Измерительный преобразователь электрических и магнитных величин

(71) Заявител имский авиационный институт им. Орджоник 4) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ И МАГНИТНЫХ ВЕЛИЧИН,ЛЕКТРИЧЕСКИ 2 области магнитных и может быть исиндукции слабыхняющихся магнитных оянных токов и лей,ге- ч Изобретение относится ки электрических измеренийпользовано для измеренияпостоянных и медленно меполей, и также малых поснапряжений,Известно устройство для измерения индук. ции магнитного поля, содержащее два магнитореэистора, генератор переменного напряжения, полосовой фильтр, детектор, два фильтра нижних частот и источник опорного напряжения 11Недостатками известного устройства являются дрейф нуля и значительная погрешности измерения, возникающие вследствие температур. ной и временной нестабильности характеристик магниторезисторов, а также низкая чувствительность, обусловленная квадратичной зависи- мостью сопротивления от индукции, что. затрудняет использование указанного устройства для измерения индукции слабых магнитных поИзвестно также устройство, содержащее нератор, два магннторезистора, щмерительныи прибор, компенсационную обмотку, усилитель переменного напряжения и фазочувствительныйвыпрямитель 12.Недостатком известного устройства являетсянизкая точность измерения,Цель изобретения - повышение точностиф измерения,Для этого в устройство, содержащее генера.тор, два последовательно соединенных магниторезистора, последовательно соединенные измерительный прибор и компенсационную обмот 1 ф ку с магнитопроводом, а также последовательно соединенные усилитель переменного напря.жения и фазочувствительный выпрямитель, вто.рой вход которого подключен к выходу генератора, дополнительно введены последовательносоединенные реверсивный источник тока и обмотка подмагничивания, последовательно соедипенные избирательный усилитель и амплитудныйдетектор, выход которого подключен к входуусилителя переменного напряжения, а такжеусилитель постоянного тока, включенный между выходом фазочувствительного выпрямителям входом измерительного прибора, а такжепараллельно соединенные с магниторезнсторами15 20 3источник переменного тока и двухканальныйисточник тока, общая шина которого соединена с общим зажимом магниторезисторов, авходс выходом генератора, при этом один иззажимов магниторезистора подключен к входуизбирательного усилителя, а вход реверсивно.го источника тока соединен с выходом гене..ратора.Структурная электрическая схема измерительного преобразователя изображена на фиг. 1На фиг, 2 показаны временнйе изменения.величин, характеризующих процесс преобразования.Измерительный преобразователь содержитмагниторезисторы 1 и. 2, двухканальный источ.ник 3 тока, источник 4 переменного тока, из;бирательный усилитель 5, амплитудный. детектор б, усилитель 7 переменного напряжения,фазочувствительный выпрямитель 8, усюптель 9 постоянного тока, Измерительный прибор 10, компенсационную обмотку 11, магниторповод 12, генератор 13, реверсивный источ.ник, тока 14, обмотку подмагничивания 15,Устройство работает следующим образом.Вход двухканального источника тока 3, атакже фазочувствительный выпрямитель 8 соединены с выходом питающего генератора 13,. Через обмотку 15 подмагничивания и магниторезисторы 1 и 2 протекают токи, создаваемые управляемь 1 ми генератором 13 и источником 14 тока, Величины этих токов и ихнаправление. определяются генератором 13, выходное напряжение которого имеет вид прямоугольныхразнополярнЬ 1 х импульсов одинаковой амплитуды,и длительности. Через магниторезисторы 1 и 2 также протекает синусоидальный ток, создаваемый источником 4переменного тока, частота которого, по крайней мере, на порядок больше частоты прямоугольного напряжения генератора 13, а ампли.туда не превышает величины выходного токадвухканального источника 3 тока,Так как направление тока питания(фиг, 2, в) магниторезисторов 1 и 2 изменя.ются синхронно с направлением тока обмотки 15 подмагничивания, то их сопротивленияВн (фиг. 2, 6) остаются неизменными во вре.мени, а величины определяются абсолютнымзначением магнитной напряженности Нп(фиг. 2, г) на входе избирательного усилителя 5 повторяет форму тока источника 4 тока,причем амплитуда его неизменна и определяется суммой паденийнапряжений на магниторезисторах 1 и 2 от протекающего по ним синусоидального тока источника 4 тока. Напряжения на магниторезисторах 1 и 2, создавае.мые токами двухканального источника 3 тока. 4направлены встречно и компенсируют друг друга, Ввиду неизменности амплитуды входного напряжения О избирательного усилителя 5 на выходе амплитудного детектора б будет постоянное напряжение О (фиг, 2, г), в составе которого отсутствует переменная состав ляющая. Вследствии этого выходной ток 1 к (фиг, 2, д) электронного преобразователя равен нулю, и показание прибора 10 будет нулевым. При воздействии измеряемого постоянного магнитного поля амплитуды импульсов напряженности поля смещения, которые по направлению совпадают с напряженностью исследуемого поля, увеличиваются, а амплитуды импульсов противоположного направления -уменьшаются на величину напряженности Ни(фиг. 2, а) измеряемого поля, При этом воз.никают периодические чередования положительных и отрицательных приращений сопротивлений Вн (фиг. 2, б) магниторезисторов 1 и 2, пропорциональных отклонениям амплитуд импульсов подмагничивания, Соответствующие приращения получают также и амплитуды си.25 нусоидальных составляющих напряжений намагниторезисторах 1 и 2, сумма которых представляет собой амплитудно-модулированное напряжение О (фиг, 2, г), подаваемое на вход электронного преобразователя. Это напряЗ 0 жение усиливается избирательным усилителем 5и поступает на вход амплитудного детектора б, с помощью которого выделяется огибающая амплитудно-модулированного напряжения. В результате этого в составе выходного напряже.35 ния О (фиг. 2, г) амплитудного детектора бпоявляется переменная составляющая в виде прямоугольных импульсов, частота которых совпадает с частотой напряжения генератора 13, а амплитуда пропорциональна приращению со противлений магниторезисторов 1 и 2. Переменная составляющая напряжения О, усиливается усилителем 7 и подается на вход фазочувствительного выпрямителя 8. Постоянное напряжение с выхода фазочувствительного вы прямителя 8 поступает на вход усилителя 9постоянного тока, Выходной ток 1 к (фиг. 2, д) усилителя 9 протекает через прибор 10 и об.мостку 11. Этот ток вызывает магнитную напряженность в магнитопроводе 12, которая уменьшает магнитную напряженность, вызванную измеряемой величиной, Дополнительное наложение постоянного компенсирующего поля при.водит к уменьшению приращений сопротивлений магниторезисторов 1 и 2. В итоге, при достаточно большом коэффициенте усиления, напряженность измеряемого магнитного поля уравновешивается напряженностью компенсирую.щего поля, то есть осуществляется нреобразо.702325 вание измеряемой величины в пропорциональ т ное значение постоянного тока.Таким образом, в предложенном преобразо. в вателе характеристика преобразования не зави- г сйт от величины нестабильного сопротивленияч магниторезисторов, параметров электронного д преобразователя; несимметричности характе.н ристик магниторезисторов, в основе работы " п которых положен ГМР эффект. Чувствительность и его не зависит от параметров магниторезисто. 10 т ров, дрейф нуля практически исключен. Тем-.пература и временное старение элементов не вызывают погрешностей характеристик пре.образования.Эти преимущества позволяют резко повысить 15 метерологические характеристики существующих преобразователей и позволяют широко использовать предложенный гальваномагнигпый пре.образователь для решения специальных задач измерительнрй техники и автоматики. 20 формула изобретения Измерительйый преобразователь электричес ких и магнитных величин, содержащий генератор, два последовательно соединенных магнито резистора, последовательно соединенные измерительный прибор и компенсационную обмотку с .магнитопроводом, а также последова 6ельно соединенные усилитель переменного на.пряжения и фазочувствительный выпрямитель,торой вход которого подключен к выходуенератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,то, с целью повышения точности измерения,ополнительио введены последовательно соедиенные реверсивный источник тока и обмоткаодмагничивания, последовательно соециненныезбирательный усилитель и амплитудный детекор, выход которого подключен к входуусилителя переменного напряжения, а такжеусилитель постоянного тока, включенный между выходом фазочувствительного выпрямителя и входом измерительного прибора, а такжепараллельно соединенные с магниторезисторамиисточник переменного тока и двухканальныйисточник тока, общая шина которого соединенас общим зажимом магниторезисторов, а входс выходом генератора, при этом один иззажимов магниторезистора подключен к входуизбирательного усилителя, а вход реверсивногоисточника тока соединен с выходом генера.тора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР й". 513332, .кл. 6 01 В 33/02, 05.05.76,2. Вайсе Г. Физика гальваномагнитных полупроводниковых приборов и их применение,М., "Энергия", 1974, с. 277-278.Бутяга акаэ 7583/43 Тираж 1073 Подписно ЦНИИПИ Государственного комитета СССР ло делам иэобретений.и открытий 3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4(5