Магнитометрический градиентометр

Союз Севетских Социалистических РеспубйииОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТКОМУ СВ ВТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 20.12. 77 (21) 2557038/18-21 с присоединением заявки Нов 6 01 й 33/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАДИЕНТОМЕТР Изобретение. предназначено для из. мерения градиента напряженностей постоянного и низкочастотного магнитного поля. Работа градиентометра основана на измерении двумя ферроэондовыми датчиками напряженностей магнитного поля и получение их разности.Известен магнитометрический градиентометр, содержащий два автокомпенсатора магнитного поля, генератор возбуждения и индикатор 1Однако данный градиентометр имеет недостаточную точность измерания.Цель изобретения - повышение точности измерения путем увеличения стабильности коэффициента преобразования Ферроэондовых датчиков.Цель достигается тем, что в градиентометре, содержащем два автокомпенсатора магнитногополя, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных с сигнальной обмоткой феррозОндОВОГО Датчика ширОкОпОлОС- ного усилителя напряжения, синхронного детектора и усилителя постоянно-. го тока, генератор возбуждения, подключенный ко второму входу синхронных детекторов и блок индикации,. каж" жый иэ автокомпенсаторов магнитного З 01 пОля снабжен элементом отрицательной обратной связи по полю и подключенным к ним общим дифференциальным вычитателем-усилителем сигналов, выход которого связан со входом блока индикации, а генератор возбуждения снабжен цепью; состоящей из дросселя, включенного последовательно с последовательно соединенными обмотками возбуждения феррозондовых датчиков, и конденсатора, включенного параллельно упомянутым обмоткам, при этом устройство удовлетворяет условию Феррорезонанса токов ОЛ (+ ) 1 и условию резонанса .напряжении Щ, где Ю- циклическая час 1Ъ ОЬСтота воэбужденияу 4.2- индуктивности обмоток возбуждения первого и второго Феррозондового датчика соответственно,- индуктивность дросселя, С - емкость конденсатора.На чертеже изображена схема устройства.Устройство содержит ферроэондовые датчики 1 и 2, широкополосные усилителя 3 и. 4, синхронные детекторы 5 и 6, усилители 7 и 8 постоянного тока, дифференциальный вычитатель 9, генератор 10, через делитель часто 847236ты и усилитель 12 мощности, соединенный с дросселем 13 и конденсатором14, элементы 15-1 и 15-2 отрицательной обратной связи по полю и блок 16индикации, связанный с индикатором17,5Емкость С конденсатора 14 выбранатакой величины, чтобы в контуре возбуждения, состоящем из конденсатора14 и последовательно соединенных обмоток 18 и 19 возбуждения с индуктивностямии (. был параллельный феррорезонанс цепй (феррорезонанс то"ков) ИС(.,+) = 1, а последовательно с этим контуром включен дроссель 13 индуктивностью ,дающий сконденсатором 14 последовательный реэонанс цепи (резонанс напряжений)(р 1,ФСгде Ю - циклическая частота возбужде" 20 ния,которые за счет накопленного заря да на конденсаторе 14 в течение полупериода возбуждающего напряжения обеспечивают при малом среднем токе потребления большой ток разряда через 5 обмотки 18 и 19 за короткий промежу.ток времени в момент насыщения сердечниковУстройство работает следующим образом. ЗОПри наличии магнитного поля с сигнальной обмотки каждого из двух феррозондовых датчиков 1 и 2, расположенных на одной линии и разнесенных на 100 мм, на вход широкополосоного усилителя 3(4) напряжения поступает сигнал частотой 2 , пропорциональный величине магнитного поля в объеме каждого датчика. С выхода каждого широкополосного усилителя 3(4) напряжения сигнал подается на 40 синхронный детектор 5(6), а с выхода детектора сигнал приходит на вход усилителя 7 (8) постоянного тока.С выхода каждого из двух усилителей 7(8) постоянного тока сигналы 45 подаются в элементы 15-1 (15-2) отрицательной обратной связи по полю для компенсации внешнего поля и на входы вычитателя-усилителя 9 для получения сигнала ЬН, пропорционально го величине разности полей Н = Н -Н 4) от датчиков 1 и 2.С выхода вычитателя-усилителя 9 сигнал подается на блок 16, с выхода которого поступает на индикатор 17. Ввиду того, что внешнее магнитное поле всегда точно скомпенсировано элементами отрицательной обратной связи по полю и сердечники датчиков всегда находятся в нулевом поле, их коэффициенты преобразования не изме няются при измерении различных по величине градиентов поля,С генератора 10 импульсы частоты 25 подаются на управление синхронными детекторами 5 (6) обеих схем б 5 автокомпенсации поля и на делитель11 частоты, с выхода которого импульсы частотой Г подаются на усилитель12 мощности.С выхода усилителя 12 мощности напряжение частотой 1 подается на обмотки возбуждения датчиков 1 И 2, параллельно которым включен конденсатор 14, а последовательно с этим контуром включен дроссель 13. Полученный при этом двойной резонанс (феррорезонанс токов и резонанс напряжений) в цепи возбуждения значительно ослабляет зависимость коэффициентов преобразования датчиков 1 и 2 от величины питающего напряжения, так как за счет резонанса напряжений повышаются потенциалы на конденсаторе 14и дросселе 13, а за счет феррорезонанса токов накопленный в течение всего полупериода возбуждения, большой заряд на конденсаторе 14 разряжаетсячерез обмотки 18 и 19 с большими токами за короткий промежуток времени в момент насыщения сердечников, создавая большие поля возбуждения (до1500 А/м), слабо зависящие от величи -ны питающего напряжения при маломпотреблении энергии на возбуждение.Кроме того, за счет сильного полявозбуждения повышается стабильность"Нуля" на выходе градиентометра,т.е. точность измерения градиентамагнитного поля при измерении различных по величине градиентов поля и изменении величины питающих напряжений.Формула изобретенияМагнитометрический градиентометр, содержащий два автокомпенсатора магнитного поля, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных с сигнальной обмоткой феррозондового датчика, широкополосногоусилителя напряжения, синхронного детектора и усилителя постоянного тока,генератор возбуждения, подключенный ко второмувходу синхронных детекторов и блок индикации, о т л и ч а -ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения точности измерения путем увелиМения стабильности коэффициента преобразования феррозондовых датчиков, каждый иэ автокомпенсаторов магнит,ного поля снабжен элементом отрицательной обратной связи по полю и подключенным к общим дифференциальным вычитателем-усилителем сигналов, выход которого связан со входом блока индикации, а генератор возбуждения снабжен цепью, состоящей из дросселя, включенного последовательно с последовательно соединенными обмотками возбуждения феррозондовых датчиков,и конденсатора, включенного паралле льно упомянутым обмоткам, при этом847236Составитель Е.ДанилиО.Персиянцева Техред М, Рейвес орректер Л, Ив а а Подписи аз 5481/72 Тираж 732 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )Х, Раушская наб., д.ПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 л устройство удовлетворяет условиюферрореэонанса токов а"С( +)11и условию резонанса напряжения(91= -"5 ИК где (Ф - циклическая частота возбуждения - индуктивности обмотоквозбуждения первого и второго ферроэондового датчика соответственно- индуктивность дросселя, С - емкость конденсатора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе5 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2471656/21, С 01 й 33/02,16.04.77 (прототип).