Устройство для измерений постоянной магнитной индукции

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22) Закале 1 .В 33(02 с присоединением заявкиГееумретвевыл кемктет СССР(5 лам кзабретекккк етлрыткк иия описания 15.03.83 2) Авторыизвбретения Ю, П. Обоишев, Л. Г, Скородумов В. анасьеи С. ва 7 ) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПОСТОЯННОЙ МАГНИТН ИНДУКЦИИ1 2Изобретение относится к магнитным изме- магнитной индукции. в малых объемах прост- рениям и предназначено для измерений магнит- ранства, объем ферромодуляпионного преобра. ной индукции и напряженности постоянного .зователя должен быть малым и тогда амЪттимагнитного поля. тудный диапазон таких средств измерений огИзвестно устройство дпя измерений посто- раничен допустимым перегревом ферромодуляянной магнитной индукции, основанное на автоционного преобразователя, за счет тока, прокомпенсационном методе измерения (ферро-, текающего по обмотке обратной связи.зондовые магнитометры с отрицательной обрат- Наиболее близким к изобретениюной связью), состоящее из генератора возбуж- устройство для измерения постояннойдения, ферромодуляционного преобразователя, ной индукции, содержащее последовате полосового усилителя, фазочувствительного тО соединенные генератор возбуждения, ферромоду детектора, интегратора и регистрирующего ляционньй преобразователь, полосовой усилиприбора, причем генератор возбуждения под- тель, фазочувствительный детектор, интегратор ключен к ферромодуляцнонному преобраэова- и ключ, в которых для расширения диапазона телю (к обмотке возбуждения), а выход фер- измерений магнитная индукцня, компенсируюромодуляционного преобразователя (индикатор тз щая в обьеме ферромодуляционного преобрь ная обмотка) через полосовой усилитель, фазо- зователя измеряемую., имеет втщ знакопере. чувствительный детектор и интегратор подклю. менньтх пилообразных импульсов Щ.чен к другому входу ферромодуляционного В те моменты времени, когда измеряемая преобразователя к обмотке обратной связи, на. магнитная индукция скоыпенсирована в объем эываемой также компенсационной 111, ": ферроыодуляцнонного преобразователя знако.Однако в тех случаях, когда устройство переменной вспомогательной магнитной . индук. предназначено для измерения магнитной ин- цией, по значению последней определяется дукции неоднородных магнитных полей, или величина измеряемой магнитной индукции. является магнитльна3 1004926 счетчика импульсов связан со входом индикатора.На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - времен. ные диаграммы, поясняющие работу устройства (фиг, 2 - при положительной измеряемой магнитной индукции, фиг, 3 - при отрица. тельной) .Генератор 1 возбуждения через последовательно соединенные ферромодуляционный преобразователь 2, полосовой усилитель 3, подключен к одному входу фазочувствительного детекто.ра 4, другой вход которого подключен кгенератору 1 возбуждения. Выход фазочувст.вительного детектора 4 через усилитель-огра.ничитель 5 соединен с одним входом первогоблока 6 совпадения, другой вход которогоподключен к выходу генератора 7 тактовыхразнополярных импульсов, Выход блока 6совпадения через интегратор 8 подключен квходублока 9 совпадения, Выход блока 9совпадения через двухполупериодный выпрямитель 10 подсоединен к управляющему входу ключа 11, вход которого через формиро.ватель 12 импульсов треугольной формыподсоединен к выходу генератора 7 тактовыхраэнополярных.импульсов, а выход к второму входу ферромодуляционного преобразовате.ф ля 2 к обмотке обратной связи. Одновремен.но выход генератора 7 тактовых разнополярных импульсов через второй двухполупериодный выпрямитель 13 подключен к входу сброс счетчика 14 импульсов, Выход блока 6 совпадения через третий двухполупериодный выпрямитель 15 подключен к управляющему вйоду ключа 16. Выход генератора 1 возбуж.дения через ключ 16 подключен к счетному входу счетчика 14. Выход интегратора 8 че.рез определитель 17 полярности подключен к счетчику 14 с индикатором 18.Устройство работает следующим образом.От внешнего устройства осуществляется запуск генератора 7 тактовых разйополярных импульсов. На ферромодуляционный преобразователь 2, возбужг 1 аемый током от генератора 1 возбуждения, воздействует измеряемая магнитная индукция Ви. Из суммарного на.пряжения ферромодупяционного преобраэова.геля 2 полосовым усилителем 3 выделяется ц усиливается напряжение второй гармоники, ,пропорциональное измеряемой магнитной индукции, Это напряжение фазочувствительным детектором 4 преобразуется в постоянный электрический ток (фиг. 2, 3, графики а), пропордьональный измеряемой магнитной индукции, причем полярность этого тока соответствует полярности, воздействующей на ферромоду.ляционный преобразователь магнитное индукции. Выходной ток фазочувствительного деПоскольку вспомогательная магнитная индук-цня создается периодически, то благодаря это. му энергия, выделяемая в ферромодуляционном преобразователе, меньше, чем при непрерывных способах компенсации. %Однако необходимость подачи знакопере.менной магнитной индукции приводит к нежелательному разогреву ферромодуляционного преобразователя за счет магнитной индукции той полярности, которая не осуществляет ком р пенсацию, а совпадает по направлению с изме ряемой. Кроме того, индукция, совпадающая по направлению с измеряемой,благодаря суммированию с последней может привести к насыщению сердечников ферромодуляционного пре. образователя и, как следствие, к появлению аддитивной погрешности измерения.Цель изобретения - расширение диапазона измерений.Поставленная цель достигается. тем, что в 20 устройство для измерений постоянной магнит. ной индукции, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения, ферромодуляционный преобразователь, полосовой усилитель, фазочувствительный детектор, второй 25 вход которого соединен с вторым выходом генератора возбуждения, а также интегратор, ключ и индикатор, дополнительно введены последовательно соединенные генератор такто.вых разнополярных импульсов, первый двух р полупериодный выпрямитель, и счетчик импульсов, последовательно соединенные усили.тель - ограничитель, первый блок совпадения, второй двухполупериодный выпрямитель и второй ключ, последовательно соединенные второй блок совпадения и третий двухполупериодный выпрямитель, а также формирова.тель импульсов треугольной формы и определитель полярности, причем второй выход ге нератора тактовых раэнополярных импульсов40 через формирователь импульсов треугольной формы подключен к первому входу первого ключа, второй вход счетчика импульсов через определитель полярности связаН с выходом интегратора и первым входом второго блока совпадения, а третий вход счетчика импульсов43 через второй ключ подключен к первому выходу генератора возбуждения, вход усили.геля-ограничителя соединен с выходом фазо.чувствительного детектора, выход первого блока совпадения подключен к входу интег ф ратора, вход формирователя импульсов треугольной формы связан с вторым входом первого блока совладения, и вторым входом второго блока совпадения, а выход третьего двухполупериодного. выпрямителя подключен фф к второму входу первого ключа, выход которого соединен с вторым входом ферромо.дуляцнонного преобразователя, а выход,тектора 4 усилителем-ограннчнтелем 5 преобразуется в напряжение, значение которого достаточно для срабатывания первого. блока 6 совпадения (графнкн б), Генератор 7 тактовых разнополярных импульсов вырабатывает напряжение разнополярных импульсов (графикн в), скважность которых устанавливается в зависимости от допустимого перегрева ферромодуляционного преобразователя и требуемого диапазона юмеряемой магнитной индукции, Прн положительном напряжении на входе первого блока 6 совпадения (лоложигельной магнитной индукции), на его выхо. де будут положительные импульсы, начало которых совпадает с началом положительных импульсов генератора 7 тактовых разнополярных импульсов (график 2 г). При отрицатель ном напряжении на входе первого блока 6 совпадения (отрицательной магнитной индук. ции), на его выходе будут отрицательные им-пульсы, начало которых совпадает с началом отрнщтельиых импульсов генератора 7 такто. вых раонополярных импульсов (график.; 3 г), Импульсы с выхода первого блока 6 совпадения поступают на интегратор 8. Постоянная . времени интегратбра 8 выбирается такой, что- бы обеспечивалось срабатывание блока 9 совпадения и осуществпчлась индюсация знака измеряемой. магнитной индукции иа индикаторе 18 счетчика 14. Напряжение. с выхода интеграл тора 8 (графнки д) поступает иа один вход блока 9 совпадения, на второй вход которого поступает напряжение с выища генератора 7 тактовых раэнополярных импульсов. Выходное напряжение блока 9 совпадения представляет собой последовательность либо положительных импульсов (график 2 е), совпадающих во времени с положительными импульсами генератора 7 при положительнои магнитной индукции, либо отрицательных импульсов (график 3 е), совпадающих во времени с отрицательными импульсами генератора 7 при от 1 лщательной мапагной индукции, Выпрямленные двухпо лупериодным выпрямителем 10 (графики ж) зти импульсы. поступают на вход управления ключа 11 и открывают его иа время, равное длительности этих импульсов. Выходное напри жение генератора 7 тактовых разнополярных импульсов преобразуется формирователем 12 , имйульсов треугольной формы в импульсы, При положительной юмеряемой магнитной .индукции через ключ 11 проходят импульсы треугольной формы положительной полярности(график 2 и), при отрицательной юмеряемой . магнитной индукции через ключ 11 проходят им; пульсы треугольной формы отрицательной поляр 1004926 6ности (график 3 и). Зти импульсы создаюг магнит%ную индукцию компенсации Вк компенсирующую в объеме ферромодуляцнонного преобразователя 2 измеряемую магнитную индукциюВЬ. Т. е. в объеме ферромодуляцнонного преобразователя2 создается компенсирующаямагнитная индукция только одной полярностии именно той, которая необходима для компенсации юмеряемой. Зто позволяет, при про 0 щх равных условиях (том же объеме ферромодуляционного преобразователя 2 и той жетемпературе перегрева), вдвое увеличить диапазон измеряемой магнитной индукции безухудшения точности. Кроме того, благодаря1 тому, что на преобразователь 2 действует ком.пенсирующая магнитная индукция толькознака (направления), протмвололожного кизмеряемой (т. е. она не суммнруется с из.меряемой), то отсутствует намагничиваниеэвсердечников ферромодуляционного преобразова. теля 2 (отсутствует аддитивная погрешность).Зто также позволяет расширить диапазон измеряемой магнитной индукции (диапазонизмерений).Задний фронт импульсов на выходе блока6 совпадения (графики г) соответствует томумоменту. времени, когда измеряемая мщцпнаяиндукция скомпенсирована в объеме ферромо.дуляционного преобразователя 2 магнитнойиндукцией компенсации (т. е. когда ВВ).Выпрямленные двухполупериодным выйряьп:гелем 15 импульсов (графики к )выходные импульсы блока 6 совпадения открывают ключ16 на время от момента нача а действия импульса магниттюй индукции компенсацииИдо момента ф, когда В Вк. В течение зто.го времени Г т - т на вход счетчика им-,пульсов 14 поступают импульсы (графики л)с генератора 1 возбуждения, число которыхподсчитывается счетчиком импульсов 14 и фиксируется ннднкзтором 18. Благодаря, тому, чго. магнитная вид 1 кция компенсации изменяетсялинейно во времени, имеетьв и следовательно, число иьшульсов, сосчитанное счетчиком14, пропорционально юмеряемой магнитной43 акции,Выходное напряжение генератора 7 тактовыхразнополярных импульсов выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 13 и принимает, вид положительных импульсов (графнкн м),ф 9 которые своим задним фронтом периодическиосуществляют сброс счетчика 14 (установкуего в нулевое состояние)в моменты временит . Выходное нзпряженне интегратора 8 поступает на вход определителя 17 полярности,зз на выходе которого появляется положительныйсигнал при положительном входном сигмале(т,е. при В ЪО (график 2 и), Прн отрицательном входном сигнале (т. е, при Ьд(0) сигнал7 100492 на выходе определителя 17 полярности отсут. ствует (график 3 н),Формула изобретенияУстройство для измерений постоянной маг, нитной индукции, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения, ферромо. дуляционный преобразователь, полосовой уси О литель, фазочувствительный детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора возбуждения, а также интегратор, ключ и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью расширения диапазона изме Фреиий, в него дополнительно введены последо вательно соединенныс генератор тактовых, разнополярных импульсов, первый двухполупериодный выпрямитель, и счетчик импульсов, последовательно соединенные усилитель-ограни читель, первый блок совпадения, второй. двухполудериодный выпрямитель и второй ключ, последовательно соединенные второй блок совпадения и третий двухполупериодный вы. прямитель, а также формирователь импульсов 2 треугольной формы и определитель полярности, причем второй выход, генератора тактовых разнополярных импульсов через фбрмирователь 6 8импульсов треугольной формы подключен кпервому входу первого ключа, второй входсчетчика импульсов через определитель полярности связан с выходом интегратора и первымвходом второго блока совпадения, а третийвход счетчика импульсов через второй ключподключен к первому выходу генераторавозбуждения, вход усипителя-ограничителясоединен с выходом фазочувствительного де.тектора, выход первого блока совпаденияподключен к входу интегратора, вход формирователя импульсов треугольной формы связан с вторым входом первого блока совпа.дения и вторым входом второго блока сов.падения, а выход третьего дбухполупериодноговыпрямителя подключен к второму входупервого ключа, выход которого соединенс вторым входом ферромодуляционного пре.образователя, а выход счетчика импульсовсвязан с входом индикатора,Источники информации,принятые во внимание при зкспертнзе1, Афанасьев Ю, В, феррозонды, Ч "Энергия", 1969, с. 121-123.2. Скородумов С, А., Обоишев Ю, П,Помехоустойчивая магнитоизмерительнаяаппаратура., Л., "Энергоиздат", 1981,с, 116 - 117., Клыкелевич Корректор Г. О дактор Н. Волови з 1877/5 Тираж ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рау708о комитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5 исное вал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4