Устройство для измерения магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 38 19) (11 11 4 С 01 В 33/ МИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИИ ГОСУДАРСТВЕННЫИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К(21) 3714085/24- (гг) 27.03.84 (46) 23.08,87, Б (71) Уральский п тут им. С.М.Киро (72) А,Л.Кушнир, С.А.Ларионов и Б (53) 621,317,44 (56) Семенов Н.М ровые феррозондо Л.: Энергия, 197 юл, 931литехническ инсти аА.П. ерс нкоПан 88 Яко ев Н И. Цифтры.с,4.5,ые магнитом с, 101, р ИЗМЕРЕНИЯ МАГ осится к области назначено для шумов феррозондоз помещения ферэкран, а также ного поля Земли обретения -ных возмож ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯНИТНОГО ПОЛЯ(57) Изобретение отнмагнитометрии и предизмерения магнитныхвых магнитометров берозондов в магнитныйдля измерения магнити его вариаций. Цельрасширение функционал ностей устройства путем обеспеченияконтроля в процессе измерений уровнямагнитного шума феррозонда. Для этого в устройство дополнительно введены блок 6 дифференцирования, компараторы 7 и 8, элемент ИЛИ 9, счетныетриггеры 10,11 и 12, интегратор 14,резисторы 15 и 16 и формирователь 18импульсов сброса. При этом сердечниквыполнен в виде двухслойного ферромагнитного элемента из различныхмарок ферромагнитных материалов, Устройство также содержит генератор 1,феррозонд 2, предусилитель 3, компараторы 4 и 5, дифференциальный усилитель 17. Частота возбуждения феррозонда регулируется в пределах 0,11 кГц. В качестве сердечника используется двухслойная цилиндрическаямагнитная пленка, Коэрцитивная силаслоев составляет 1,5 Э и 10 Э соответственно, 2 ил.15 Устройство относится к магнитометрии и предназначено для измерения магнитных шумов феррозондовых магнитометров без помещения ферроэондов в магнитный экран, а также для измере 5 ния магнитного поля Земли и его вариаций.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения контроля в процессе измерений уровня магнитного шума феррозонда.На фиг.1 изображена функциональная схема устройства для измерения магнитного поля; на фиг.2 - схема феррозонда.Устройство для измерения магнитного поля содержит последовательно соединенные генератор 1 возбуждения, 20 феррозонд 2, предусилитель 3, первый 4 и второй 5 компараторы, блок 6 дифференцирования, третий 7 и четвертый 8 компараторы, элемент ИЛИ 9, первый10, второй 11 и третий 12 счетныетриггеры, первый 13 и второй 14 интеграторы, первый 15 и второй 16 резисторы, дифференциальный усилитель17 и формирователь 18 импульсов сброса, причем феррозонд 2 состоит из 30 первой 19 и второй 20 обмоток, измерительной обмотки 21 и сердечника 22, расположенного в первой обмотке 19, измерительная обмотка 21 охватывает первую 19 и вторую 20 обмотки, первые отводы которых соединены, а вторые отводы являются входом ферроэонда 2, выходом которого являются отводы измерительной обмотки 21, При этом вход второго компаратора 5 соединен с вхо дом первого компаратора 4 и входом блока 6 дифференцирования, выходы первого 4 и второго 5 компараторов через соответствующие третий 7 и чет.вертый 8 компараторы подключены к 45 первому и второму входам элемента ИЛИ 9, выход которого соединен с входом второго 11 счетного триггера, первый и второй выходы которого соединены с входами соответственно пер вого 10 и третьего 12 счетных триггеров, первый и второй выходы которых через соответствующие первый 13 н второй 14 интеграторы соединены соответственно с первым и вторым входа ми дифференциального усилителя 17, которые через соответствующие первый .15 и второй 16 резисторы соединены с входом предварительного усилителя 3 второй выход генератора 1 возбуждения через формирователь 18 соединен с управляющими входами первого 10, второго 11 и третьего 12 счетных триггеров, выход блока 6 дифференпирования соединен с вторыми входа" ми третьего 7 и четвертого 8 компараторов, первый, второй и третий выходы устройства соединены с выходами соответственно первого 1 Зи второго 14 интеграторов и дифференциального усилителя 17Устройство для измерения магнитного поля работает следующим образом.Ток треугольной .формы с выхода генератора 1 тока поступает в первую 19 и вторую 20 намагничивающие обмотки феррозонда 2, в котором находится двухслойный магнитный сердечник 22, слои которого имеют различные значения коэрцитивной силы, С измерительной обмотки 21 ферроэонда 2 импульсы перемагничивання магнитных слоев поступают на вход предварительного усилителя 3, а с его выхода поступаютна входы первого 4 и второго 5 компараторов. Назначение этих компараторов - выработка импульсов "Строб 1" и "Строб 2", предназначенных для повышения помехоустойчивости третьего 7 и четвертого 8 компараторов, которые формируют короткие импульсы, соответствующие вершинам импульсов перемагничивания. Для выполнения этой функции импульсы ЭДС с измерительной обмотки 21 феррозонда 2 дифференциру". ются в блоке 6, с выхода которого продифференцированные импульсы поступают на сигналь 1 ые входы третьего 7 и четвертого 8 компараторов, которые стробируются импульсами "Строб 1" и "Строб 2" соответственно. Третий компаратор 7 формирует пары импульсов, появляющиеся в положительный полупериод тока возбуждения, а четвертый 8 компаратор формирует пары импульсов, появляющиеся в отрицательный полупериод тока возбуждения. С выходов третьего 7 и четвертого 8 компараторов пары импульсов поступают на элемент ИЛИ 9, с выхода которого импульсы поступают на вход второго 11 счетного триггера, Противоположье выходы второго 11 триггера. подключаются к входам первого 10 и третьего 12 счетных триггеров, которые формируют полупериоды соответствующие временным интервалам между положительными1332238 30 35 и отрицательными импульсами перемагничивания слоев. С противоположных выходов первого 10 триггера потенциальные уровни подаются на входы пер 5 вого 13 интегратора, а с аналогичных выходов третьего 12 триггера - на входы второго 14 интегратора. Выходные напряженияпервого 13 и второго 14 интеграторов пропорциональны 10 соотношению временных интервалов полупериодов, и в отсутствие внешнего поля эти напряжения равны уровню магнитного шума слоев. 15При наличии внешнего магнитного поля выходные напряжения интеграторов пропорциональны этому полю и уровню магнитного шума соответствующего слоя. Для выделения этого шума 20 напряжения с выходов первого 13 и второго 14 интеграторов подаются на входы дифференциального усилителя 17. На выходе этого усилителя формирует-. ся усредненный уровень магнитного 25 шума обоих магнитных слоев. С выходов первого 13 и второго 14 интеграторов через первый 15 и второй 16 резисторы обратной связи напряжение подается на вход предварительного усилителя 3. Обнуление трех счетных триггеров производится в каждом периоде сигналом с выхода формирователя 18, Частота возбуждения феррозонда регулируется в пределах 0,в 1 кГц. В качестве сердечника феррозонда используется двухслойная цилиндрическая магнитная пленка. Коэрцитивная сила слоев порядка 1,5 и 10 Э соответственно. 40 Формула изобретения Устройство для измерения магнитного поля, содержащее последователь но соединенные генератор возбуждения, феррозонд, предусилитель и первый компаратор, второй компаратор, интегратор и. дифференциальный усилитель, причем феррозонд выполнен в виде пер вой и второй обмоток, измерительной обмотки и сердечника, расположенного в первой обмотке, измерительная обмотка охватывает первую и вторую обмотки, первые отводы которых соединены, а вторые соединены с входомферрозонда, выход которого соединенс отводами измерительной обмотки,при этом вход второго компараторасоединен с входом первого компаратора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей устройства путем обеспечения контроля в процессе измерений уровня магнитного шума феррозонда, сердечник выполнен в виде двухслойного ферромагнитного элемента изразличающихся между собой марок ферромагнитных материалов, и в устройство дополнительно введены блок дифференцирования, третий и четвертыйкомпараторы, элемент ИЛИ, первый,второй и третий счетные триггеры, второй интегратор, первый и второй резисторы и формирователь импульсов сброса, при этом выходы первбго и второгокомпараторов через соответствующиетретий и четвертый компараторы подключены к первому и второму входамэлемента ИЛИ, выход которого соединенс входом второго счетного триггера,первый и второй выходы которого соединены с входами соответственно первогои третьего счетных триггеров, первый и второй выходы которых черезсоответствующие первый и второй интеграторы соединены соответственнос первым и вторым входами дифференциального усилителя, которые черезсоответствующие первый и второй резисторы соединены с входом предварительного усилителя, второй выходгенератора возбуждения через формирователь импульсов сброса соединен с управляющими входами первого, второго и третьего триггеров,выход пердварительного усилителясоединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен свторыми входами третьего и четвертого компараторов, первый, второйи третий выходы устройства соединеныс выходами соответственно первогои второго интеграторов и дифференциального усилителя.