Устройство для измерения напряженности магнитного поля

(1% (11) сЮ 4 С 01 К 33 02 3(Т;:ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, " К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) физико-технический институт соспециальным конструкторским бюро иопытным производством Уральскогонаучного центра АН СССР,(56) Проблемы магнитных измеренийи магиитоизмерительной аппаратуры.,Труды метрологических ийститутовСССР. Изд-во стандартов, 971,вып. 133(93), с.54.Авторское свидетельство СССРВ 464879, кл, С 01 К 33/02, 1973.(54)(57). УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯНАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содеркащее первую и вторую компенсирующие катушки с Ферромагнитнымисердечниками, включенные последовательно-встречно, соединенный параллельно им первый регулируемый резистор, дифференциальный усилитель,первый вход которого подключен кточке соединения первой и второйкомпенсирующих катушек, а второй -к входу управления первого регулируемого резистора, и генератор пилообразного напржкения, первый выходкоторого подключен к второму выводу второй компенсирующей катушки,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерений, в него введены резистор и первый блок выборки-хранения, при этомрезистор включен мекду вторым вьгходом генератора пилообразного на-,пряжения и первым выводом первойкомпенсирующей катушки, первый входпервого блока выборки-хранения подключен к выходу дифференциальногоусилителя, а второй - к первому выводу первой компенсирующей катушки.112. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения внутреннего поля ферромагнитных образцов оно снабжено включенными последовательно-встречно третьей и четвертой компенсирующими катушками с ферромагнитными, сердечниками, вторым регулируемым резистором, вторым дифференциальным усилителем, вторым блоком выборки-хранения, четырех- позиционным переключателем и вычислительным блоком, при этом второй регулируемый резистор подключен параллельно третьей и четвертой компенсирующим катушкам, первый вход второго дифференциального усилителя 93611подключен к точке соединения третьей и четвертой компенсирующих катушек, а второй - к входу управления второго регулируемого резистора, первый вход второго блока выборки - хранения подключен к выходу второго дифференциального усилителя, а выход - к входу вычислительного бло,ка, первые выводы первой и третьей компенсирующих катушек, вторые выводы второй и четвертой компенсирующих катушек, вторые входы первого и второго блоков выборки-хранения и второй вход вычислительного блока с выходом первого блока выборки-хранения соединены соответственно через четырехпозиционныйпереключатель,1 О 1Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения напряженности магнитного поля в диапазоне от одного до нескольких тысяч ампер на сан тиметр.Цель изобретения - повышение точности измерения напряженности магнитного поля эа счет использования в качестве информационного параметра тока в компенсирующих катушках, а также повышение точности измерения внутреннего поля ферромагнитных об разцов путем устранения влияния на точность измерений конечных размеров 15 преобразователя.На фиг. 1 представлена структурно- электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2"первичный преобразователь. 20Устройство для измерения напряже- ности магнитного поля, содержит первую 1 и вторую 2 компенсирующие катушки с ферромагнитными сердечниками, включенные последовательно-встречно 25 соединенный параллельно им регулиру.емый резистор 3, дифференциальный усилитель 4, первый вход которого подключен к точке соединения первой 1 и второй 2 компенсирующих катушек, 30 а второй вход к входу управления регулируемого резистора 3 и генератор 5 пилообразного напряжения, первый выход которого подключен к второму 2выводу второй компенсирующей катушки 2. Кроме того в него введены резистор 6 и блок 7 выборки-хранения при этом второй резистор 6 включен между вторым выходом генератора 5 пилообразного напряжения и первым выводом первой компенсирующей катушки 1, первый вход блока 7 выборки- хранения подключен к выходу дифференциального усилителя 4, а второй вход - к первому выводу первой компенсирующей катушки 1.Устройство снабжено также включенными последовательно-встречно третьей 8 и четвертой 9 компенсирующими катушками с ферромагнитными сердечниками, вторым регулируемым резистором 10, вторым дифференциальным усилителем 1, вторым блоком 12 выборки-хранения и вычислительным блоком 13, при этом второй регулируемый резистор 10 подключен параллельно третьей 8 и четвертой 9 компенсирующим катушкам) включенным последовательно-встречно, первый вход второго дифференциального усилителя 11 подключен к точке соединения третьей и четвертой ком-пенсирующих катушек 8 и 9, а второй вход - к входу управления второго регулируемого резистора 10, первый вход второго блока 12 выборки-хранения подключен к выходу второго дифференциального усилителя 11, а выход - к входу вычислительногоблока 13, первые выводы первой 1и третьей 8 компенсирующих катушеквторые выводы второй 2 и четвертой 9компенсирующих катушек, вторые входы первого 7 и второго 12 блоковвыборки-хранения и второй вход вычислительного блока 13 с выходом первого блока 7 выборки-хранения соединены соответственно через четырехпозиционный переключатель 14. Компен" сирующие катушки 1 и 2 и регулируемыйрезистор 3 соединены по мостовой схеме 15 (соответственно катушки 8 и 9и резистор 10 в схему моста 16 ),Первичный преобразователь. устройства(фиг.2 ) при измерении внутреннего поля ферромагнитного образца 17содержит компенсирующие катушки 1, 2,8 и 9,расположенные попарно одна наддругой, и устанавливается у одной изповерхностей испытуемого образца 17.Устройство работает следующим образом,Пилообразные импульсы напряженияс генератора 5 создают в катушках 1и 2 электрического моста 15 магнитные поля противоположных направлений.При этом в зависимости от полярностиизмеряемого поля будет перемагничиваться ферромагнитный сердечник в.одной из катушек. В момент перемаг- .ничивания во второй диагонали моста5 появляется сигнальный импульс,иэ которого дифференциальный усилитель 4 формирует импульсвыборки, поступающий на управляющий вход блока7 выборки-хранения. На основной входблока 7 подается напряжение с резистора 6. Если величина подстроечного сопротивления много больше суммарного сопротивления катушек 1 и 2то напряжение на резисторе 6 прямопропорционально току в катушках 1и 2. Это напряжение фиксируется блоком 7,за время выборки, а потом запоминается (хранится ) до следующегоуправляющего .импульса. Ток в ка-.тушкахи 2 в момент появления сигнала с моста 15 характеризует величину компенсирующего, а значит и измеряемого поля. Полярность поляопределяется на выходе дифференциального усилителя 4.Компенсирующее поле в катушках1 и 2 Нв момент появления сигнального импульса с моста равно: НК д к=КУр /%, где К - постоянная193611 5 О 15 25 ЗО 35 40 45 50 55 катУшки; 1.к и У - мгновенные значения тока й напряжения на резистг. - ре 6 в момент компенсации измеряемого магнитного поля; К - величина активного сопротивления резистора 6. Таким образом, напряжение 01,фиксируемое блоком 7, является йн 4 юрмативным параметром, непосредственно характеризующим компенсирующее и, соответственно, измеряемое магнитное поле.При определении внутреннего поля ферромагнитных образцов (тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля на поверхности образцов) ошибка, обусловленная конечными размерами преобразователя, может достигать 203 при измерении напряженности поля на расстоянии от поверхности 0,25-0,5 мм. Известно, что на некотором расстоянии от поверхности (до 4-5 мм ) значение касательной составляющей магнитного поля изменяется линейно. Таким образом, измерив значение поля на некоторых заданных расстояниях а 1 и а от поверхности образца 17, можно экстраполяцией найти значение поля на его поверхности. Если на расстоянии а 1 (Фиг.2 ) значение напряженности поля Н=Н, а на расстоянии а - Н, то на поверхности. образца 17 значение поля Н будет:Для.осуществления операции линейной экстраполяции в предлагаемом устройстве 1,фиг.11 с помощью переключателя 14 подключаются первая ди" агональ второго моста 16, основной вход второго блока 12 выборки-хранения и один из входов вычислительного блока 13. Иост 6, содержащий компенсирующие катушки 8 и 9 с ферромагнитными сердечниками, идентичен мосту 15, причем с помощью катушек 1 и 2 производится измерение магнитного поля на расстоянии а от поверхности изделия 17 (фиг.2), а с помощью катушек 8 и 9 - на расстоянии а от той же поверхности. Вычислительный блок 13 выполняет операции, реализующие формулу 0 ), т.е. выходным параметром устройства является .напряженность поля на поверхности изделия или его внутреннее поле.1193611 ель М.Клыко Дубинчак Ко ос едактор В.Петраш ректор Е,Рошко ехре 7312/49 Тираж 747ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раув Подписноемнтета СССРткрытийкая наб., д. 4/ Зака