Устройство для измерения магнитного поля

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет 51) М. Кл. 2 601 ЙЗ Госудврствеииый кометеСовете Мииистров СССРео делам изобретенийи открытий убликовано 05,06,78, Бюллетень 2(53) У 21.317. 4088, 8) описания 05,05,78 5) ата опубликова М. Семенов и Н, И, Яковлев 72) Авторы изобрегени 1) Заявите ТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ 5 Изобретение относится к области алектроизмерительной техники и может использоваться для построения цифровых феррозонаовых магнитометров, а также магнитомодуляционных измерительных преобразователей постоянного тока с цифровым выходом,Известно устройство для измерения магнитного поля, в котором перемагничиваемыйот генератора возбуждения феррозонд с усилителем-ограничителем и фазочувствительными ключами выполняет функции. фазочувствительного нуль-органа, на выходе которого появляется импульсный управляющийсигнал всякий раэ, когда действующее наферрозонд магнитное поле отлично от нуляСигнал выходных ключей управляет работой цифрового счетчика импульсов, с выхода которого цифровой код поступает в цифровой регистратор 1.Однако иэ-за нелинейности и нестабильности амплитуды импульсов модулирующего низкочастотного магнитного поля, вырабатываемых г енератором возбуждения, атоустройство обладает значительной погрешностыо измерения,Известно также устройство для измерениямагнитного поля, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения,феррозонд и усилитель-ограничитель, выхода которого подключен к первым входам двухключей, вторые входы которых соединеныс другими выходами генератора возбуждения, а также триггер, подключенный к выходам обоих ключей, и счетчик импульсов 2.О Это устройство также обладает значительной погрешностью и узким диапазономизмерения.Бель изобретения - повышение точностии расширения диапазона измерения,5 Это достигается тем, что и устройстводля измерения магнитного поля, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения, ферроэонд и усилительограничитель, выход которого подключенО к первым входам двух ключей, вторые входы которых соединены с другими выходамигенератора возбуждения, а также. триггер,подключенный к выходам обоих ключей, исчетчик импульсов, введены мультивибраторЮ и алемент совпадения, подсоединенные квыходу триггера, и цифро-анадоговый преоб-разоватедь, включенный между счетчикомимпудьсов и вторым входом ферроэонда,причем второй вход эдемента совпадениясвязан с одним из выходов генератора возбуждения, а его выход и выход мудьтивибратора соединены с соответствующими входами счетчика импульсов,На фиг. 1 представлена функциональнаясхема устройства ддя измерения магнитных попей; на фиг, 2 - временные диаграммы.Устройство содержит посдедоватедьносоединенные генератор возбуждения 1, феррозонд 2, состоящий цз обмотки возбуждения 3, компенсирующей обмотки 4 и измеритедьно обмотки 5, и усидитедь-ограничитедь 6, выход которого соединен с первыми входами кдючей 7 и 8 вторые входы которых связаны с другими выходамигенератора возбуждения 1, триггер 9, подкдюченный к выходам ключей 7 и 8, мудьтивибратор 1 О, элемент совпадения 11,счетчик импудьсов 12, цифровой регистратор 13 и цифро-аналоговый цреобразоватедь14. Мупьтивибратор 1 О и эдемент совпадния 11 подсоединены к выходу триггера 9Цифро-аналоговый преобразоватедь 14включен между счетчиком импудьсов 12 ивторым входом феррозонда 2, Второй входэлемента совпадения 11 связан с однимиз выходов генератора возбуждения 1, авыходы эдемента совпадения 11 ц мультивибратора 1 О соединены с соответствуюшими входами счетчика импудьсов 12,Устройство работает следующим образом.При воздействии на феррозонд 2 измеряемого подяК(фиг. 2,а) на его выходепоявляется напряжение второй гармоники ц(фиг. 2, б), которое преобразуется усидцтелем-ограничителем б в прямоугольныеимпудьсы 1,фиг.2, в) Ц, управпякщце работой ключей 7 и 8, При подожитедьнойполярности измеряемого магнитного поляКо поступающие на ключ 7 от генераторавозбуждения 1 импудьсы второй гармоникиО (фиг. 2,г) совпадают по фазе с импульсами Х, которые на входе ключа 8 несовпадают пофаэе с импульсами Б (фиг. 2, д).Поэтому импудьсыпропускаютсяключом 7 на вход триггера 9 в виде управляющего напряжения 135 (фцг, 2,е).Первый .импульс налряженця 5 перекдючаеттриггер 9, и напряжение Б (фцг, 2,з) сего выхода открывает элемент совпадения11, который начинает пропускать импульсыгенератора возбуждения 1 на счетчик 12в течение времени " о . Пропорциональноколичеству цмпудьсов, поступающих на 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 5 О счетчик импудьсов 12 изменяется по динейнс-ступенчатому закону ток компенсаццц 3 (фцг. 2,и) на выходе преобраэоватедя 14 создающий при протекании по обмотке 4 направленное встречно измеряемому магчцтному подюЯ компенсационное по0де Кк По истечении времени То, когдакомленсационное полеЯ сравчяется с иэкмеряемым подемКц превысит его, налравдение действукщего на феррозонд 2 резудьтирующего поло К =Н-Н, (фиг.2,а) изменится на противоподожное, в соответствии с чем изменится на 180 и фаза напряжения второй гармоники Ю на выходеферрозонда 2 и О на выходе усилителяограничителя 6. Поэтому фаза напряженияО и фаза опорного напряжения 5, подаваемого от генератора возбуждения 1,совпадут на входе кдюча 8, который пропустит импульс О (фиг 2,ж) на второйвход триггера 9 и переключит его в исходное состояние. Одновременно задним фронтом выходного имлупьсаЦтриггера 9 запускается мудьтивибратор 10, вырабатывающий импульс 09(фиг. 2,к). Этот импульсявдяется комапой на считывание выходного кода счетчика импульсов 12 цифровымрегистратором 13, а также осуществляетсброс счетчика импульсов 12 в нулевоеисходное состояние и запрет приема импудьсов по счетному входу на время Ч., в течение которого устанавливаются переходные процессы в устройстве (фиг, 2, к).Посде окончания импульсами описанныйцикл повторяется, так как появйвшийся навходе триггера 9 импупьс напряжения ц перекщочает триггер 9 в состояние, при котором счетчик импульсов 12 начинает приемимлудьсов ц формирование с помощью преобразоватедя 14 тока компенсации 3 в компенсирующей обмотке 4 феррозонда 2, нарастающего по линейно-ступенчатому закону.,При этом интервалы времени Т оказываютОся пропорционапьными величине измеряемого магнитного поля Н, а выходной кодсчетчика импульсов 12 является его чисдовым эквивалентом,Линейно-ступенчатая компенсация полявыходным током ццфро-анадогового преобразов тедя 14 позволяет существенно рао.ширить диапазон компенсирующего и, сдедоватедьно, измеряемого магнитного поляи увеличить точность измерения,Формула изобретения Устройство для измерения магнитного падя, содержащее посдедоватедьно соединенные генератор возбуждения, феррозонл и10 усипитель-ограничитепь, выход которогоподкпючен к первым входам двух кпючей,вторые входы которых соединены с другимивыходами генератора возбуждения, а также триггер, подключенный к выходам обоихкпючей, и счетчик импульсов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с цепью повышенияточности и расширения диапазона измерения, в него введены мультивибратор иэпемент совпадения, подсоединенные к выходу триггера, и цифро-анапоговый преобразоватепь, включенный между счетчиком импульсов и вторым входом феррозонда,причем второй вход элемента совпадениясвязан с одним из выходов генератора возбуждения, а его выход и выход мультивибраторасоединены с соответствующими входамисчетчика импупьсов,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США % 3258687,кл. 324-43.2. Авторское свидетельство СССРИо 261564, кл. 6 01 К 33/12, 1968,, Ковалева 001/34ЦНИИПИ 1 о у Тираж 111 г ак в СССР 035 илиал ППП Патент",г. Ужгород, ул. Проектн арственного комитета Сопо делам. изобретенийосква, Ж, Раушская Подписноевета Министоткрытийнаб., д. 4/5