Устройство для измерений магнитной индукции постоянного магнитного поля

(51) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПО 20ой Изобретение относится к электролзмерительной технике и преднаэна" чена для измерения магнитной индукци постоянного магнитного поля и может быть использовано в геофизике, приборостроении, электро- и радиотехнике, машиностроении, медицине и других областях народного хозяйства.Известны средства измерений с ферромодуляционными преобразователями (феррозондовые магнитометры), состоящие из генератора возбуждения, ферромодуляционного преобразователя (ФМП) полосового усилителя, регистрирующего прибора, причем генератор возбуждения подключен к ФМП (обмотка розбуждения), а выход ФМП (индикаторная обмотка) через полосовой усилитель, фаэочувствительный детектор и регистрирующий прибор подключен к другому входу ФМП (обмотка обратн связи) . Такие средства измерений основанные на автокомпенсационном способе измерения обладают широким диапазоном линейности, так как ФМП (феррозонд) работает при разности измеряемого и компенсационного полей (при разности измеряемой и компенса" ционной магнитной индукции). Если не задаваться габаритами ФМП, то диапазон линейности таких устройств практически не ограничен Ц 1.Однако при ограниченном объеме ФМП верхнее значение измеряемой магнитной индукции в устройствах с обратной связью ограничено допустимой мощностью, которую можно рассеивать в объеме ФМП, и соответственно температурой перегрева обмотки ФМП (обмотки обратной связи) .Целью изобретения является расши" рение амплитудного диапазона значе" ний измеряемой магнитной индукции.,Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерений магнитной индукции постоянного магнитного поля, содержащее последовательно соединенные ферромодуляциончный преобразователь, избирательный усилитель и фазочувствительныйдетектор, охваченные отрицательной обратной связью, генератор возбуждения, соединенный с ферромодуляционным преобразователем и фазочувствительным детектором, и регистрирующий прибор, дополнительно введены два ключа, два элемента ИЛИ,два одновибратора, генератор тактовых импульсов, элемент задержки,интегратор и переключатель родаработ, при этом первый ключ включенв цепь отрицательной обратной связи,выход фазочувствительного детекто ра соединен с регистрирующим прибором через последовательно соединенные второй ключ и интегратор, входыуправления первого и второго ключакаждый через свой элемент ИЛИ подсоединены к выходу первого и второгоодновибраторов соответственно, одйнвыход переключателя рода работ соединен с вторыми входами элементов ИЛИ,а второй выход подсоединен к генератору тактовых импульсов, выход которого к первому одновибратору подсоединен непосредственно, а к второмуодновибратору - через элемент задержки,На чертеже представлена фунйциональная схема устройства.Генератор 1 возбуждения подключен к одному входу ферромодуляционного преобразователя (ФМП)2. Выход его через избирательный усилитель 3 подключен к одному входу фазочувствительного детектора 4, другой вход которого подлючен к другому выходу генератора 1 возбуждения, Выход фазочувствительного детектора 4 через первый ключ 5 подключен к другому входу ФМП 2, Одновременно выход фазочувствительного детектора 4 через последовате,но соединенные второй ключ б и интегратор 7 подключен к регистрирующему прибору 8. Входы управления первого и второго ключей 5 и б каждый через свой элемент 9 и 10 ИЛИ подсоединены к выходам первого и второго одновибраторов 11 и 12 соответственно. Один выход переключателя 13 рода работ соединен с вторыми входами элементов ИЛИ, а второй выход переключателя рода работ подсоединен к генератору 14 тактовых импульсов, выход которого к первому одновибратору 11 подсоединен непосредственно,а ко второму одновибратору 12 - черезэлемент 15 задержки. Переключательрода работ может быть выполненным,например, состоящим из источникапостоянного напряжения и переключателя,Устройство работает следующимобразом.В первом режиме работы, когдаизмеряемая магнитная индукция мала,а следовательно мала и компенсацион"ная магнитная индукция, и перегревФМП 2 током, создающим магнитнуюиндукцию компенсации отсутствует,магнитная индукция компенсации создается непрерывно. В этом случае наФМП 2, возбуждаемый током от генератора 1 возбуждения, воздействуетразность между измеряемой и компенсационной магнитной индукциейВ -Вк. Выходное напряжение ФМП 2,пропорциональное действующей на него магнитной индукции, поступаетна избирательный усилитель 3. Выделен"ное избирательным усилителем 3 напряжение второй гармоники подается нафазочувствительный детектор 4 и преобразуется им в постоянный ток. Этотток подается на входы первого и второго ключей 5 и 6. В первом режимеработы с переключателя 13 рода работподается постоянное напряжение, которое через элементы 9 и 10 ИЛИ открывает ключи 5 и б на все времяизмерения, т,е. отрицательная обрат 35ная связь осуществляется непрерывно, и на интегратор 7 и регистрирующий прибор 8 также непрерывнопоступает сигнал, пропорциональный40измеряемой магнитной индукции.Во втором режиме работы при большом значении измеряемой магнитнойиндукции компенсационная магнитнаяиндукция поступает создается тольков течение промежутка времени существенно меньшего, чем весь цикл измерений. В этом случае на ФМП 2,возбуждаемый от генератора возбуждения 1 в течение основной частицикла измерений, воздействуеттолько измеряемая магнитная индукция З, Выходное напряжение ФМП 2поступает на избирательный усилитель 3 й выделенное им напряжениевторой гармоники фазочувствитель 55.ным детектором 4 преобразуется впостоянный ток. Этот ток поступаетна входы первого и второго ключей 5 и б, которые большую часть9282 20 30 40 ции) . Формула изобретения промежутка времени в течение циклаизмерения разомкнуты. Переключатель 13 рода работ во .втором режиме включает генератор 111 тактовыхимпульсов, вырабатывающий импульсы для запуска одновибраторов.Причем первый одновибратор 11 запускается от генератора тактовых импульсов непосредственно, а второйчереэ элемент 15 задержки,"время 10задержки превышает длительностьпереходного процесса в устройствес обратной связью. Напряжение с выхо.да первого одновибратора 11 через элемент 9 ИЛИ подается на управляющий 15вход первого ключа 5, который срабатывает и подключает выход Фазочувствительного детектора М к второму входуФМП 2 (обмотке обратной связи 1. Выходной постоянный ток Фазочувствительного детектора ла протекаячерез обмотку ФМП, создает магнит"ную индукцию компенсации, обеспе"чивая автокомпенсационный режим работы. После окончания переходного 25процесса срабатывает элемент 15,включая второй одновибратор 12,выходное напряжение которого черезвторой элемент ИЛИ 10 подается науправляющий вход второгключа 6.Ключ 6 срабатывает и,через интегратор 7, подключает регистрирующийприбор 8 к выходу фазоцувствительного детектора 1 для измерения выходного сигнала, По окончании измерения рабочий промежуток временицикла измерений заканчивается. Одновибраторы через элементы ИЛИ отключают ключи и тем самым разрываетсяцепь обратной связи и отключаетсяот фазочувстзительного детектораинтегратор. Через промежуток времени йп генератор тактовых импульсоввновь запускает одновибратор 11,вырабатывающий импульс длительностью1 и, равный длительности рабочегопромежутка времени, в течение которого осуществляется обратная связь.Таким образом, ток создающиймагнитную индукцию компенсации вобъеме ФМП, протекает через егообмотку только в течение времени1 и. а а в течение времени1 и обратной связи - нет, и ток через обмотку ФМП не протекает. Дли 55тельность этого промежутка времени,в течение которого осуществляется обратная связь, определяетсядлительностью импульса первого 73 6одновибратора. Промежуток времени, в течение которого осуществляется измерение, определяется длитель" ностью импульса второго одновибратора, который начинает вырабатывать .импульс после окончания переходного процесса в устройстве, что определяется временем задержки цепи задержкиТак как перегрев ФМП током опл. ределяется энергией им выделяемой, а энергия выделяется только в тече" нее времени Сц,то в предлагаемом устройстве можно а д(1 ифттт)/твраа увеличить мощность, создаваемую током компенсации, т.е. вЯ раз увеличить ток компенсации и следо" вательно в 4, раэ расширить ампли" тудный диапазон значений измеряемой магнитной индукции (расширить диапазон линейности) без увеличе ния перегрева ФМП. Здесь Йр, - длительность импульса первого Одно" вибратора (промежуток времени, в течение которого включен первый ключ), 1 п - длительность паузы между двумя импульсами первого одновибратора (промежуток времени , в течение которого первый ключ отключен) . Зыбирая 11 А и 1 п можно обеспечить необходимое расширение диапазона линейности всего СИ (расширение амплитудного диапазона значений измеряемой магнитной индукции ) при заданном объеме ФМП и заданной температуре его перегрева, исходя иэ допустимой мощности рассеивания в объеме ФМП.Таким образом, в предлагаемом устройстве при повторно-кратковременном включении обратной связи пре" дельное значение компенсационной магнитной индукции может быть увеличено в Я раз, обеспечивая тем са" мым расширение диапазона линейности (расширение амплитудного диапазона значений измеряемой магнитной индукУстройство для измерений магнитной индукции постоянного магнитного по" ля, содержащее последовательно соединенные ферромодуляционный преобразователь, избирательный усилитель и фазочувстеительный детектор, охваченные отрицательной обратнойСоставитель Л,Устиноваор Т Парфенова Техред Т фанта Корректор А.Гриценко Подписиомитета СССРи открытийушская наб., д, 4/5 Тираж 71 рственного изобретени а, 1-35 Р 1/57 ВНИИПИ Госупо дела 113035, Мос Зака Ужгород, ул. Проектная,иал ППП "Патент" 7 92 связью, генератор возбуждения, соединенный с ферромодуляционным преобразователем и фазочувствительным детектором, и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения амплитудного диапазона значений измеряемой магнитной индукции, в него дополнительно введены два ключа, два элемента ИЛИ, два одновибратора, генератор тактовых импульсов, элемент задержки, интегратор и переключатель рода работ, при этом первый ключ включен в цепь отрицательной обратной связи, выход фазочувствительного детектора соединен с регистрирующим прибором через последовательно соединенные 8273 8второй ключ и интегратор, входыуправления первого и второй ключакаждый через свой элемент ИЛИ подсоединены к выходу первого и второгоодновибраторов соответственно, одинвыход переключателя рода работ соединен с вторыми входами элементовИЛИ, а второй выход подсоединен кгенератору тактовых импульсов, выход1 О которого к первому одновибратору подсоединен непосредственно, а к второму одновибратору - через элементзадержки.Источники информации,1 з принятые во внимание при экспертизе1. Афанасьев Ю.В. Феррозонды. Л.,