Устройство для измерения магнитнойиндукции

.К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсникСоциалистичесникРеслублин и 849116,44(088,8) ио делам изебретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ Изобретение относится к электроизмерительной технике, в часа ности к измерению магнитной индукции или напряженности магнитного поля. Известно устройство для измерения5 магнитной индукции, содержащее корпус, пьезокристалл, прикрепленный жестко к корпусу одним своим концом, электрически соединенный с выходными зажимами генератора возбуждения. Устройство содержит такой измеритель магнитной индукции, вход которого соединен с клеммами измерительной катушки, жестко укрепленным на незакрепленном конце пьезокристалла В устройстве имеется усилитель, детектор и измерительный прибор 11.Недостатками известного устройства являются малая точность измерений в 2 О связи с наличием погрешности от изменения амплитуды механических колеба,ний пьезокристалла, а также наличие погрешности, вызванной изменением 2частоты механических колебаний пьезокристалла.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уст ройство, которое содержит корпус, пьезокристалл, укрепленный жестко в корпусе одним концом, электрически соединенный с выходными зажимами управ. ляемого генератора возбуждения, узел измерения магнитной индукции, вход которого соединен с клеммами измерительной катушки, жестко укрепленной на незакрепленном конце пьезокристалла, резистор, посредством которого клемма пьезокристалла соединена с одним из выходных .зажимов управляемого генератора возбуждения (УГВ). Кроме того, УГВ имеет основной и дополнительный входы, основной вход УГВ через блок управления (БУ) соединен со средней точкой резистора и пьезокристалла 21.Недостатком известного устройства является низкая точность в связи с10 3 8491 наличием погрешности, вносимой изменением амплитуды механических колебаний пьезокристалла.Цель изобретения - повышение точности измерения амплитуды механических колебаний пьезокристалла.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнит. ной индукции, содержащем корпус, пьезокристалл, укрепленный в корпусе жестко одним концом и электрически соединенный с первым выходом управляемого генератора возбуждения непосредственно, а со вторым его выходомчереэ резистор, первый вход которого соединен с выходом первого блока управления, входом соединенного с корпусом пьезокоисталла. измерительный прибор, соединенный с измерительной катушкой, жестко укрепленной на незак-, репленном в корпусе конце пьезокристалла, введены индуктивный датчик перемещения, укрепленный на пьезокристал- . ле, постоянный магнит которого укреплен на корпусе, и второй блок управления, вход которого соединен с катушкой индуктивйого датчика перемещения, а выход - со вторым входом управляемого генератора возбуждения.На чертеже показана структурная схео ма устройства.Устройство содержит корпус 1, пьезокристалл 2, укрепленный жестко в корпусе одним концом, электрически соединенный через резистор 3 с выходом управляемого генератора 4 возбуждения содержащего конденсаторы 5-7, резисторы 8-11, транзисторы 12 и 13. Резисторы и конденсаторы служат для обеспечения режима работы транзисторов . Устройство содержит также катушку 14 индуктигности генератора, образующего совместно с конденсатором 7 колебательный контурТранзисторы 12 и 13 совместно с конденсаторами 5 и 6 и 45 резисторами 8-11 собраны по схеме неннвертирующего резистивного усилителя напряжения. К генератору 4 относятся резистор 15 и транзистор 16, образующие управляемый усилитель напряжения.Диод 17, конденсатор 18 и резис" тор обратной связи 19 образуют схему выпрямителя.Основной вход генератора 4 обра-, зован общей точкой конденсатора 7 и катушкой 14 индуктивности, базой транзистора 12. Дополнительный вход образован базой транзистора 16. 6 4Основной вход генератора 4 соеди нен со средней точкой резистора 3 иФпьезокристалла 2 через первый блок 20 управления, состоящий из резистора 21, конденсатора 22 и диода 23, собранных на схеме частотнозависимого выпрямителя. Устройство содержит также измерительный прибор 24 Вход его соединен с измерительной катушкой 25, жестко укрепленной на незакрепленном в корпусе конце пьезокристалла 2. В устройстве имеется индуктивный датчик 26, укцепленный на пьезокристалле, постоянный магнит 27 которого укреплен на корпусе 1 устройства, второй блок 28 управления, содержащий резисторы 29 и 30, конденсатор 31, диод 32, собранные по схеме детектора максимальных значений. Вход блока 28 управления соединен с клеммами индуктивного датчика 26, а выход - с дополнительным входом генератора 4.Устройство работает следуецим образом.При подаче на схему напряжения питания Е в генераторе 4 возникают периодические синусоидальные колебания, которые через разделительный конденсатор 5 подводятся к пьезокристаллу 2, в результате чего последний элемент на основании прямого пьезоэффекта приводится в состояние периодичес. ких механических колебаний. Частота этих колебаний зависит от тока, протекающего через пьезокристалл и резистор 3. Этот ток, протекая по резистору 3, создает на нем падение напряжения, уровень которого определяется током при стабильном значении сопротивления, а следовательно, и частотой механических колебаний. При изменении частоты, например при ее увеличении, ток возрастает, при уменьшении частоты - ток уменьшается, Эта закономерность используется для регулирования частоты механических колебаний пьезокристалла 2.Для этого напряжение, снижаемое с резистора 3, подводится к.частотно- зависимому выпрямителю, собранному на конденсаторе 22, резисторе 21 и диоде 23, Выходное напряжение этого выпрямителя, изменяющееся пропорционально изменению частоты, поступает на базу транзистора 12, что приводит к изменению его чувствительности, а следовательно и к изменению уровня5 8491 выходного напряжения генератора 4,что в свою очередь приводит к стабилизации частоты колебаний пьезокристалла 2.Одновременно со стабиЛизацией частоты осуществляется стабилизация амплитуды колебаний пьезокристалла. Для этого индуктивный датчик 26, жестко прикрепленный.к кристаллу, перемещается в поле постоянного магнита 27, в 1 о результате чего в нем йаводится напряжение пропорциональное амплитуде механических колебаний, Это напряжение выпрямляется детектором максимальных значений, собранном на диоде 32, 1 конденсаторе 31 и резисторах 29 и 30. Если амплитуда колебаний уменьшается, выходное напряжение выпрямителя также уменьшается, при увеличении амплитуды колебаний выходное напряжение вып о рямителя возрастает. Это напряжение с выхода выпрямителя .поступает йа базу транзистора 16, образующего вместе с резистором 15 управляемый делитель напряжения, При изменениях выходного сигнала выпрямителя изменяется коэффициент передачи делителя, поэтому на его выходе синусоидальное напряжение изменяется по уровню. После выпрямления с помощью диода 17 и кон- зо денсатора 18 постоянное напряжение через резистор 19 подводится к пьезокристаллу 2, что способствует стабилизации амплитуды механических колебаний. При этом номинальному, требуемому значению амплитуды, соответствует конкретное значение постоян" ного напряжения, снимаемого с выхода выпрямителя, При уменьшении амплитуды колебания постоянное напряжение на щ выходе выпрямителя и на входе пьезокристалла также уменьшается, что приводит к ослаблению демпфирующего действия постоянного напряжения за счет ослабления прямого пьезоэффекта. 45При возрастании амплитуды колебаний постоянное напряжение на выходе выпрямителя .также возрастает, следовательно, увеличивается демпфирова 16 6ние кристалла за счет возрастания прямого пьезоэффекта и происходит уменьшение амплитуды колебаний до тех пор, пока она не станет равной заданному значению.Применение изобретения позволяет существенно повысить точность измерения магнитной индукции по сравнению с известными устройствами. Погрешность известных устройств состав" ляет 1,5-2 М, предлагаемого устройст" ва - 0,2-9,5 Х,формула изобретенияУстройство для измерения магнитной индукции, содержащее корпус, пьезокристалл, укрепленный в корпусежестко одним концом и электрическисоединенный с первым выходом управляемого генератора возбуждения непосредственно, а со вторым его выходом -через резистор, первый вход которогосоединен с выходом первого блока уп,равления, входом соединенного с корпусом пьезокристалла, измерительныйприбор, соеДиненный с измерительнойкатушкой, жестко укрепленной на незакрепленном в корпусе конце пьезокристалла, о т л и ч а ю щ е е с я .тем, что, с целью повышения точнос- .ти измерения, в него введены индуктивный датчик перемещения, укрепленный на пьезокристалле, постоянныймагнит которого укреплен на корпусе,и второй блок управления, вход которого соединен с катушкой индуктивного датчика перемещения, а выход -со вторым входом управляемого генератора возбуждения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Чечурина Е.Н, Приборы для измерения магнитных величин. М "Энергия" 1969, с. 25.2. Малов В.В. Пьезорезонансныепреобразователи. М., "Энергия", 1978,с. 109.