Устройство для измерения магнитных полей

(50 С 01 К 33/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Авторское свидетельство ССС В 531110, кл. С 01 К 33/02, 1975.2, Авторское свидетельство СССР У 898352, кл. С 01 К 33/02, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, содержащее автогенератор, пьезоэлемент с возбуждающи ми электродами, закрепленнын между магнитострикционными стержнями с обмотками, подключенными к выходу усилителя, держатель и индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерений,в него введен фазовый детектор, апьезоэлемент снабжен дополнительным.электродом, причем возбуждающие электроды пьезоэлемента подключены в цепьнагрузки автогенератора, входы фазовогодетектора соединены с одним из возбуждающих и дополнительным электродамипьезоэлемента, а выход фазового детектора через усилитель соединен свходом индикатора.автогенератора, входы фазового детектора соединены с одним из возбуждающих и дополнительным электродами пьезоэлемента, а выход фазового детектора через усилитель соединен с входом индикатора.Введение в устройство пьезоэлемента с дополнительным электродом позволяет перейти от частотного метода измерения к фазовому, а так как крутизна частотно-фаэовой характеристики пьезоэлемента с дополнительным 1 О электродом выше,чем в прототипе, а пьезоэлемент используется в пассивном режиме, то температурная погреш 15 ность значительно снижается, Кроме того, в цепь положительной обратной связи вместо частотного дискриминатора введен фазовый, вследствие чего оказывается существенно меньшей и температурная погрешность системы регулирования при сохранении высокой чувствительности, обеспечиваемой,как и в прототипе, цепью положительной обратной связи.25На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит автогенератор 1, пьезоэлемент 2, возбуждающие электроды 3 и ч, подключенные к цепи нагрузки автогенератора 1. Дополнительный электрод 5 и один из возбуждающих электродов (например, 3) подключены к входу фазового детектора 6, выход которого соединен с усилите- З 5 лем 7. Пьезоэлемент 2 слегка зажатмежду двумя магнитострикционными стержнями 8, соединенными между собой с помощью держателя в виде скобы 9.40На магнитострикционных стержнях 8 намотаны обмотки 10, подключенные к выходу усилителя 7. Индикатор 11 соединен с выходом усилителя 7.Устройство работает следующим образом.При отсуствии магнитного поля сигнал автогенератора 1 с частотой, равной частоте последовательного резо 50 нанса пьезоэлемента 2, подается на возбуждающие электроды 3 и 4 и возбуждает в пьезоэлементе сдвиговые колебания. Напряжения 0.1 и Б 2 с возбуждающего электрода 3 и дополнительного электрода 5 подаются на вхо 55 ды фазового детектора 6. При этом сдвиг фаз между напряжениями 11 и Боравен 90 , и на выходе фазового детектора напряжение отсутствует. При воздействии на устройство магнитного поля магнитострикционные стержни 8 за счет магнитострикционного эффекта изменяют свою длину,Изменяется сила давления, действующая на пьезоэлемент 2, что приводит к изменению частоты последовательного резонанса относительно частоты сигнала, вырабатываемого авто- генератором 1, возникает сдвиг фаз между напряжениями 0 и Н , на выходе фазового детектора 6 появляется напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля. Это напря жение через усилитель 7 подается на индикатор 11 и на обмотки 10, В последних появляется электрический ток, который создает дополнительное магнитное поле, под действием которого магнитострикционные стержни 8 еще сильнее стремятся изменить своигеометрические размеры, что приводит к еще большему изменению частоты последовательного резонанса пьезоэлемента. Предельная чувствительность измерения определяется коэффициентом усиления усилителя и конструкцией чувствительного элемента (скобы, магнитострикционных стержней, пьезоэлемента и катушек), Величина напряженности магнитного поля определяется по величине напряжения на выходе усилителя.Таким образом, точность измерения магнитных полей устройства повышается благодаря ведению пьезоэлемента с дополнительным электродом и переходом к фазовому методу измерения, Поскольку крутизна частотно-фазовой характеристики такого пьезоэлемента по сравнению с пьезоэлементом, используемым в прототипе, существенно выше, а сам трехэлектродный пьезоэлемент работает в пассивном режиме, то значительно уменьшается погрешность измерения за счет изменения температуры окружающей среды, присущая прототипу, так как в фазовом детекторе отсутствуют избирательные элементы, и изменение температуры не влияет на выходное напряжение фазового детектора, а следовательно, не вносится дополнительная погрешность в систему регулирования.Техническое преимущество изобретения в сравнении с базовым объектом)1 ";1 атент" г. У:го".цд .и, 1)роек "н Фи прототипом заклБчается В поаыюенпг точности измерения магнитного по.и; н 1 О раз, кроме того оГг.