преобразователя временной интервал - циФра б,и, одновременно, наключи 11. При этом ключ 11 замыкаетсяи начинается заряд емкости 0(В) отисточника 13 тока, и напряжение О(с)на входе компаратора 4 возрастает полинейному закону. При достижении вмомент .2 уровня Оо срабатывания компаратора 4, т. е. при О () = О В компа 2ратор 4 срабатывает и на преобразователь б с выхода компаратора 4 поступает импульс остановки, При этом навыходе, преобразователя б формируетсяцифровая величина Н, пропорциональнаявременному интервалу (, - с , т. е.35ОСа) ОИа 69М= х=ЗЪ З,где 3 з - ток источника 12 . токаИз выражения (3) имеем, что предлагаемое устройство Обеспечиваетпрямое линейное преобразование магнитная индукция - временной интервал, 45 Одновременно с остановкой преобразователя б, импульсом, поступающимиз выхода управления компаратора 4,ключ 11 размыкается. После этого, импульсом со второго выхода блока 7 упуо равления ключ 13 замыкается и потенциал на емкости 0(В) падает до нуля,В течение переходного процесса разряда емкости С(В) цифровая величина Мзаписывается на регистры циФровогоРегистрирующего прибора 8. Послеокончания процессов записи цифры йи разряда емкости С(В) импульсами свыходов блока 7 управления, преобразователь б переводится в состояниеначала, счета, а ключ 13 размыкается.60 При поступлении очередного импульсапуска из блока 7 управления процессповторяется.Таким образом, предлагаемое устройство Обеспечивает преобразование из меряемой индукции В в цифровую вели815692 Формула из обретения ИИПИ Заказ 1031/77 Тираж 732 Подписно илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектна чину й без использования измерительного преобразования индукции В - амплитуда переменного напряжения, детектирования и преобразования постоянноенапряжение - временной интервал, т, е,исключены погрешности соответствующих преобразователей, увеличена точность измерений и достигнуто упроще- .ние устройства,Выражение (3) для германиевых магнитотранзисторов действительна с высокой точностью в диапазоне магнитных индукций В в 0-0,1 т. Поэтому.предлагаемое изобретение особеннополезно при построении цифровых измерителей индукции слабых магнитныхполей. 1 Цифровой измеритель индукции маг О нитного поля, содержащий полевой магнитотранзистор, подключенный к нему усилитель, последовательно соединенные источник опорного напряжения, компаратор, преобразователь временной интервал - цифра, и цифровой регистрирующий прибор, а также ключи и блок управления, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, в него введен второй усилитель, индуктивныйэлемент и источник постоянного тока,причем вход второго усилителя соединен с выходом первого усилителя и индуктивным элементом, соединенным собщей шиной устройства, выход второго усилителя соединен с полевым электродом магнитотранзистора, которыйдополнительно соединен с первым входом компаратора, а также через первыйключ соединен с выходом источникапостоянного тоха и через второй ключсоединен с общей шиной устройства,причем входы управления первого ключа соединены с первыми выходами блокауправления и компаратора, вход управления второго ключа соединен со вторым выходом блока управления, подключенного к преобразователю временнойинтервал - цифра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 521537, кл. С 01 К 33/06, 1976.2. Авторское свидетельство СССР9 424093, кл. С 01 К 33/06, 1973.