Цифровой измеритель квадратамагнитной индукции

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл. С 01 й 33/06 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(088. 8) Дата опубликования описания 1506,81(72) Автор изобретения А.В.Рагаускас Каунасский политехнический институт им. Антанаса,Снечкуса(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КВАДРАТА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИИзобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в масс-спектрометрии для прецизионного измерения квадрата индукции постоянных и медленно изменяющихся магнитных пслей.Известны аналоговые измерителя квадрата магнитной индукции, содержащие два датчика Холла, соединенных каскадно, источник тока и выходной прибор (1 .Однако такие измерители не могут быть использсваны для измерения квадрата индукции наравномерного магнитного поля из-за погрешности, вызываемой различными величинами магнитной индукции, воздействующей на каждый датчик Холла,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровой измеритель квадрата магнитной индукции, содержащий каскацно соединенные два датчика Холла, источник тока, ключи, преобразователь типа напряжение - цифра, фазочувствительные элементы, блок управления и циф- роной регистрирующий прибор 2 .Однако этот измеритель не обеспечивает возможности измерения квадрата индукции неоднородного магнитного поля из-за различия величин индукций,воздействующих на каждый датчик Холпа, и связанной с эти грубой погрешности измерения, Измерение проводитсяв два последовательных во времени такта, т.е. быстродействие данного устройства ограничено суммарной длительностью двух тактов,Цель изобретения - увеличение быстродействия.Поставленная цель достигается тем,что цифровой измеритель квадрата магнитной индукции, содержащий магнитоуправляемый гиратор, через первый уси 15 литель соединенный с индуктивным элементом, через второй усилитель подключенный ко входу магнитоуправляемогогиратора, компаратор, первый вход которого подключен к выходу первого клю 20 ча, второй - к выходу источника опорного напряжения, а выход компаратора - ко входу блока управления, выходыкоторого подключены ко входу первогоключа, к первому входу преобразовате 25 ля напряжение - цифра, к первому в,.оду регистрирующего прибора и к первому входу второго ключа, второй входкоторого связан с выходом пер зого ключа и со входом магнитоуправляемого30 гиратора, а второй вход регистрирую 8388 хщего прибора годключе к выходу прсОбзазОватсля напРЯжение - цифра, эве -дены последовательно соедикенные ик -тегратор и переключатель второй входкоторого соедкнен с одним из вь 1 ходовблока управления, выход Гереключатсл Ясоедкнен со входом преооразователянапряжение - цифра., а вход кнтегра -тора соединен со вхоцОм магнитоуправляемого гиратора,Ла чертежс приведена схема пред 1лагаемого кзмерктеля.Цифровой измеритель квадрата маг -нитной индукции содержит магнитоуп-.равляемый ,.иратор , на основе полевоГо магнитотранзистора 2, помещснногоВ измс 1 ряемосз магнитное поле с индук-1 гией В и соеди 11 екного, например, систоВи:сом ГОстоякк ого тока 3 к уси -гНтелям 11 4; 3К Выходу гиратора 1 (точка соедин-пил выхода усилите.гя 4 и входа гйу сили тел ; 5 ) ИОД 101 Ю:1 еп и .Дукти Нныйзле Йснт б, а ко ВХОду ира Ора 1(полевому электроду магнитотранзи то -2) Одключен первый вход КОмпара -тора 7 в:спой в:сол Отс 1 рого соек -нен с к-тОчпи ком 8 ОПОРНО Г 0 11 апряже -ни Я, а ВыхоД соеДинен с блОком 9 у. -равлен 1 я, Блок 9 у;Равления дополнительно соединен со Зходом управле 1:ия. Преобразователя 10 напряжение - цкфРар В: ОД КО- ООС 1 О СООДИНН СО ВХОДМцифрового регистрирую дс 1 го прибора 11Вход гиратора 1 через итагратор 12и певек;ю" ате 11 1оепт,нсн со Входо"д1;Рво бр аз окатеЯ .1 0 и:пОЯжение циф -р а, КС ВходуХ 1 Р аТ ссра 1 ЧЕРСЗ ГсссВ.:Йключ 1 4 Г 101",1 стЮ сн э 11 х Ог ВТОРО го и сточни ка 1 5, ока и -1 с.рез ВТОРОЙ слюч16 подключена общая шина устройства,Входы управления:Среключателя 13 иключей 14 и 16 соединенВ с внходагл,4(блока управлепия 9.11 змеритель работает следующим об-"1:азомВ дкнамичес 1 сом режиме магнктоуГ 1- р авл яемый гкратсо 1 характеризуется следукгщеи матрицей Г;араметров проводимостей; ГдЕ С,- ПРОВОдИМОСти Гря 1 сэй ПЕ -редачи усили гелей 4 и 5;Кпостоянный коэффициент1/т, Определяемый пара.метрами магнитотранзкс -тара 2;В средняя Величина измеряемой магнитной индукциипрк интервале усредненияРавном Геометрической ЬОширине (порядка 0,1 мм)активной зоны магнитотранзистора 2.Лз вьр аже н 11 я ( а ) слсдуетчто В е - личикамгедакг;а У (В), включенного 65 между первь 1 м входом компаратора 7 иобщей шиной;стройгтва ВыгэажаетсяФормулой)1 1г-1 О 2.1)сф ь 3 ь 4 5Где у и у - элементы ( - матрицымагии: Оу пр аВл я е МОГОгиратора 1;7 Ы (, - комплексный и мпедан сЬиндуктивного элемен -та б.Таккм образом, в предлагаемом устройстВе мжду первым Входом компара-тсра 7 к общей шиной устройства вклю:ен двухгголюсный элемент, емкосткойкмпеданс которого огределяется средней вели:иной В измеряемой индукцик.Согласно (б) емкость этого элементаОпределяе Гся Выражением гС (В, =,6 КО 46 В==-К В и линейно заьисит от величиныВО Всем ди апазОН е линейного управ -пения гиратора 1, т.е. э дкапазоне кеменее 80 дВ.В исходном состоя.,ии потенциал наемкости С(В) магнитотракзистора 2 равен нулю, к;Ючк 1 , и 18 Разомкнутыпереключатель 13 11 кейтральном положении. Процесс измерения начинаетсяв момен т времени;:, при поступленииимпу:1 ьса 1 туска из блока 9 управлениЯна ключ 4, Лри э Том 1 слюч 14 за.Г:1 кает -ся, начинае:ся заряд емкости С(В) отистоника тока 15 и:1 агряжение Ц,па с:ервом входе компара-оравозрас -тает по линеикому закоку Ц 1=-К 8ГДе К - срутизна Функции ц,(с),Приг.остйженки в мсме: т с,. уровнясрабать 1 вани Я комп аратора 7 т е.прк ц, 1 .1 - " ц 1 сомпаратор 7 сра -батывает и на блок 9 управ.г:енкя посту -пает импул ьс о от анс:вси . 1.Ри этомВРЕ.1 ЕННСй ИНтЕРВаЛ сТ = - - ; МЕЖДУимгульсами пуска и остановки опреде л лет ся выражение1,в)1, 14 Ьсгсз Т - величина то:са источника 15.Одйовременко с Формирсванкем линейно нарастаю его 1-Нп-,.якенкя ц.(НаПРЯЖЕНИЕ ИНТЕГРИРУЕТСЯ В ИКТЕГ -раторе 12, на Вь 1 ходе которого напря -жение( .) возрастает по законуц (ь) Хц 0 ь =- 0,5 кд. ,В мог ентвь:ходкое напряжениеинтегратора 12 дсстигает величины,1 (, )0,5 К с 5 ; т.е, согласно выражению, В); имеемЯ (г)ц б ), Вг 1 мпуГ ьсом ост а 10 В ки посту пающкмС ыОДОВ бгдоаупраВЛЕНИЯ Ка КЛЮ 14 и 1 б, ключ 14 Размыкается,ключ 16 замыкается на время, необходи -мое. цля 1 олного разряда емкостк С(В) .ОдьОвременно импульсом остановки, поступающим с блока 9 управленйя на переклюатель 13, Оч переводится э состояние, прк котором выход интегратора12 соединен со в .одом преобразовате,г;я 10 капряжекие - цифра. Лри этом вы 838 б 21ходное напряжение. В интегратора 12 преобразуется в цифровую величину И, которая регистрируется прибором 11. После окончания процесса. записи выходной цифровой величины 1) В на регистры прибора 11, импульсом с блока 9 управления переключатель 13 переводится в состояние, при котором выход интегратора 12 замыкается на общую шину устройства на время, необходимое для полного разряда интегратора 12. После разряда емкости С(В) и интегратора 12 импульсами блока 9 управления ключи 14 и 1 б и переключатель 13 переводятся в исходное состояние и процесс измерения периодически повторяется, 1 5Таким образом,. предлагаемое устройство обеспечивает, измерительное преобразование типа величина квадрата средней индукции неоднородного магнитного поля - цифра с интервалом пространственного усреднения индукции порядка 0,1 мм, При этом использование одного линейного гальваномагнитного преобразователя (:ч.агнитотранэистора 2) позволило исключить грубые погрешности измерения, вызываемые неоднородностью магнитного типа в известных устройствах.В предлагаемом устройстве измерение проводится в один такт, причем длительность такта ь определяется согласно выражению (в) режимными параметрами о и 1 устройства. Следовательно, быстродействие устройств увеличено,Использование устройства позволяет строить прецизионные цифровые измерители квадрата индукции пространственно неоднородных постоянных и переменных магнитных полей при повышенном быстродействии измерителей. 4,формула изобретенияПифровой измеритель квадрата магнитной индукции,. содержащий магнитоуправляеьый гиратор, через первыйусилитель соединенный с индуктивнымэлементом, через второй усилительподключенный ко входу магнитоуправляемого гиратора, компаратор, первыйвход которого подключен к выходу перного ключа, второй - к выходу источника опорного напряжения, а выход компаратора - ко входу блокауправления, выходы которого подключены ко входу первого ключа, кпервому входу преобразователя напряжение - цифра, к первому входу регист -рирующего прибора и к первому входувторого ключа, второй вход которогосвязан с выходом первого ключа и совходом магнитоуправляемого гиратора,а второй вход регистрирующего прибора подключен к выходу преобразователя напряженне - цифра, о т л ич аю щи й с я тем, что, с цельюувеличения быстродействия, в неговведены последовательно соединенныеинтегратор и переключатель, второйвход котОрого соединен с одним извыходов блока управления, выходреключателя соединен со входом г;образователя напряжение - цифра, авход интегратора - соединен со в:.,:а;:магнитоуправляемого гиратора,Исто ники информ;-:;ни,принятые во внимание при экспер1, Афанасьев Ю,В. и др, Среда. "-. -измерения параметров магнитного поля,Л:Энергия , 1979, с, 174 - 17 б.2, Авторское свидетельст во СССР49 7541, кл, С 01 В 33/06,. 19 75 .остаяитель Р. Семеноясекред ;1,. коктура Корректор Г, Паз аро Редакт ср 1., Пет оо Б е д, 4/ илнал ППП Патент, г,. Ужгород, ул. Проектнан 421/69 вниипи поТираж п 32Госуларстяенногелам иэобретгнкяа, Ж 35 Рау м о комитЙ и открскан на Подписнта СССРытий