Способ измерения напряженности низкочастотного магнитного поля

,С 01 К ЗЗ/О Ми Р 36 (54) ЖЕНН ПОЛЯ мое о тлиоэффицимодуляеобразов о частомагнитно ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Курский политехнический институт (53) 621.317.44(088.8)(56) 1, зюк Л,Я. Элементы транзисторных схем измерительной аппаратуры для индуктивной электроразведки. Киев, "Наукова думка", 1970,2. Авторское свидетельство СССР8560, кл. С 01 К 33/00, 1972.(57) 1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯОСТИ НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГОвключающий введение в измеряемагнитное поле магнитомодуляционного преобразователя и регистрацию его ЭДС индукции, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышеЯО 1113757 ния точности измерении, электродвижущую силу индукции магнитомодуляционного преобразователя корректируют электродвижущей силой индукции индук ционного преобразователя, введенного в измеряемое магнитное поле.2. Способ по п.1, отличаю - щ и й с я тем, что переменную составляющую магнитной проницаемости магнитомодуляционного преобразователя изменяют по синусоидальному закону3. Способ по пп. 1 и 2ч а ю щ и й с я тем, чтоенты преобразования магниционного и индукционного ителей устанавливают равнымите переменной составляющеи проницаемости магнитомодуляционногопреобразователя.1 1113Изобретение относится к способамизмерения магнитных полей и предназначено для использования в геофизике, геологии, биологии, радиотехнике.5Известен способ измерения напряженности переменного магнитного поля,включающий введение в измеряемое магнитное поле индукционного преобразователя с измерительной обмоткой и ре гистрацию его ЭДС индукции 11.Недостатками этого способа являются коэффициент преобразования и точность в низкочастотном диапазоне.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является способизмерения напряженности низкочастотного магнитНого поля, включаюший введение в измеряемое магнитное поле,магнитомодуляционного преобразователя и регистрацию,его ЭДС индукции 123,Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная измерением кроме полезного низкочастотного сигнала также и помех на частотах близких к частотам гармонических составляющих магнитной проницаемости магнитомодуляционного преобразователя.Целью изобретения является повы 30шение точности измерений,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу измерения напряженности низкочастотного магнитного поля, включающему введение в измеряемое магнитное поле магнитомоду- Зляционного преобразователя и регист.рацию его ЭДС индукции, последнююкорректируют ЭДС индукции индукционного преобразователя, введенного визмеряемое магнитное поле.При этом переменную составляющуюмагнитной проницаемости магнитомодуляционного преобразователя изменяютпо синусондальному закону, а коэффициенты преобразования магнитомодуля- фционного и индукционного преобразователей устанавливают равными по частоте переменной составляющей магнитнойпроницаемости магнитомодуляпионногопреобразователя. 50На Фиг. 1 изображены одна из переменных составляющих Н (на частотеЫ= Ш,Ыщсв) измеряемого и одна иэсостав.зяющих Н (на частоте М = Вп)фсоз ) помехи магнитного поля; на 55Фиг. 2 - частотный спектр ЭДС индукции магнитомодуляционного преобразо, вателя, несущей информацию об изме 757 2ряемом поле; на фиг, 3 - схема устройства, реализующего предложенныйспособ,Устройство состоит из магнитомодуляционного преобразователя 1, индукционного преобразователя 2, вторичного преобразователя 3, генератора 4тока возбуждения и источника 5 подмаг ничивания.Иагнитомодуляционный преобразователь 1 содержит Ферромагнитные по- .лустержни 6 с приемными обмотками 7.Полустержни 6 соединены между собоймодулятором 8 с обмоткой 9 возбужде-,ния, подключенной к генератору 4.Действующая магнитная проницаемостьполустержней б изменяется эа счет изменения магнитной проницаемости модулятора 8 при подаче тока от генератора 4 тока возбуждения,Индукционный преобразователь 2содержит ферромагнитный стержень 10с приемной обмоткой 1 1 и обмоткойподмагничивания 12, подключенной кисточнику 5 подмагничивания.Необходимая величина действующеймагнитной проницаемости Ферромагнитного стержня 10 устанавливается постоянным током от источника 5 подмагничивания. Вторичный преобразователь3 содержит частотно-избирательные устройства 13 и 14 и вычислительное устройство 15.Способ реализуется следующим образом,В магнитное поле напряженностью3:н,н,ьм(юл 61+ьнп,Мм, ь),где 3 , ф - фазы частотный составляюших напряженностиизмеряемого магнитного поля и помехи,вводим магнитомодуляционный преобразователь 1 и индукционный преобразователь 2.Током возбуждения в обмотке 9 моцулируем действующую магнитную проницаемость полустержней 6 в общем случае по закону.оч где а - среднее значение проницаемости;Ю - основная частота тока возбуждения в обмотке 9, и током в обмотке 12 подмагничивания устанавливаем действующую магнитную проницаемость Ферромагнитного стержня 10 равную 1 л . Затем регистриру3 1113 ем ЭДС индукции магнитомодуляциснного преобразователя 1 дВ,е- =-811г5 и ЭДС индукции индукционного преобразователя 2 е =.-БИЙВг г д ь 10 где Б, Я поперечные сечения полустержчей 6 и ферромагнитного стержня 10;количество витков приемных обмоток 7 и 11;индукция в полустержнях 6;индукция в ферромагнитном стержне 10 1 ф 1 гВ,= Ц,оНье 15 20 а,= 4 у 10 гн/м. П =е г+Кес12 Я",Рх К= -где ег, е 1 Г - ЭДС индукции на выходе 50 частотно-избирательных устройств 13, 14,Выходной сигнал устройства 15 несет информацию о постоянной Но и ЭДС индукции магнитомодуляционного преобразователя 1 представляет собой сложный сигнал, спектр которо го содержит суммарные и разностные составляющие гармоник частот (изменения магнитной проницаемости ферромагнитных полустержней 6 и частот (и и И магнитного поля). ЭДС индук- З ции магнитного преобразователя 2 содержит составляющие только на частотах (И и М) магнитного поля.Частотно-избирательными устройствами 13 и 14 выделяем из ЭДС синфазные частотные составляющие в по 35 лосе частот (2 Ыьй,гчх), гце Мамах максимальная частота измеряемого магнитного поля.Следовательно, из общего спектра помехи Юп)йемая выделяются только10составляющие юн е (2 пмв асщч ) прип=1, 2, 3,Вычислительное устройство 15 реализует выражение 757 4переменной Н сосгавляющих измеряемого магнитного поля. Так же как и способом-прототипом устройством, реализуюшим способ, регистрируется помеха на частотах о ь (2 гав + д ц ) при п=1, 2, 3, 4,, но с чувствительностью к помехам на частотах ю,а (2 Юв й мыс ах ) в2(ев/мъьх раз меньше, При этом выходной сигнал преобразователя ЗУ=Ц не содержит сос тавляющих, зависящих от помех, при,= я,р + а,сов 2 Юв г.Дополнительное выполнение условия равенства коэффициентов преобразования магнитомодуляционного и индукционного преобразователей на частоте 2 ыв упрощает заключительную операцию корректирования ЭДС индукции магнитомодуляционного преобразователя. Коррекция осуществляется по выражению при этом упрощается аппаратурная реализация способа выполнением вторичного преобразователя 3 только в виде одного частотно-избирательного устройства, к входу которого подключены соединенные последовательно-встречно выходные обмотки преобразователей 1 и 2.Испытания показали, что способ измерения напряженности низкочастотного магнитного поля при вообще периодическом изменении магнитной проницаемости полустержней 6 при воэдейстгвии помехи на частоте 2 ав повышает точность измерения напряженности магнитного поля в сравнении с прототипом в :15 раз.Экономический эффект от применения предлагаемого способа измерения напряженности. низкочастотного магнитного поля достигается за счет повышения эксплуатационных характеристик магнитометра, в котором использован способ. Магнитометр совместно с другими устройствами работает в комплексе измерения электромагнитных полей, поэтому рассчитать экономический эффект, приходящий на долю предложенного способа измерения постоянного и низкочастотного магнитного поля, не представляется возможным,лиал ПГШ "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 710 НИИПИ Государственного к по делам изобретений и 035, Москва, Ж, Раушс