Цифровой измеритель магнитной индукции

Союз Советских Социалистических Республик) М. Кл. б 01 г 33/О 22) Заявлено 29,03.71 (21) 1637877/18-10 с присоединением заявииасударственный комитетСовета Министров СССРпа делам изааретенийи открытий(088.8) публиковано 15,04 ата опубликовани 4, Бюллетень1 описания 19.09.74 2) Авторы изобретения нко и Ю. А. Скрипник А. М Институт электродинамики АН Украинской ССР 71) Заявител 4) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ И НДУ 2 Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерения с повышенной точностью индукции постоянных магнитных полей в широком диапазоне ее значений. 5Известные цифровые измерители магнитной индукции с датчиками Холла содержат последовательно соединенные автоматический переключатель, избирательный усилитель, линейный детектор и второй автоматический пере О ключатель, работающий синхронно с первым, запоминающий конденсатор и интегрирующее КС-звено, при этом управляющие цепи автоматических переключателей соединены со схемой управления, выход датчика через развя зывающий трансформатор подключен к одному из входов первого автоматического переключателя, к другому входу которого подключен низкоомный резистор, один из выходов второго автоматического переключателя под О ключен через интегрирующее звено к одному из входов нуль-органа, а другой выход переключателя соединен со вторым входом нуль- органа, к которому также подключен запоминающий конденсатор.25Однако в известном устройстве на результат измерения могут оказывать влияние временные и температурные нестабильности параметров элементов интегрирующего звена и генератора счетных импульсов. Кроме того, ЗО появляется погрешность измерения, вносимая элементом памяти.Для повышения точности измеритель предложенной конструкции снабжен источником опорного напряжения, преобразователем код - напряжение и регистром памяти, прц этом входы регистра подключены к счетчику, а выходы - ко входам преобразователя код - напряжение, выход которого соединен с Одним контактом второго автоматического переключателя, другой контакт которого подключе к источнику опорного напряжения, а выход к интегратору, причем управляющие цепи регистра памяти п цепи установки счетчика в нулевое состояние соединены со схемой управления.На фпг. 1 изображена блок-схема цифрового измерителя магнитной индукции; на фиг, 2 - временная диаграмма напряжений,В блок-схему, изображенную на фиг, 1, включены: избирательный усилитель 1, линецный детектор 2, автоматический переключатель 3, низкоомпый резистор 4, датчик Холла 5, источник переменного тока 6, нуль-орган 7, интегратор 8, автоматический переключатель 9, источник опорного напряжения 10, генератор тактовых импульсов 11, схема управления 12, ключ 13, генератор счетных импульсов 14, счетчик 15, регистр памяти 16, преобразователь напряженпе - код 17, сцмметрирующий(13) у Мср 12 Пс)оп трансформатор 18, цифровое отсчетное устройство 19.Измсрение производится в два такта. В одном такте на вход избирательного усилителя 1, соединенного с линейным детектором 2, через автоматический переключатель 3 подается напряжение, снимаемое с низкоомного резистора 4, включенного в цепь питания датчика Холла 5 от источника переменного тока 6, Усиленное и выпрямленное напряжение подается на один из входов нуль-органа 7 и определяется выражением) -- АТсрАо) где Й, - коэффициент передачи усилителя;Й - коэффициент передачи линейногодетектора;1 ср - среднее значение выпрямленного тока питания датчика;Я, - низкоомный резистор в цепи питания датчика.На другой вход нуль-органа 7 поступает линейно изменяющееся напряжение с выхода интегратора 8, на вход которого через автоматический переключатель 9 подается сигнал от источника опорного напряжения 10. Наклон линейно изменяющегося напряжения на выходе интегратора определяется выражениемдО,= ", (2)т где 0) - угол наклона линейного напряжения;Уоп - напряжение опорного источника;Т - постоянная времени интегратора. Одновременно с началом развертки линейного напряжения генератор тактовых импульсов 11 через схему управления 12 при помощи ключа 13 подключает выход генератора счетных импульсов 14 ко входу счетчика 15,При равенстве сравниваемых напряжений нуль-орган 7 при помощи ключа 13 отключает счетчик 15 от генератора счетных импульсов 14. Число подсчитанных импульсов будет равно где 1, - временной интервал,1 - частота генератора счетных импульсов.В соответствии с обозначениями, принятыми па фиг, 2, имеем Подставив в (4) выражения (1) и (2), получимс)сгсряоТ(5)с)оп Тогда число импульсов У, в соответствии с(3) и (5) равно Таким образом, в конце первого такта измерения число подсчитанных импульсов У, будет зафиксировано счетчиком в виде цифрового статического кода, который по сигналу со схемы управления 12 переносится в регистр памяти 16 и с помощью преобразователя напряжение - код 17 обратно преобразуется в соответствующее напряжение Уг, определяемое выражением10 где т - коэффициент обратного преобразова.ния,Во втором такте измерения на вход избирательного усилителя 1 через автоматический переключатель 3 и симметрирующий трансформатор 18 подается выходное напряжение датчика 5. При этом выпрямленное напряжение с), на входе нуль-органа 7 будет равноз: АсрВ) (Ь) где 5 - удельная чувствительность датчика киндукции;В - измеряемая магнитная индукция.На другой вход нуль-органа 7 поступает линейно изменяющееся напряжение с выхода интегратора 8, на вход которого через автоматический переключатель 9 подается напряжение с выхода преобразователя напряжение - код.Наклон линейного напряжения на выходе интегратора будет определяться выражениемУг па,йгКУ1 дО,=35 т ц В дальнейшем работа схемы происходит аналогично первому такту измерения. При этом число подсчитанных импульсов будет равног - г (10) где 1 - временной интервал.В соответствии с обозначениями на фиг. 2имеем45 Подставив в (11) выражения (8) и (9), получим5 Ооп(12)дЯоУ Тогда число импульсов Ло в соответствии с(14)Таким образом, на вход счетчика 15, установленного к началу второго такта измерения 65 в нулевое состояние сигналом со схемы управ 424093ления 12, поступает число импульсов У, которое счетчик зафиксирует в виде цифрового статического кода. Состояние счетчика индицируется цифровым отсчетным устройством 19.5Автоматические переключатели 3 и 9 соединены через схему управления 12 с генератором тактовых импульсов 11, осуществляющим двухтактную последовательность преобразований.юНа основании выражения (13), в которое не входят такие параметры, как постоянная времени интегратора, частота. генератора счетных импульсов, коэффициенты передач избиратель ного усилителя и линейного детектора и ток питания датчика, можно сделать вывод, что число подсчитанных импульсов Ж пропорционально измеряемой магнитной индукции и не зависит как от изменения коэффициентов пе редач усилителя и детектора и нестабильности тока питания датчика, так и от изменения параметров элементов интегратора и генератора счетных импульсов. Кроме того, схема измерителя не содержит запоминающего устрой ства, что исключает погрешность измерения, обусловленную нестабильностью его параметров. П р ед м ет изобретения Цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий датчик Холла с симметрирующим трансформатором на выходе и с низкоомным резистором в цепи питания датчика от источника переменного тока, последовательно соединенные автоматический переключатель, избирательный усилитель и линейный детектор, подключенный к одному входу нуль-органа, другой вход которого через интегратор связан со вторым автоматическим переключателем, работающим синхронно с первым, а выход - с первым входом ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, третий вход - через схему управления к выходу генератора тактовых импульсов, выход же ключа через счетчик связан с цифровым отсчетным устройством, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он снабжен источником опорного напряжения, преобразователем код - напряжение и регистром памяти, входы которого соединены с выходами счетчика, а выходы - со входами преобразователя код - напряжение, выход последнего соединен с одним контактом второго автоматического переключателя, второй контакт которого подключен к выходу ис. точника опорного напряжения.424093 Фиа 1 Составитель Л. Устинова Редактор Н. БелявскаяТехред Е. Борисова Корректоры: О. Данишеваи Е. Давыдкина Заказ 2453/8 Изд,1496 Тираж 678 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитетаСовета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2