Магнитометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 1374156 19 д 5 ц 4 С 01 к 33/06 ОСУДАРСТЕЕНКЫй КОМ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТ СССРОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ВТОРСНОМУ С ЕЛЬСТ т(54) МАГНИТО (57) Изобрете магнитных изм пользовано дл индукции слаб полей. Являет авт. св. СССР ретения являе измерений и ра иэм диапазонсодержащийразовател ч(56) Авторское свидетельство СВ 1327025, кл. С 01 К 33/06. МЕТРние относится к области ерений. Может быть ися измерения магнитнойх постоянных магнитных ся дополнительным кУ 1327025. Целью изобтся повышение точности асширение динамического ерений. В магнитометр тырехполюсник 3 с преоболла, четыре генератора 1, 2, 4, 5 питания четырехполюсника,измерительные усилители 8, 9, фаэочувствительные амплитудные детекторы10, 11, 12, 13, алгебраические сумматоры 7, 14, регистрирующий прибор15, генератор 6 тактовых импульсов,для достижения цели введены дополнительный генератор 18, усилитель 16,фазочувствительный детектор 17. Четырехполюсник 3 с преобразователемХолла дополнен перестраиваемым элементом 19, обеспечивающим изменениекоэффициентов связи между входной ивыходной цепями четырехполюсника 3.Введение указанных элементов позволяетподдерживать равенство коэффициентовспередач измерительных трактов с точ- Жностью, превышающей таковую у прототипа более чем на два порядка. Следо- МФвательно, увеличивается коэффициент Сразделения информативной и фазовойсоставляющих преобразователя Холла. ф1 звп. ф-лы, 2 ил,ФаадИзобретение относится к магнитным измерениям, может быть использовано для измерения магнитной индукции слабых постоянных магнитных полей и является дополнительным к основному по авт. св. У 1327025.Известный магнитометр содержит четырехполюсник с преобразователем Хол- ла, четыре генератора питания четырех.10 полюсника, попарно подключенные к входной и выходной парам его выводов, два измерительных усилителя, вход каждого из которых раздельно подключен к одной из пар выводов четырехполюсника, четыре фазочувствительных детектора, сигнальные входы которых попарно подключены к выходам измерительных усилителей, а опорные входык выходам соответствующих генераторов питания черырехполюсника, два ал" гебраических сумматора, входы которых связаны с выходами фазочувствительных детекторов, регистрирующий прибор, -подключенный к выходу первого 25 сумматора, и генератор тактовых импульсов, вход управления скважностью импульсов которого подключен к выходу второго сумматора, а его выходы - к входам синхронизации генераторов пи тания четырехполюсника.Недостатком указанного магнитометра является ограниченная точность измерений.Фактором, ограничивающим точность измерений, является нестабильность параметров функциональных узлов магнитометра, главным образом, нестабильность коэффициентов передачи (К К,) измерительных усилителей. Это ограничивает точность термостабилизации преобразователя Холла при измерении индукции более сильных полей и точность измерения индукции слабых магнитных полей.45Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение динамического диапазона измерений.Поставленная цель достигается тем, что магнитометр, содержащий четырехполюсник с преобразователем Холла, четыре., генератора питания четырехполюсника, попарно подключенные к входной и выходной парам его выводов, два измерительных усилителя, вход каждого из которых раздельно подключен к одной из пар выводов четырехполюсника, четыре Фазочувствительных детектора, сигнальные. входы которых попарно подключены к выходам измерительных усилителей, а онорные входы - к выходам соответствующих генераторов питания четырехполюсника, два сумматора, входы которых подсоединены к выходам фазочувствительных детекторов, регистрирующий прибор, подключенный к выходу первого сумматора, и генератор тактовых импульсов, вход управления скважностью импульсов которого подключен к выходу второго сумматора, а его выходы - к входам синхронизации генераторов питания четырехполюсника, снабжен дополнительным генератором и последовательно соединенными с одним из сумматоров дополнительным усилителем, и дополнительным фазочувствительным детектором, выход которого подключен к входу управления коэффициентом передачи одного из измерительных усилителей, выход дополнительного генератора подключен к опорному входу дополнительного фазочувствительного детектора, а четырехполюсник с преобразователем Холла дополнен перестраиваемым элементом, вход управления которым подсоединен к выходу дополнительного генератора.В частности перестраиваемый элемент выполнен в виде перестраиваемого обратимого четырехполюсника, подсоединенного входной и выходной цепями к аналогичным цепям преобразователя Холла, а вход дополнительного усилителя подключен параллельно входу регистрирующего прибора.На Фиг, 1 изображена блок-схема магнитометра; на фиг. 2 - схема, поясняющая вариант выполнения перестраиваемого элементаИмпульсные генераторы (фиг. 1) 1 и 2 питания подключены к одной из пар выводов четырехполюсника 3 с преобразователем Холла. К другой паре выводов четырехполюсника подключены импульсные генераторы 4 и 5 питания, Указанные генераторы синхрониэируют- ся генератором 6 тактовых импульсов, скважностью которого управляет сигнал, снимаемый с выхода сумматора 7, К парам выводов четырехполюсника 3 подключены входы измерительных усилителей 8 и 9, к выходам которых подключены сигнальные входы фазочувствитель., ных импульсных детекторов 10-13. Опорные входы фазочувствительных детекторов 10 и 11 раздельно подключены к1374156 3выходам" генераторов 1 и 2, а опорныевходы детекторов 12, 13 - к выходамгенераторов 4 и 5 соответственно, Выходы фазочувствительных детекторов10-13 подключены к входам алгебраических сумматоров 7 и 14. К выходусумматора 14 подсоединен регистрирующий прибор 15. Кроме того, к выходусумматора 14 подключен вход усилителя 16, выход которого соединен с сигнальным входом фазочувствительногодетектора 17, Выход детектора 17 подключен к входу управления коэффициентом передачи усилителя 8, а его опорный вход подключен к выходу генерато 15ра 18. К выходу генератора 18 подключен вход 19 управления перестраиваемым элементом, введенным в четырехполюсник 3 и обеспечивающим изменение коэффициентов связи между входной и выходной цепями четырехполюсника 3 с преобразователем Холла.Магнитометр работает следующим образом.Генератор 6 тактовых импульсовформирует импульсы синхронизации генераторов 1, 2, 4 и 5. Под воздействием импульсов синхронизации каждыйиз генераторов 1, 2, 4 и 5 в строгозаданные моменты времени вырабатывает разнесенные во времени импульсыуправляющего тока стабильной амплитудыдля питания одной иэ цепей четырехполюсника 3 с преобразователем Холла,При этом каждый из двух генераторов, 35подключенных к одной и той же цепичетырехполюсника, формирует прямоугольные импульсы тока, полярностькоторых противоположна полярности импульсов, формируемых смежным с ним 40генератором.Амплитуда и полярность прямоугольных импульсов в составе выходных сигналов четырехполюсника 3 (напряжений,возникающих в каждой иэ двух цепей 45четырехполюсника при питании его другой цепи управляющим током) определяются фазовыми соотношениями и амплитудами четырех составляющих, Четвертая составляющая обусловлена воздействием на введенный в четырехполюсник перестраиваемый элемент,На фиг. 2 четырехполюсник 3, обозначенный пунктирной линией, представлен преобразователем Холла 20 и по-55следовательнб регулярно подключеннымк нему перестраиваемым обратимым четырехполюсником (мостовая схема, составленная из резисторов 21 и управляемого резистора 22). Трансформатор23 используется для обеспечения последовательного регулярного соединенияобратимого четырехполюсника и преобразователя Холла. При этом пары выводов 24 и 25 являются выводами четырехполюсника. Вывод 19 являетсявходом управления перестраиваемогоэлемента.Полагая, что управляющим сигналомявляется синусоидальный сигнал ирезистор 22 изменяет свое значение посинусоидальному закону с частотойповторения ю,в этом четырехполюснике изменение его коэффициентовсвязи достигается за счет измененияих взаимной составляющей,Изменение указанных коэффициентовкак в первом (при модуляции антивзаимной составляющей), так и во втором(при модуляции взаимной составляющей)случаях может осуществляться и инымобразом, например по закону меандр",В качестве управляемого резисторадля этих целей могут быть использованы элементы с различными видамимодулирующего сигнала: транзисторы,фотореэисторы, ключевые схемы с релеи др,Появление напряжения с частотойгенератора 18 на выходе сумматора 14(в случае использования обратимогочетырехполюсника) или на выходе сумматора 7 (в случае использования модуляции антивзаимной составляющей)является признаком разбаланса коэффициентов передачи обоих измерительныхтрактов (Я, и Б). При этом фаза этого информационного сигнала однозначноуказывает направление разбаланса, аего амплитуда - величину отклонения,Для выделения данной информационнойсоставляющей используются усилитель16 и подключенный к его выходу фазочувствительный детектор 17, опорныйвход которого подсоединен к выходугенератора 8. Таким образом в случае разбаланса коэффициентов передачБ, и Я на выходе фазочувствительногодетектора 17 присутствует напряжение,амплитуда которого пропорциональнавеличине разбаланса, а его полярностьоднозначно указывает направление разбаланса. Используя это напряжение вкачестве сигнала управления коэффициентом передачи одного из измерительных усилителей, в данном магнитометре реализуются системы автоматической подстройки (выравнивания) коэф 1374156фициентов передач измерительных трактов, т.е. реализуется самонастраивающая система,5Таким образом, введение усилителя, фазочувствительного детектора и генератора 18 позволяет поддерживать равенство коэФфициентов передач измерительных трактов с точностью, превышающей тактовую у известного устройства более чем на два порядка, т,е. нестабильность этого равенства не превышает 0,013. Следовательно, увеличивается коэффициент разделения информативной и фоновой составляющих преобразователя Холла. В результате этого увеличивается точность и динамический диапазон измерений магнитной индукции, .так как результирующее ос лабление аддитивной погрешности измерений в данном магнитометре по сравнению с известным увеличивается до 40 дБ.25Формула изобретения 1, Магнитометр по авт.св.91327025,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и расширения динамического диапазона измерений, он снабжен дополнительным генератором и последовательно соединенными с одним из сумматоров дополнительным усилителем и дополнительным фазочувствительным детектором, выход которого подключен к входу уп- . равления коэффициентом передачи одного из измерительных усилителей, выход дополнительного генератора подключен к опорному входу дополнительного фазочувствительного детектора, а четырехполюсник с преобразователем Холла дополнен перестраиваемым элементом, вход управления которым подсоединен к выходу дополнительного генератора.2. Магнитометр по и. 1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что перестраиваемый элемент, выполнен в виде перестраиваемого обратимого четырехполюсника, подсоединенного входной и выходной цепями к аналогичным цепям преобразователя Колла, а вход дополнительного усилителя при этом подключен параллельно входу регистрирующего прибора.