Магнитометр

ОП ИСАИИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическиеРеспублик 1918908зико-технический институт ЛН Туркме аявител(54) МАГНИТОМ Е Изобретение относится к магнитным измерениям, а более конкретно к измерительным устройствам, использующим гальваномагнитные датчики.Известен магнитометр, содержащий5 последовательно соединенные гальваномагнитный датчик и усилительно-фа-зочувствительный блок, а также измерительный прибор, генератор тока, резистор, управляемый аттенюатор 111,1 ООднако он имеет невысокую точность измерений из-за температурной погрешности и невысокую точность компенсации. в уравновешивающей схеме прибора.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является магнитометр, содержащий гальваномагнитный датчик с двумя парами электро.дов, подключенных через коммутатор к генератору питания и к измерительному усилителю с двумя синхронными детекторами, регистрирующий прибор, два других гальваномагнитных датчика, обмотку, включенную последова тельно в цепь питания датчика, в поле которой расположена упомянутая выше пара датчиков, два трансформатора, первичные обмотки которых подключены к холловским электродам датчиков, а вторичные соединены последовательно с входной цепью уси лителя и двумя сглаживающими фильтра ми, входы которых присоединены к синхронным детекторам, а выходы -. к токовым электродам датчика Холла, выход одного фильтра соединен с токовой цепью одного датчика, а выход другого датчика - с регистрирующим прибором через контакт коммутатора с токовой цепью другого датчика, причем входы синхронных детекторов подключены к выходу усилителячерез коммутатор23.Однако при переключении контак-. тов коммутатора в нем появляются переходные помехи, уровень которых определяется значением напряжения3 91890питания датчика и временем переключения контактов коммутатора, а периодическое переключение цепи отрицательной обратной связи снижает помехоустойчивость усилительно-Фазочувствительного блока, снижая темсамым точность измерения,Цель изобретения - повышение точности измерений.Поставленная цель достигается 10тем, что магнитометр, содержащий измерительный гальваномагнитный дат, чик, входными выводами подсоединенный через резистор к первому и второму выходам генератора тока, однимвыходным выводом непосредственно, а. другим через первичную обмоткутрансформатора - к входам измерительного усилителя, к выходам которого непосредственно и через резисторподключены токовые электроды второгодатчика, помещенного в магнитное поле обмотки, последовательно соединенной с третьим выходом генераторатока, последовательно соединенныевыпрямитель, фильтр и регистрирующийприбор, при этом вторые входы фильтра соединены с выходными выводамивторого гальваномагнитного датчика,а вторичная обмотка трансформатораподсоединена параллельно резисторув выходной цепи измерительного усилителя, в него введен дифференциальныйусилитель, к первому и второму входам которого подключены входные выводы измерительного гальваномагнитно 35го датчика, а третий вход подключенк выводу резистора в цепи питанияизмерительного датчика, выходы дифференциального усилителя соединены с40входами выпрямителя.На чертеже изображена схема магнитометра.Гальваномагнитный измерительныйдатчик 1 с входными выводами 2 и 3включен последовательно с резистором4ч в цепь генератора 5, а холловскимивыводами 6 и 7 через первичную обмотку трансформатора 8 подсоединен кусилителю 9 и резистору 10, второйдатчик 11 с токовыми выводами 12 и13, который расположен в поле обмотки 14, соединенной последовательнос генератором 5, к резистору 10 подсоединена вторичная обмотка трансформатора 8, к выходным выводам 15 и ы.1,6 датчика 11 подключена измерительная цель: фильтр 17, к его выходуподсоединена последовательная цепьвыходное напряжение второго датчика 11",постоянная Холла измерительного датчика 1;постоянная Холла второгодатчика 11;,81 4из Регистрирующего прибора 18 и выпрямителя 19, причем входы выпрямителя через дифференциальный усилитель20 соединены с резистором ч и входными выводами 2 и 3 измерительногодатчикаУстройство работает следующим образом.МПри воздействии магнитного поляи постоянной температуре датчика1, на выходе выпрямителя 19 отсутствует корректирующая поправка к результату измерения магнитного поля,поэтому регистрирующий прибор 18отсчитывает только выходное напряжение второго датчика 11 О,Во втором датчике 11 изменениетемпературы, а следовательно, и по,грешность, вносимая температурой,сведена к минимуму по сравнению сизмерительным датчиком 1, находящемся в жестких температурных условиях,что достигнуто благодаря тому, чтовторой датчик 11 находится в герметичном металлическом экране со значительной массой, в результате этого тепловая инерционность экранавелика и значительные температурныеизменения не могут повлиять на темпе.ратурный режим второго датчика 11,В свою очередь, на резисторе 10образуется падение напряжения (О,Хнапряжение отрицательной обратнойсвязи), которое через трансформатор 8 поступает на вход измерительного усилителя 9. Это напряжениечерез трансформатор 8 поступает.в цепь выходных выводов 6 и 7 измерительного датчика 1 и входа усилителя 9, в результате на выходе0последнего действует напряжение ОПосле всех преобразований, выполняемых в устройстве, информационное напряжение О 1 об измеряемоммагнитном поле при наличии отрицательной обратной связи имеет следующий видЯщ, н 1,ыХ 011 01С - толщина пластины измерительного датчика 1;толщина пластины второго /Цдатчика 11;- рабочий ток, протекающийчерез измерительный датчик 1, создаваемый генератором тока 5;магнитное поле, создаваемое током второго выходагенератора тока 5 в обмотке 11;- измеряемое магнитное поле,коэффициент измерительногоусилителя 9 при отсутствии 15отрицательной обратнойсвязи,коэффициент обратной связи,определяемый обратной величиной коэффициента транс- мформации,обобщенный коэффициент;сопротивление между входными выводами 12 и 13 второго датчика 11; 25 г - значение сопротивлениярезистора 1 О.40 10 В АТ Как видно из выражения, напряжение ОВ , по которому производят отсчет измеряемого магнитного поля 7,линейно с.язано с воздействующиммагнитным полем. С другой стороны,выполнение цепи отрицательной обратной связи на высокостабильных элемен 35тах (резистор 10 и трансформатор 8)значительно повышает точность изме-.рений.При изменении температуры измерительного датчика 1, который можетнаходиться в жестких температурныхусловиях, изменяется и величина нулевого сигнала датчика. Это возмущающее воздействие не устраняется упомянутой отрицательной обратнойсвязью,Для исключения температурной (временной и т,д.) нестабильности нулевого сигнала имеется цепь ее коррекции, На входе дифференциального уси 50лителя 20 нарушается равенство действующих на его входы напряжений, врезультате этого на выходе выпрямите(ля 19 возникает 0, которое вноситпоправку в конечный результат измерения ОВЫ 1, Необходимо отметить, что ве 55личина и знак корректирующей поправки определяется и подбирается только экспериментальным путем: при измерении одного известного значениямагнитного поля В при разных температурах ( Т ) предлагаемых рабочихусловий из оперений. Причем подборкорректирующей поправки осуществляютрегулировкой коэффициента усилениядифференциального усилителя 20 иустановкой коэффициента передачи иполярности подключения выпрямителя19. В связи с этим, температурныйуход датчика 1 не вносит погрешности в результат измерений.В данчом приборе в измерительномзонде используют ч-х электродныйдатчик, не требующий значительнойтолщ:ны, благодаря этому уменьшаются не только размеры зонда, но иустраняется необходимость дополнительного соединительного провода,связывающего датчик с входом прибора, а это особенно важно при измерениях, связанных с расположениемизмерительного зонда в одном месте,а самого прибора - в другом месте,установленного на значительном расстоянии, Кроме того, при проведенииизмерений переменных и импульсныхмагнитных полей отсутствует лишняяцепь паразитной наводки.Изготовление устройства на основемагнитометра позволяет удешевитьстоимость одного прибора примернона 30/ (из-за отсутствия дополнительного гальваномагнитного датчика,генератора коммутации и самого коммутатора, синхронного детектора,фильтра и связанных с ними работ помонтажу, настройке и регулировке приих выпуске и эксплуатации). Магнитометр обладает качественно улучшенными метрологическими характеристиками, а именно класс точности 0,1,.рабочий температурный диапазон расширен, по крайней мере в 10 раз идиапазон измеряемых магнитных полейувеличен в 10 раз и составляет 30-40.Кроме того, магнитометр позволяет получить информацию об измеряемой величине в виде постоянного напряжения, а это в свою очередь позволяет в качестве регистрирующегоустройства использовать высокоточныецифровые вольтметры, классом точности 0,02,Формула изобретенияМагнитометр, содержащий измерительный гальваномагнитный датчик,918908 Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2698831/18-21 (172077),кл. С О 1 й 33/06, 19792. Авторское свидетельство СССРй 487257 кл. С 01 й 33/06, 1972. Составитель Г.ЗмиевскаяТехред И. Тепер Корректор Н.Швыдкая Н.Гуньк 2133/30 ВНИИПИ по д 13035, Моске, И, Раушская Пкомитета СССРоткрытийнаб., д. 4/5 ака ное лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,7входными выводами подсоединенныйчерез резистор к первому и второму выходам генератора тока, одним вы" ходным выводом непосредственно, а другим через первичную обмотку трансформатора - к входам измерительного усилителя, к выходам которого непосредственно и через резистор подключены токовые электроды второго датчика, помещенного в магнитное 1 О поле обмотки, последовательно соединенной с третьим выходом генератора тока, последовательно соединенные выпрямитель, фильтр и регистрирующий прибор, при этом вторые 15 входы фильтра соединены с выходными выводами второго гальваномагнитного датчика, а вторичная обмотка трансформатора подсоединена параллельно резистору в выходной цепи измеритель:1 ного усилителя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышенияточности измерений, в него введендифференциальный усилитель, к первому и второму входам которого подключены входные выводы измерительного гальваномагнитного датчика, атретий вход подключен к выводу резистора в цепи питания измерительного датчика, выходы дифференциального усилителя соединены с входамивыпрямителя.