Тесламетр переменного поля

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06.03. 79 (21) 2734833/18-21 (51)М3 01 Н 33/02 с присоединением заявим Нов(23) Приормтет -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) ТЕСЛАМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ПОЛЯ Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для точных измерений значений магнитной индукции переменного поля в широком диапазоне частот и значений индукции. 5 Известны тесламетры-компараторы магнитной индукции, которые содержат образцовую катушку магнитной индукции, соединенную через измеритель ный прибор постоянного тока с регулируемым источником постоянного тока, и активный магнитометрическйй преобразователь, вход которого связан с источником питания, а выход подклю чен к регистрирующему устройству. При равенстве показаний регистрирующего устройства в случаях поочередного помещения магнитометрического преобразователя в измеряемое переменное 20 и в образцовое постоянное поле, об измеряемом значении магнитной индукции судят по показанию измерительного прибора постоянного тока в цепи образцовой катушки магнитной индук ции 111.Наиболее существенным недостатком тесламетров, основанных на разновременном компарировании, является низкая точность измерения. ЗО Известны также тесламетры, основанные на методе одновременного компарирования магнитных индукций.переменного и постоянного полей с помощью двух встречно-включенных активных магнитометрических преобразователей. Они также содержат образцовую катушку магнитной индукции, сое циненную через измеритель постоянного тока с регулируемым источником постоянного тока, и активный магнитометрический преобразователь, помещенный в измеряемое переменное поле, а также второй активный магнитометрический преобразователь, помещаемый в образцовое постоянное поле и включенный с первым в соседние плечи мостовой схемы. При этом к одной диагонали мостовой схемы подсоединен источник питания, а в другую диагональ включено регистрирующее устройство., Нулевое показание регистрирующего устройства свидетельствует о равенстве сравниваемых значений магнитной индукции. При этом возможно проведение непрерывных измерений, причем значительно уменьшается погрешность из-за нестабильности характерисгик магнитометрических, преобразователей 21.Однако погрешность Измерения и при такой схеме тесламетра остается срав ительно высокой.Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение частотного диапазона.Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее активный магнитометрический преобразователь и катушку магнитной индукции, через измерительный прибор постоянного тока подключенную к регулируемому источнику постоянного тока, дополнительно введены последовательно соедииенные усилитель переменного напряжения, упранляемь 1 й компаратор напря - женил и формирователь импульсов, включенные между добавочным выводом катушки магнитной Индукции и входами активного магнитометрического преобразователя, а также нуль-индикатор напрякения, подключенный к выходам активного магнитометрического преобразователя, и источник опорного напрякения, соединенный с управляющим входом компаратора напряжения, причем активный магнитометрический преобразователь помешен в центр катушки магнитной индукции, и их магнитные оси совпадают с направлением вектора магнитной индукции измеряемого поля.На фиг. 1 изображена функциональная схема тесламетра переменного поля; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на входах и выходах отдельных узлов.Тесламетр содержит активный магни тометрический преобразователь 1, помещенный в центр катушки 2 магнитной индукции таким образом, чтобы их магнитные оси совпадали. Катушка 2 через измерительный прибор 3 постоянного тока соединена с регулируемым источником 4 постоянного тока. Дополнительный вывод катушки 2 подключен ко входу усилителя 5 перемен-. ного напряжения, соединенного последовательно с управляемым компаратором 6 напряжения и формирователем импульсов 7. Выход формирователя 7 связан со входами питания преобразователя 1, сигнальные входы которого подключены ко входу нуль-индикатора 8 напряжения. К управляющему входу компаратора б подсоединен источник 9 опорного напряжения.Тесламетр работает следующим образом.В измеряемое переменное магнитное поле с индукцией Вп (фиг.2), имеющей максимальное значение Вм, помещают магнитометрический преобразователь 1, располокенный в центре катушки 2 магнитной индукции так, чтобы их магнитные оси совпадали с направлением вектора измеряемого поля. Через катушку 2 магнитной индукции пропускают постоянный ток,5 10 35 30 35 40, 45 50 55 40 создающий в ней постоянное мв.гнитное поле, значение Во индукции которого противоположно по знаку значения Вм. В результате на преобразователь 1 воздействует результирующее магнитное поле с индукцией Вр. Катушка 2, являясь источником постоянного поля, одновременно служит для получения информации о частоте и фазе измеряемого переменного поля, поскольку в переменном поле на ней в соответствии с законом электромагнитной индукции возникает напряение О=Ви (дВ)М) , где 5 - плопадь одного витка, М - число витков катушки. В случае синусоидального поля В, =В, ьпЯ.1, где Й - частота изменения магнитной индукции, напряжение на катушке равно О = ВиВ, сов Я сй=Ви Вми Фс - ) и следовательно,сдвиТо нуто по фазе относительно Вп на 90 Это напряжение усиливается усилителем 5 переменного напряжения и поступает на вход компаратора б напряжения, на управляющий вход которого поступает опорное напряжение О 1, от исто ника 9, О, - напряжение с выхода усилителя 5. Оно сдвинуто по фазе относительно Вп не на 90, а имеет задержку а иэ-эа влияния инерционности усилителя 5 и активного сопротивления самой катушки 2. На выходе компаратора б возникают импульсы напряжения О, передний и задний фронты которого определяются моментами пересечения значений напрякений О и О . Если выбрать значение Оо =1 ас , где 1 - коэффициент пропорциональности, то задний фронт Ок совпадает по времени с моментом г достижения магнитной индукцией Вп своего максимального значения Вм. Таким образом, источник 9 опорного напряжения служит для компенсации временной (фазовой) задержки, возникающей при формировании напряжения О, . По заднему фронту напряжения О в формировате ле 7 импульсов формйруются короткие импульсы Оф , которые используются для питания активного магнитомет-, рического преобразователя 1. Под действием этих импульсов на "игнальных выходах преобразователя 1. возникает импульсный сигнал, амплитуда которого пропорциональна значению магнитной индукции Вр результирующего поля в катушке 2 в момент времени т . При равенстве этого сигнала нулю, что достигается регулировкой тока источника 4 и определяется по показанию нуль-индикатора 8 мгновенных значений напрякения, значение Вм равно значению Во, которое определяется по показанию измерительного прибора 3 постоянного тока. Погрешность измерения в заявляемом тесламетре определяется, главным образом, сэотно 789947шением между порогом реагирования активного магнитометрического п. lразователя и нижним пределом изме-. рения. При импульсном питании преобразователя реализуется порог реагирования более низкий, чем при питании постоянным током. Это происходит благодаря уменьшению влияния паразитных наводок от измеряемого поля, во-первых, за . ет кратковременности срабатывая . реобразователя, во-вторых, за ;ет того, что при импульсном питании преобразователя можно увеличить ток питания, а, следовательно, и его выходной сигнал в ГО раз, где О - скважность импульсов.15Повышение точности измерения максимальных значений магнитной индукции переменных синусоидальных и несинусоидальных полей увеличит эффективность, улучшит качество 20 исследований и сократит сроки их проведения, а также уменьшит число аппаратуры для косвенных измерений, необходимой при отсутствии прецезионных тесламетров. 25Формула изобретенияТесламетр переменного поля, содержащий активный магнитометрический преобразователь и катушку маг-.нитной индукции, через измерительный прибор постоянного тока подключенную к регулируемому источнику постоянного тока, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измеренияи расширениячастотного диапазона, в него дополнительно введены последовательносоединенные усилитель переменногонапряжения, управляемый компараторнапряжения и формирователь импульсов, включенные между добавочнымвыводом катушки магнитной индукциии входами активного магнитометрического преобразователя, а также нульиндикатор напряжения., подключенныйк выходам активного магнитометрического преобразователя, и источникопорного напряжения, соединенный суправляющим входом компаратора напряжения, причем активный магнитометрический преобразователь помещенв центр катушки магнитной индукции,и их магнитные оси совпадают с направлением вектора магнитной индукции измеряемого поля.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Патент Японии Р 47-6791,С 01 К 33/02, (110.1) 13.12.68.2.Авторское свидетельство СССРР 539320, 0 01 К 33/02, 1975.Составитель Л.УстиноваРедактор В,Парасюн Техред Н. Ковалева Корректор В.БутягаЗаказ 9036 48 Тираж 1019 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП Патент ,г.ужгород,ул.Проектная,4