Способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей и устройство для его реализации

О П И С А Н И Ет 76448ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соки Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 20,04,79 756279/181) М.Кл.з 6 01 К 33/О исоединением заявки Приоритет - ,Гесударстееинык комите 3) Опубликовано 15.01,82, Бюллетень2 (53) УДК 621,3(088, елам изобретений и открытий ата опубликования описания 15.01 ы.уа".ю- ;: :;Жмж.4 жм:жс" :я 72) Авторы изобретени Штейн(71 учно-исследовательски Томском ордена Октя вого Красного Знамен им. С. Минститут ядернской РеволюцполитехническКирова явител пр тр к: д т т 1" 1 т," ав. тгж СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИПЕРИОДИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ по формуле ачение инМагнитное поле определяюИ,Т) = , где В(1,) -ЯРсится к технике маг может использоватьс тных полей ускорите Изобретение отнонитных измерений идля измерения магиилей заряженных част- пе го по уемо Известно устройство, вь известному способу, содер ционный датчик магнитного метр постоянного тока, сх переднего фронта сигналов соединенную по входу схемы временного интервала заде причем датчик подсоединяетс ру через ключ, управляющий соединен с выходом схемы временного интервала задер тполненное по жащее индукполя, вольтему фиксации датчика, подформирования ржки отсечки, я к вольтметвход которого формирования жки отсечки (2. Известен способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, заключающийся в преобразовании магнитных полей в электрические сигналы, пропорциональные производной от магнитного поля по времени, с последующим измерением средних значений электрических сигналов путем фиксации одного из фронтов электрических сигналов, отсечения части сигнала и изменения длительности отсечки в пределах периода (Ц,Однако точность измерения - недостаточна. дукции поля в момент отсечки 1 о; Т5риод следования импульсов магнитноля; У - напряжение, регистрир евольтметром; 5% - постоянная индукционного датчика.1 О Недостатком известного устройства является влияние нестабильности периодаследования импульсов магнитного поля наточность измерений, а при измерении полеймалой длительности - снижение чувствительности, поскольку с уменьшением длительности импульса поля значительно возрастает амплитуда электрических сигналовпри малом среднем значении сигналов, идля обеспечения нормальной работы ключа20 приходится снижать ее, либо уменьшая постоянную датчика, либо применяя делительнапряжения, что ведет к снижению чувствительности,Целью настоящего изобретения являетсяЫ повышение чувствительности и точностиизмерений.Поставленная цель достигается тем, чтопри измерении магнитных полей способом,основанным на преобразовании индукцииЗО магнитного поля в электрические сигналы,пропорциональные производной от индукции поля по времени, фиксации переднегофронта сигналов задержки момента отсечки сигналов относительно переднего фронта и изменении задержки в пределах длительности сигналов, отсеченные электрические сигналы сравнивают с регулируемым опорным сигналом в течение фиксированного времени интервала, длительностькоторого меньше периода следования сигналов, и в момент равенства сигналов повеличине опорного сигнала определяютмагнитное поле,В известное устройство для измерениямгновенных значений периодических магнитных полей, содержащее индукционныйдатчик магнитного поля, вольтметр постоянного тока, последовательно соединенныеблок фиксации переднего фронта сигналов,элемент задержки и ключ, подключенный кдатчику, введены последовательно соединенные блок формирования фиксированного временного интервала, элемент И, второй ключ и емкостной фильтр, выход которого подключен к вольтметру постоянноготока; при этом вход фильтра и выход второго ключа соединены с выходом первогоключа, второй выход элемента задержки -со вторым входом элемента И, а входыэлемента задержки и блока формированияфиксированного временного интервала подключены к выходу блока фиксации переднего фронта сигналов.Способ поясняет диаграмма, представленная на фиг. 1, а устройство - блок-схема на фиг. 2.Поле В(1) (фнг. 1) преобразуется датчиком в напряжение У, пропорциональное производной от поля по времени.В заданный момент напряжение отсекается, и отсеченное напряжение в течениевремени г 4, сравнивается с опорным напряжением У,.Равенство имеет место в том случае, если равны площади прямоугольника высо"той Уо н основанием 1и фигуры, образованной кривой отсеченного напряжения соснованием го.оо7 И = орили В(о) =5%Видно, что величина показаний У, независит от частоты следования импульсов поля.Устройство содержит (фиг, 2) индукционный датчик 1 магнитного поля, ключи 2 и 3, вольтметр 4 постоянного тока, блок фиксации 5 переднего фронта сигнала датчика, элемент задержки 6 момента отсечки блок 7 формирования фиксированного временного интервала, элемент И 8 и ЛС-фильтр 9.Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии конденсатор65 1. Способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, основанный на преобразовании индукции магнитного поля в электрические сигналы, пропорциональные производной от индукфильтра 9 разряжен. Ключи 2 и 3 запертыпотенциалами на выходах элемента задержки 6 и элемента И 8. В момент возникновения поля блок фиксации 5 переднего5 фронта генерирует импульс, запускающийэлемент задержки 6 момента отсечки иблок 7 формирования фиксированного временного интервала,Элемент 6 генерирует импульс, длитель 0 ность которого равна времени задержкимомента отсечки. С прямого выхода элемента 6 снимается отпирающий импульс,. под действием которого ключ 2 замыкается, и ЭДС датчика прикладывается к15 фильтру.Блок 7 генерирует отпирающий импульс длительностью, равной фиксированному интервалу. Ключ 3 удерживается взамкнутом состоянии до момента отсечки,20так как с инверсного выхода элемента задержки 6 на вход элемента И 8 поступаетзапирающий импульс. В момент отсечки 1,элемент задержки 6 возвращается в исходное состояние и запирает ключ 2. На ин 5версном выходе элемента задержки 6 устанавливается отпирающий потенциал, Ключ3 замыкается и удерживается в этом состоянии до окончания фиксированного временного интервала 1,. Таким образом, в течение времени задержки происходит зарядемкости фильтра 9 под действием ЭДСдатчика 1, а затем до момента 1 фильтр 9замыкается на общую шину, и емкость егочастично разряжается,До конца периода заряд на емкости неизменяется. Затем процесс повторяется, иемкость получает новое приращение заряда. Постоянная фильтра 9 выбирается стаким расчетом, что за один цикл напряже 40 ние на емкости изменяется на малую величину.Накопление заряда прекращается в мо.мент, когда напряжение на емкости сравняется с ЭДС датчика, усредненной в интер 45 вале 14,. Установившееся напряжение измеряют вольтметром 4, а затем определяютполе по приведенной выше формуле.Из описания видно, что емкость фильтра9 выполняет функцию источника опорного50 напряжения, а процесс сравнения протекает автоматически за счет изменения заряда емкости.Способ и устройство по способу обеспечивают независимость показаний от часто 55 ты следования импульсов поля, Способ особенно эффективен при измерении полеймалой длительности.Формула изобретения60764485 15 батс ции поля по времени, фиксации переднего фронта сигналов, задержки момента отсечки сигналов относительно переднего фронта и изменении задержки в пределах длительности сигналов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повь 1 шения чувствительности и точности измерений, отсеченные электрические сигналы сравнивают с регулируемым опорным сигналом в течение фиксированного времени интервала, длительность которого меньше периода следования сигналов, и в момент равенства сигналов по величине опорного сигнала определяют магнитное поле. 2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее индукционный датчик магнитного поля,вольтметр постоянного тока, последовательно соединенные блок фиксации переднего фронта сигналов, элемент задержки и ключ, подключенный к упомянутому датчику, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены последовательно соединенные блок формирования фиксированного временного интервала, элемент И, 5 второй ключ и емкостной фильтр, выход которого подключен к вольтметру постоянного тока, при этом вход фильтра и выход второго ключа соединены с выходом первого ключа, второй выход элемента задерж ки со вторым входом элемента И, а,входы элемента задержки и блока формирования фиксированного временного интервала подключены к выходу блока фиксации переднего фронта сигналов. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР390484, кл, 6 01 К 33/12, 1973.20 2. Измерительная техника. Под ред,Шрамкова Е. Т., М., 1975, с. 73,764485 федотов ектор С. Файн еда Тип, Харьк пред. Патен остазнтель Е. Данилин Техрсд И. Заболотнов Заказ 31/36 Изд,101 Тираж 718НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретени113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Подписноеи открытий