Измеритель магнитного поля

(-Ч Ч.1 где Изобретение относится к измерениюслабых магнитных полей и может бытьиспользовано для прогнозирования ихизменения.Целью изобретения является расширение функциональных воэможностеймагнитометра путем обеспечения прогнозирования изменения измеряемогомагнитного поля.На чертеже изображена структурнаясхема измерителя.Измеритель для измерения магнитного поля и его производных содержитдатчик 1 магнитного поля, блок 2 питания, блок 3 выделения полезногосигнала, накапливающий интегратор4, блок 5 интегрирования и многовходовые сумматоры 6 и 7.Выход системыпитания (возбуждения) датчика 1 магнитного поля соединен с входом блока 3 выделения полезного сигнала,вы ход которого соединен с входом накапливающего интегратора 4, выходнакапливающего интегратора 4 соединен с входом блока 5 интегрирования,а также с соответствующими входамикаждого из многовходовых сумматоров6 и 7. Блок интегрирования состоитиз последовательно соединенных интеграторов, число которых равно числуучитываемых при прогнозировании производных. Выходы блока 5 интегрирования соединены с соответствующимивходами миоговходового сумматора 6,выход которого соединен с автокомпенсационной обмоткой датчика 1 магнитного поля, Выходы блока 5 соединены с соответствующими входами сумматора 7, выход которого являетсявыходом устройства,Измеритель работает следующим образом.Напряженность магнитного поляпреобразуется датчиком 1 в электрический сигнал, из которого в блоке 3выделения полезного сигнала выделяется составляющая, пропорциональнаявеличине напряженности измеряемогополя.В соответствии с функциональнойсхемой устройства работа блоков 1-3описывается соотношением 1 Н- КЧ ц - выходное напряжение блока 3 У Ц - выходное напряжение блока 6;К к - коэффициент передачи компенсационной катушки; Н(с) - напряженность измеряемого магнитного поля; Н к - поле компенсации,Выходное напряжение сумматора 6 описывается соотношениемПоле компенсации с учетом выражений (1) и (2) определяется как 20 где К, - коэффициенты передачи повходам сумматора 6; У, - напряжения на входах блока 6. 25 В силу того, что интеграторы блока 5 соединены последовательно, производная по времени от выходного напряжения каждого последующего интвгра тора равна выходному напряжению каждого предыдущего интегратора, т,е, Ч;Ч;, . Следовательно, в силу схемы соединения блоков 4-6 справедливо соотношение Ч1141 где 1 - выходное напряжение блока 4. Для интегратора 4 справедливо й1 40 (4)ЙсВыражая выходные напряжения всех интеграторов блоков 5 и 4 через Ч (напряжение последнего, интегратора блока 5), исходя из соотношений (3), 45получаем Ч1ЧЧ д (4 д О.5 162286ыражая выходное напряжение блока 3 через Ч, путем подстановки в выражение (1) величины ц и выражая ця через производные от сигнала Ч, получаемц) КН(с) - КК К,Ч, + К Ч, +Применяя к уравнению (6) поеобра 25 эование Лапласа при нулевых начальных условиях, имеем Ф ня чя) - кя) - кк к, я +КЯ +К Я ++ 3 О(7) 55 С учетом этих выражений соотношение (8) принимает видч (я) - я и(я) н(я),ч(я) - я и(я) н(я) П ч (я) - я Щя) н(я), Учитывая описанную выше взаимосвязь Ч, и Ч, и выражая Ч;(Я) через Н(я), получаем КЩя)Якф +КК Гк ЯВ+К Я)Я 1 + +К) 1 6Из системы уравнений (7) следует,)что измеритель представляет собрйдинамическую систему, устойчивость которой обеспечивается выбором чисЛенных значений Величин КГк К 4 - КяУкаэанные величины определяют такжевид амплитудно-частотной характеристики устройсгва. В пределах диапазона частот, где амплитудно"частотная характеристика предполагаемогоустройства, определяемая передаточной Функцией )6(я) меняется незначительно, а его фазочастотная характеристика близка к нулю, запаздыванием, которое вносится при обработкевходного сигнала, моано пренебречь,Поэтому в этом диапазоне частот выходное напряжение последнего интегратора блока 5 пропорционально входному сигналу Н. Выходные напряженияпредыдущих интеграторов в этом случае пропорциональны проиэводныи отН пр времени,Для прогнозирования величины Ниспользуется следующее соотновение++ С Ч) Со - 1ЬсС -т) (8) представляющее собой ряд Тейлорадля величины Н(с + б с) и реализуемоемноговходовыи сумиатором 7,Если выразить Ч, через Н(с) приупомянутом выше условии пренебрежения инерциональностью измерителя,то 1 ц -- Н(с); Кнкк) (я) Ч-- Н ( с ) Н ( с) вф КК дс и к э+ Н - ч ++ Н фщ ф 2 и Н(г. + ц г.)еКл Кк Таким образом, выходной сигнал сумматора (1) с определенной точностью воспроизводит прогнозируемое значение Н(с + с) измеряемой величины Н(г). Измеритель магнитного поля, содержащий последовательно соединенные датчик магнитного поля с автокомпенсационной обмоткой, блок выделения полезного сигнала и накапливающий 20 Составитель В,Величкин Редактор Н.Лазаренко Техред Л.Олийнык Корректор Л.БескидЗаказ 110 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 формула изобретения15 интегратор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения егофункциональных возможностей путемобеспечения прогнозирования измене-ния измеряемого магнитного поля, дополнительно введены блок интегрирования и два многовходоиюх сумматора, причем выходы блока интегрирования соединены с соответствующими входами каждого из многовхоцовых сум-, -маторов, выход накапливающего интегратора соединен с входом блока интегрирования и соответствующим входом каждого из многовходовых сумматоров, выход одного нз многовходовыхсумматоров соединен с автокомпенсационной обмоткой датчика магнитногополя, а выход другого соединен с выходом измерителя.