Устройство для измерения напряженности магнитного поля

)9) ЯО 11) 4(53) С 01 К 33/02 БРЕТЕНИ ЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕ(56) 1Кнопфель Г. Сверхсильные1 ) импульсные магнитные поля, И., Иир 1982, с. 326.2. Авторское свидетельство СССР В 433432, кл. С 01 К 33/02, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ИАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее измерительную катушку, подключенную к первому входу интегрирующего усилителя, первый нагрузочный резистор, подключенный параллельно измерительной катушке, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, устройство дополнительно снабжено блоком коррекции, выполненным в виде магнитной цепи, состоящей из двух параллельно расположенных постоянных магнитов, противоположные полюса которых соединены двумя разрезанными на две части стержнями магнитопровода, в прорези которых помещены два )магнитодиода, аноды которых подключены к источнику напряжения, катод первого магнитодиода подключен к одному источнику, а катод второго магнитодиода - к другому источнику гока через переменный резистор, к движку которого подключен первый вход дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с катодом первого магнитодиода, а выход - с первым входом усилителя-фильтра низкихчастот, второй вход которого соеди- ц нен с общей шиной, а выход - с вторым входом интегрирующего усилителя и через цепочку обратной связи, со" держащую параллельно включенные первый резистор и конденсатор, к свое,му второму входу соединенному через .:второй резистор с выходом интегрирующего усилителя.Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения напряженностимагнитного поля в широкой полосечастот. 5Известно устройство для измерения переменных импульсных магнитных полей, содержащее измерительную катушку, помещенную в измеряемое поле и последовательно соединенную с интегратором, состояшнм изусилителя с емкостью в цепи обратной связи Я .Недостатками данного устройстваявляются большая погрешность при из 15мерениях в области низких частотвследствие больших погрешностей интегрирования низкочастотных сигналов,принципиальная невозможность измерения напряженности постоянных магнитных полей, большая величина погрешности измерения, обусловленная дрейфом нулевого уровня усилителя,Наиболее близким к предлагаемому,является устройство для измерениянапряженности магнитного поля, содержащее измерительную катушку, подключенную к первому входу интегрирующегоусилителя, и первый нагрузочный резистор, подключенный параллельноизмерительной катушке 2 .Недостатками известного устройства являются значительные габариты. и потребляемая мощность, а такжепогрешность измерения, обусловленная 35импульсным характером действия цепикоррекции и паразитным резонансомв области высоких частот, а такженевозможностью измерения постоянныхполей. 40Цель изобретения - увеличениеточности измерения с одновременнымрасширением полосы частот измеряемого сигнала,Указанная цель достигается тем, 45что устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащееизмерительную катушку, подключеннуюк первому входу интегрирующего усилителя, первый нагрузочный резистор, 50подключенный параллельно измерительной катушке, дополнительно снабженоблоком коррекции, выполненным в видемагнитной цепи, состоящей из двухпараллельно расположенных постоянных 5магнитов, противоположные полюсакоторых соединены двумя разрезаннымина две части стержнями магнитопровода, в прорези которых помещены двамагнитодиода, аноды которых подключены к источнику напряжения, катодпервого магнитодиода подключен к одному источнику тока, а катод второгомагнитодиода - к другому источникутока через переменный резистор,к движку которого подключен первыйвход дифференциального усилителя,второй вход которого соединен с катодом первого магнитодиода, а выход -с первым входом усилителя-фильтранизких частот, второй вход которогосоединен с общей шиной, а выход -с вторым входом интегрирующего усилителя и через цепочку обратной связи,содержащую параллельно включенныепервый резистор и конденсатор, к своему второму входу, соединенному через второй резистор с выходом интегрирующего усилителя.На фиг, 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2измерительная часть устройства.Устройство содержит параллельносоединенные измерительную катушку 1и первый нагрузочный резистор 2,соединенные с первым входом интегрирующего усилителя 3, второй вход которого соединен с блоком 4 коррекции,выполненным в виде усилителя-фильтра 5 низких частот и дифференциального усилителя 6, второй.нагрузочныйрезистор 7, включенный между выходоминтегрирующего усилителя 3 и вторым -авходом блока 4 коррекции, два источника 8 тока, один из которых черезпеременный резистор 9 соединен с катодом первого магнитодиода 10, а второй - с катодом второго магнитодиода 1 1 непосредственно, два постоянных магнита 12 и два стержня магнитопровода 13, при этом катод магнитодиода 11 и движок переменного резистора связаны с входами дифференциального усилителя 6,Устройство работает следующим образом,Высокочастотная часть спектра напряженности магнитного поля наводит напряжение в измерительной катушке 1. Нагрузкой измерительной катушки 1 служит первый резистор 2, который устраняет параэитный резонанс в области высоких частот. Кроме того, индуктивность измерительной катушки 1 и первый нагрузочный резистор 2 образуют интегрирующее звено в областиЭ 11480 ;ысокпх частот. В области.средних частот интегрирование осуществляется интегрирующим усилителем 3. При обеспечении равенства постоянной времени измерительной катушки 1 и интегрирующего усилителя Д величина сигнала Ма выходе интегрирующего усилителя Д не зависит от частоты составляющих магнитного поля и пропорциональна величине напряженности. 1 ОБлок 4 коррекции вносит в показания поправку при рабоче в низкочастотной части спектра. Чувствительным элементом для постоянной и низкочастотных составляющих напряженности магнитного поля служат первый и второй магнитодиоды 10 и 11. Вольт"тесловская характеристика магнитодиодов не позволяет фиксировать знак напряженности магнитного поля, поэтому 20 постоянными магнитами 12 осуществляется начальное смещение вольт-тесловской характеристики магнитодиодов 10 и 11, причем постоянное подмагннчивание должно обеспечивать д изменения постоянного напряжения на магнитодиодах порядка 0,3 - 0,6 В. При появлении внешнего магнитного поля магнитный поток одного из магнитопроводов 12 уменьшается, а друго"30 го увеличивается, что приведет к разбалансу моста, в плечах которо-, го включены первый и второй магнитодиоды 10 и 11, последовательно соединенные с источниками 8 тока.35Дифференциальное напряжение с диагонали моста подается на входы диф- т 14 4, ференциального усилителя 6. Развязка,между высокочастотными и низкочастотными составляющими осуществляетсяусилителем-фильтром 5 низких частот.Частота среза для него выбираетсяпримерно равной 1 кГц. Для обеспечения устойчивости частота среза интегрирующего усилителя Д выбираетсяпорядка 10 кГц, при этом запас устоййчивости по фазе составит примерно 45Коэффициент усиления дифференциального усилителя 6 выбирается таким,чтобы суммарный сигнал на выходе интегрирующего усилителя Д на низкихи высоких частотах бып бы одинаков,при этом обеспечивается равномерностьамплитудно-частотной характеристики.Таким образом, предлагаемое устройство снижает ошибку, обусловленнуюпаразитным резонансом в области высоких частот, и обеспечивает высокуюравномерность амплитудно-частотнойхарактеристики в широком диапазоне.Использование магнитодиодов в качестве чувствительного элемента для постоянных и низкочастотных составляющих напряженности магнитного поляпозволяет существенно увеличить точность измерений в области низких частот и постоянных полей.Применение .устройства по сравнению с прототипом позволяет производить измерение как постоянных, таки импульсных магнитных полей с дли-тельностью до О, 1 с, переменных полей в диапазоне частот от О Гц до10 МГц,1148014Составитель В.Шульгин Редактор Ю,Ковач Техред Л.Микеш Корректор Н,Король Заказ 1571/38 Тираж 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауюская наб д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4