Устройство для измерения магнит-ных полей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ВТЕЛЬСТВУ Севе Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 3105,79 (21) 2774290/18-21 (51)М. Кл. с присоединением заявки Ио С 01 й ЗЗ/06 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий. 44 (088. 8) Дата опубликования описания 0 704.81" Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для исследования магнитных полей в трехмерном пространстве.Известно устройство, применяемое для измерения компонент вектора маг" нитной индукции 11, Оно содержит катушки в виде соленоидов с квадратным сечением и трехкомпонентный феррозонд с измерительными обмотками. Это устройство предназначено для измерения трех ортогональных компонент вектора магнитной индукции.Его недостатком является невозможность производить замеры в узких зазорах магнитных систем или в полях с большой неоднородностью вследствие сравнительно больших габаритов зонда с ферромагнитными преобразователями.Известно также устройство, содержащее два датчика Холла, питающееся токами, изменяющимися во времени по гармоническому закону, причем один из датчиков подключен непосредственно к источнику питания, другой - через фаэовращающую цепочку 123Это устройство позволяет при раз мещении датчиков Холла в измерительном зонде измерять направление вектора магнитной индукции в точке, в которой находится измерительный зонд,Однако с помощью этого устройстванельзя измерить составляющие и модуль вектора магнитной индукции.Целью изобретения является повышение точности измерения,Поставленная цель достигаетсятем, что устройство для измерениямагнитных полей, содержащее измерительный зонд с тремя вэаимно перпендикулярно расположенными датчикамиХолла, подключенный ко второму датчику Холла фазовращатель, три ключа,связанные с выходами соответствующихдатчиков, подключенный к выходамдвух ключей сумматор и измерительныйблок, снабжено вторым сумматором и вторьГм фазовращателем, элементом И, логическим блоком, двумя нуль-компара 20 торами, триггерами и фильтром. Выходпервого сумматора соединен с первымвходом второго сумматора и входомпервого нуль-компаратора, выход которого подключен к выходу элемента25 И и вход,м триггера и ло,.ическогоблока. Входные электроды третьегодатчика Холла через фазовращатель вфильтр соединены с выходом триггера,а выходные через ключ - со вторымЗО входом второго сумматора, выход ко819764 выходное напряжение которого призамкнутых ключах 6 и 7 пропорционально проекции вектора магнитной индукции на плоскость, перпендикулярнуюдатчикам 3 и 4 О =КЫ Э,з 1 ь 1 ь зМы+сЦ, (5) 1 =Э сов(а 1 М), Я) На выходе датчика 5 появляется напряжение О =К 11 созе э сов(со 6 А), (7) Это напряжение через ключ 8 подается на второй вход сумматора 10, на первый вход которого поступает сигнал с выхода сумматора 9. На выходе сумматора 10 появляется напря- жение где ю " амплитуда тока,Ю - частота токаНа выходе датчика Холла 3 появляется напряжение О - "К 161 созеЫ 1 ф Э з 19 юО:К 161 д, сов(ай+-р). (в) 2 Если угол Ь стремится к нулю,то сигнал Ов на входе нуль-компаратора 13 отсутствует, импульсов на входе логического блока 22 нет, триггер23 находится в устойчивом состояниина -выходах ждущих мультивнбраторов24 и 25 будут логические нули и на выходе элемента ИЛИ-НЕ 26, т. е. навыходе логического блока 22, будетлогическая единица, которая откроетэлемент И 21, что обеспечит формирование тока питания датчика 5 счастотой и фазой, определяемой источником тока 1,На выходе датчика 4 появляется напряжение Напряжение на выходе датчика 5 будет равно 0:К 161 Ь,А ЗМь 3 00(юФ, (4) М:К 181. 3,. совка, 1 а) Напряжения 0 и Оз через ключи Это напряжение будет и на выходе сумб и 7 поступают на входы сумматора 9, 45 матора 10. торого связан со входом измерительного блока. Вход второго нуль-компаратора подключен ко входам первого фазовращателя и первому датчику Холла, а выход - к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом логического блока.На чертеже дана структурная схе,ма устройства,Устройство содержит источник 1 питания датчиков Холла, измерительный зонд 2 с датчиками Холла 3 - 5, клю 10 чи б - 8 и сумматоры 9 и 10, фазовращатели 11 и 12, нуль-компараторы 13 и 14, триггер 15, фильтр 16 первой гармоники, измерительный блок 17, состоящий иэ усилителя 18, выпрямителя 15 19 и индикатора 20, элемент И 21 на два входа, логический блок 22, состоящий из триггера 23 ждущих мультивибраторов 24 и 25, элемента 26 ИЛИ-НЕ на два входа, и координатный 20 стенд 27.Устройство работает следующим образом.Источник 1 тока питания датчиков Холла создает в датчике Холла 3 ток, д мгновенное значение которого опреде-. ляется по формуле где К - коэффициент чувствительности датчика,8 - юдуль вектора нитной 40индукции,"сС - наименьший угол между нормалью к плоскости датчика3 и проекцией вектора магнитной индукции на плоскость, перпендикулярную 45датчикам 3 и 4 в исследуемой точке поляР - наименьший угол между вектором магнитной индукциии нормалью в плоскости дат-;0чика Холла 5.Фазовращатель 11 сдвигает фазу тока питания датчика 4 на угол поэтому мгновенное значение этого тока изменяется во времени по закону 55.(Ц= сои ае, (3) Этот гармонический сигнал преобразуется нуль-компаратором 13 в последовательность импульсов, формирующих.- ся в моменты перехода синусоиды через нулевой уровень. Триггер 15 срабатывает на каждыйимпульс и генерирует прямоугольные импульсы с частотой и скважностью Й = 2. Фильтр 16 выделяет из этого сигнала первую гармонику с частотой (ю , которая 1 сдвигается вторым фазонращателем 12 на угол - , поэтому ток, питающийЛдатчик Холла 5, имеет видВ зависимости от того, такие из ключей 6, 7 или 8 замкнуты, измерительный блок 17 регистрирует беэ изменения положения измерительного зонда 2 величины модуля иортогональных составляющих вектора магнитной индукции в исследуемой точке пространства.Изменяя с помощью координатного стенда 27 положениезонда 2, измеряют значение модуля вектора магнитной индукции и его ортогональных составляющих в различных точках пространства. Предлагаемое устройство позволяет измерять модуль вектора магнитной индукции с большей точностью позволяет снизить в 3-4 раза трудо емкость процесса исследования топографии магнитных полей по сравнению с существующими приборами и в значительной мере уменьшить влияние субьек" тивных факторов на результаты иссле дования. Формула изобретения25Устройство для измерения магнитных полей, содержащее измергтельный зонд с тремя взаимно перпендикулярно, расположенными датчиками Холла, подключенный ко второму датчику Холла фаэовращатель, три ключа, связанные с выходами соответствующих датчиков, подключенный к выходам двухключей. сумматор .и измерительный блок,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности работы, устройство снабжено вторым сумматором, вторым фазовращателем, элементом И, логическим блоком, двумянулькомпараторами, триггером ифильтром, при этом выход первогосумматора соединен с первым входомвторого сумматора и входом первогонуль-компаратора, выход которогоподключен к выходу элемента И, квходам триггера и логического блока,.входные электроды третьего датчикаХолла через фазовращатель и фильтрсоединены с выходом триггера, авыходные через ключ - со вторымвходом второго сумматора, выход которого связан со входом измерительного блока, вход второго нуль-компаратора подключен ко входам первогофазовращателя и первому датчику Холла, а выход - к первому входу элемента И, второй вход которого соединенс выходом логического блока,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 557334, кл, С 01 К 33/12, 19752. Информационный листок М 72-73 Серия 13-05, УДК 621, 317, 444 (прототип).819764 Составитель Е,Утехина Техред Н. Бабур ВаЮтЕ Юб Тираж 732 ИПИ Государотвенного коми о делам изобретений и отк Иооква, Ж, Раушская нДанилинаа Редакто орректор Н. БабинецЗаказ 1381/ ВНКПодписное тета СССРрыт нйаб., д. 4/ и113035,ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,