Устройство компенсации паразитныхмагнитных полей b стандартных mepax

ОПИСАНИЕ н 82ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ Союз СеветсюеС епиеаРесаубавес(22) Заявлено 170779 (2 ) 2796212/18-21 Р 1)М ль 01 й 33/02 с присоединением заявки М -Гееуларствеиимй квинтет СССР вв авадю изебретеннЯ и еткрытиЯ(53) УДК б 21. 317, .44(088.8) Аата опубликования описания 15 04 81(54) УСТРОЙСТВО КОМПЕНСАЦИИ ПАРАЗИТНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В СТАНДАРТНЫХ МЕРАХИзобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для испольозования в электроизмерительной технике, например, при калибровке импульсных магнитометров.Известно устройство для компенсации магнитных помех в определенном пространстве содержащее кольца Гельмгольца с компенсационной обмоткой, магниточувствительный датчик с катушкой обратной связи, .усилитель и пре 9 бразовательный блок, включенный на выходе магниточувствительного датчика, в рабочем. объеме колец Гельмгольца размещены согласующйй 15 Фцльтр и дополнительный индукционй датчик, выход последнего через у итель соединен с первым входом согласующего фильтра, второй вход которого через катушки обратной свя зи соединен с выходом преобразовательного блока, а выход согласующе" го фильтра соединен с компенсационной обмоткой колец Гельмгольца 11 .Недостатком устройства является недостаточная степень компенсации помех.Наиболее близким по технической сущности является устройство компенсации паразитных магнитных полей, которое состоит из двух каналов,содержащих магниточувствительные элементы, один из которых размещен вовнутреннем объеме основных, другойво внутреннем объеме дополнительныхколец Гельмгольца, соединенные совходами усилителей, выходы которыхподключены ко входамсреднеквадратичных детекторов, выходы последних подключены ко входам цепи, содержащейпоследовательно соединенные блок деления, запоминающий блок, блок умножения, другим входом соединенный свыходом усилителя первого канала,блок вычитания, соединенный с выходомусилителя второго канала, и регистрирующий прибор 21.Устройство работает следующим образом.В исходном положении основные коль"ца Гельмгольца отключены и на магнитбчувствительные элементы воздействуюттолько помехи, которые компенсируют,устанавливая ключ в соответствующееположение до начала измерений.Недостатком устройства являетсятакже недостаточная степень компенсации помех,Цель изобретения в ,повышение точности компенсации.Цель достигается тем, что в устройство компенсации паразитных магнитных полей в стандартных мерах, содержащее чувствительный элемент магнитного поля, размещенный во внутреннем объеме колец Гельмгольца и5 подключенный к нему блок вычитания, )соединенный с регистрирующим прибором, введен регулирующий элемент, соединенный со вторым входом блока вычитания, и подключенный ко входу регулирующего элемента чувствительный элемент электрического поля, размещенный во внутреннем объеме колец Гельмгольца перпендикулярно плоскости этих колец, при этом линия минимального приема излучения диаграммы .направленности чувствительного элемента электрического поля совпадает с осью колец Гельмгольца.На чертеже изображена принципиальная схема устройства. 20Устройство состоит из чувствительного элемента 1 магнитного поля, чувствительного элемента 2 электрического поля, размещенных в объеме колец 3 Гельмгольца, блока 4 вычитания, к одному входу которого подключен чувствительный элемент 1 магнитного поля, к другому - через регулирующий элемент 5 - чувствительный элемент 2 электрического поля, а к выходу подключен регистрирующий прибор б.Чувствительный элемент 2 электрического поля располагают. таким образом, чтобы он не реагировал на Ч-. компоненту электрического поля колец 3 Гельмгольца, для чего последняя должна быть направлена вдоль линии минимального приема его диаграммы направленности. Прн условии выбора чувствительного элемента с хорошей 40 чувствительностью и небольшими габаритами таким элементом может быть штыревая антенна. Штырь располагают перпендикулярно плоскости колец 3 Гельмгольца вблизи чувствительного 45 элемента 1 магнитного поля.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии, когда кольца 3 Гельмгольца отключены, на чув ствительные элементы 1 и 2 воздействуют поля от промышленных помех (подводящих проводов сети переменного тока, электрических приборов и ПА ) которые практически лежат в 55 пределахН =1-10 Й/М 9 Е =10-50 Э/МИдля магнитного и электрического поля, соответственно. Напряжения на Щ выходе чувствительных элементов 1 и 2 будут, соответственноО,=кн, о:к Е где К и К - коэффициенты преобразования этих элементов.На выходе блока 4 вычитания поялвится сигнал Оэ=О-К О, гдекоэффициент передачи регулирующего элемента 5, Изменяя коэффициент передачи К регулирующего элемента 5, добиваются минимального выходного сигнала дО на выходе блока 4 вычитания, что отмечают с помощью регистрирующего прибора б, например осциллографа, это означает,что помехи скомпенсированы.Далее включают кольца 3 Гельмгольца, на чувствительный элемент 1 магнитного поля начинает воздействовать основное поле калибрующего сиг нала (в основном импульсного) Н, а на чувствительный элемент 2 электрического поля воздействует Ч- компо-. нента электричеокого поля, на которую он не реагирует из-за соответствующего расположения по отношению к направлению этого поля.На блок 4 вычитания кроме предварительно компенсируемых помеховых сигналов поступает сигнал с чувствительного элемента 1 магнитного поля-О =КНна который накладывается остаточныйсуммарный сигнал помехи дО, и на регистрирующий прибор б поступает сигнал.Оценим степень компенсации помех в предложенном устройстве.Чувствительные элементы 1 и 2 соответственно магнитного и электрического полей сравнимы по геометрической величине, диаметр колец 3 Гельмгольца более, чем на порядок превышает их диаметр, в рабочем объеме колец они расположены рядом (расстояние между ними не более двух диаметров, что для стандартных чувствительных элементов составляет примерно 30 мм) и помеховые поля Н, Е, воздействующие на них практИчески одинаковы, в то время как в известном устройстве расстояние между чувствительными элементами составляет примерно 3 м, т.е. на два порядка больше.Отношение сигналов, преобразуемых чувствительными элементами 1 и 2 О.,й .2. и О лежит в пределах 10 с - "с 10 иОт для того, .чтобы обработать разницу сигналов в четыре порядка необходим регулирующий элемент 5 с коэффициентом преобразования не менее четырех порядков. Подключение регулирующего элемента 5 к выходу чувствительного элемента 2 электрического поля обусловлено тем, чтобы коэффициент передачи от чувствительного элемента 1 магнитного поля не содержал переменной величины (коэффициент переда.В ж 732рствензобретЖ,Тир НИИПИ Госуд по делам 035, МоскваодписноеСССР ого к ний и Раушс митет ткры я на Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 чи регулирующего элемента 5), чтоприведет к дополнительной ошибке(необходимость определения точнойвеличины этого коэффициента при калибровке), и к дополнительным трудностям при калибровании чувствительного элемента 1 магнитного поля. Устройство компенсации паразитных магнитных полей в стандартных мерах, содержащее чувствительный элемент магнитного поля, размещенный во внутреннем объеме колец Гельмгольца и подключенный к нему блок вычитания, соединенный с регистри рующим прибором, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности компенсации, в него введенрегулирующий элемент, соединенныйсо вторым входом блока вычитания, иподключенный,ко входу регулирующегоэлемента чувствительный элемент электрического поля, размещенный во внутреннем объеме колец Гельмгольцаперпендикулярно плоскости этих колец,при этом линия минимального приемаизлучения диаграммы направленностичувствительного элемента электрического поля. совпадает с осью колецГельмгольца.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 552574, кл. С 01 й 33/02, 1976.2. Авторское свидетельство СССРР 482699, кл. О 01 К 33/02, 1974.