Цифровой измеритель переменной магнитной индукции

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) Ш) 3(59 6 01 К 33 02 иЙ РЕТ с;,(21) 350122 7 (22) 12. 10. 8 (4 б 23.02.8 02) И, П. Сми ,О. Т. Чигирин (53) 621.317 (56) 1.Автор Р 339884, кл2.Авторск Р 741207, кл 8-2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБ ДВТОРСНОИЮ СВИДЕТЕЛЬСТ Бюл 9 7нов, А,Н.Фойда,и ЮТ.Чигирин42 (088. 8)кое свидетельство СССР6 01 Я 33/02, 1970.е свидетельство СССР6 01 " 33/02 к 1977(54) (57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержащий последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчикХолла, формирователь переменнойсоставляющей, автоматический переключатель, и преобразователь напря.жение-код, катушку, подключенную кстабилизатору постоянного тока, последовательно соединенные блокуправления и цифровой отсчетный блоквход которого соединен с выходомблока управления, а выход - с вторым входом цифрового отсчетного блока, формирователь постоянной составляющей, первый вход которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй входс вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразователя напряжение-код и автоматического переключателя, а также с выходом блока управления, а выход - с третьим входом автоматического переключателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены первый. и второй блоки 2 И-ИЛИ и регистр,при этом первые входы блоков 2 И-ИЛИ сое- динен с выходом преобразователя напряжение-код, а выходы с соответству С ющими входами делительного блока, вы ход которого связан с вторым входом второго блока 2 И-ИЛИ и первым входом регистра, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока 2 И-ИЛИ и первым входом цифрового отсчетного блока, а выход - с вторым входом первого блока 2 И-ИЛИ, 1075203Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для прецизионного измерения в широком частотном диапазоне индукции переменных магнитных полей.Известен цифровой измеритель магнитной индукции, предназначенный для измерения индукции постоянных и переменных магнитных полей, который состоит иэ датчика Холла, автоматичес - кого переключателя, преобразователя.,10 напряжение-код и цифрового отсчетного устройства. При питании датчика Холла от генератора постоянного тока данным устройством можно измерять переменное магнитное поле в широком 15 частотном диапазоне 1Однако данному устройству свойственна невысокая точность измерения из-эа наличиямультипликативной погрешности, обусловленной нестабиль" ностью параметров датчика Холла, тока питания датчика и электрических параметров схемы.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения переменной магнитной индукции, содержащее последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик Холла, формирователь переменной составляющей,. 30 автоматический переключатель и преобразователь напряжение-код, катушку,;подключенную к стабилизатору постоянного тока, последовательно соединенные блок управления и цифровой 35 отсчетный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход - с вторым входом цифрового отсчетного блока, формирователь постоянной составляющей, первый вход 40 которого соединен с первым входом формирователя переменной составляю" щей, второй вход - с вторымивходами формирователя переменной составляющей, преобразователя напряжениекод и автоматического переключателя и с выходом блока управления, а вы" ход - с третьим входол автоматического переключателя 2Однако при наличии ферромагнитных масс вблизи датчика Холла в момент измерения точность измерения устройства значительно снижается,Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается 55 тем, что в цифровой измеритель пере-. менной магнитной индукции, содержащей последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик Холла, формирователь переменной сос тавляющей, автОматический переключатель и преобразователь напряжениекод, катушку, подключенную к стабилизатору постоянного тока, последог вательно соединенные блок управления 65 и цифровой отсчетный блок, делительный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход - с вторым входом цифрового отсчетного блока, формирователь постоянной составляющей, первый вход которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй входс вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразователя напряжение-код и автоматического переключателя и с выходом блока управления, а выход - с третьим входом автоматического переключателя, дополнительно введены первый и второй блоки 2 И-ИЛИ и регистр, при этом первые входы блоков 2 И-ИЛИ соединены с выходом преобразователя напряжение-код, а выходы - с соответствующими входами делительного блока, выход которого связан со вторым входом второго блока 2 И-ИЛИ и первым входом регистра, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока 2 И-ИЛИ и первым входом цифрового отсчетвого блока, а выход - с вторым входом пер-, вого блока 2 И-ИЛИ.На чертеже приведена блок-схемапредлагаемого устройства.Цифровой измеритель переменной магнитной индукции содержит последовательно соединенные генератор 1 постоянного тока, датчик 2 Холла, формирователь 3 переменной составляющей, автоматический переключатель 4 и преобразователь 5 напряжение-код, катушку 6, подключенную к стабилизатору 7 постоянного тока, последовательно соединенные блок 8 управления и цифровой отсчетный блок 9, делительный блок 10, вход которого соединен а выходом блока 8 управления, а выход - с вторым входом цифрового отсчетного блока 9., формирователь 11 постоянной составляющей, первый вход которого соединен с первым входом формирователя 3 переменной составляющей, второй вход - с вторыми входами формирователя 3 переменной составляющей, преобразователя 5 напряжение-код иавтоматического переключателя 4, а-. также с выходом блока 8 управления, а выход - с третьим входом автоматического переключателя 4, первый и второй блоки 12 и 13 2 И-ИЛИ и регистр 14, при этом первые входы блоков 12 и 13 2 И-ИЛИ соединены с выходом преобразователя 5 напряжение-код, а выходы - с соответствующими входами делительного блока 10, выход которого связан со вторым входом второго блока 13 2 И-ИЛИ и первым входом регистра 14, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока 13 2 И-ИЛИ и входом цифрового отсчет- ного блока 9, а выход - с вторым входом блока 12 2 И-ИЛИ.Измеритель работает следующим образом.Сигналом начальной установки, поступающим с блока 8 управления на преобразователь 5, блок 10 и регистр 14 подготавливаются к циклу измерения.Выходной сигнал датчика 2 Холла, пропорциональный измеряемой индукции Ь и индукции дополнительного магнитного поля Вдоп ., создаваемого катушкой б, по обмотке которой протекает ток от стабилизатора 7 постоянного тока, поступает на Формирователи 3 и 11 постоянной и переменной составляющих где 5 - чувствительность датчика Холла и индукции, 20ток питания датчикаХолла.Цикл измерения состоит из четырех тактов.В первый такт на преобразователь 25 5 напряжение-код через автоматический переключатель 4 поступает переменная составляющая выходного сигнала датчика 2 Холла. Она выделяется Формирователем 3 и преобразуется .им 30 в постоянный ток. Код Н выходного регистра преобразователя 5 напряжение-код, соответствующий индукции переменного магнитного поля Ьп , переписывается через второй блок 13 2 И-ИЛИ на второй вход делительного блока 10Н БААЗВ,К,"де К - коэффициент преобразо 40вания формирователя 3переменной составляющейкоэффициент преобразования преобразователя 455 напряжение-код.Во второй такт коммутации на преобразователь 5 напряжение-код поступает постоянная составляющая выход-,ного сигнала датчика 2 Холла. Она 50выделяется формирователем 11. Код Цвыходного регистра преобразователя5 напряжение-код поступает черезпервый блок 12 2 И-ИЛИ на первый входделительного блока 10,йг " 3 пВд и "ггде К - коэффициент преобразования формирователя 11постоянной составляющей ,Вдоп - индукция дополнительного магнитного поля,создаваемого катушкойб при наличии ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла в моментизмерения.В третий такт после поступления управляющего сигнала с блока 8 дели- тельный блок 10 совершает операцию деления й на ЙРезультат деления будет Если полученное выражение поделим на поправочный коэффициент Р= 6 о/С и учтем, что бдоп3 дС, то результат деления не будет зависеть от изменения постоянной катушки б .при наличии ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент из- мерения Вт к ВпСйи С о ь Вдоп Т.е. делительный блок 10 зафиксирует в виде статического кода число импульсов, пропорциональное измеряемой индукции переменного магнитного поля би и не зависящее отнестабильности тока питания датчика 2 Холла, его параметров, коэффициента преобразования устройства,при стабильных коэффициентах преобразования К и К 2 формирователей3 и 11 постоянной и переменной составляющих. Если значение иидукциидополнительного магнитного поля приотсутствии ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла принять за единицу измеряемой величины, то результатизмерения будет пропорционален измеряемой индукции переменных магнитныхполей.Перед циклом измерения производится определение поправочноге коэффициента Р=Со(С, равного отношению постоянных катушек б при отсутствии иналичии ферромагнитных масс вблизидатчика 2 Холла в момент измерения.Определение коэффициента Р основанона следующем. Магнитная индуКция дополнительного поля, создаваемогодополнительной катушкой б, определяется выражениями8 доподоп Со,; Ьоп 1 опИз приведенных уразнений имеемТаким образ ом, коэффициент Р можно определить, если известны в момент измерения значения дополнительного магнитного поля, создаваемого катушкой б, в поле которой находится датчик 2 Холла, при наличии Ви отсутствии Во ферромагнитных масС вблизи датчика 2 Холла.Перед измерением измерительный зонд с датчиком 2 Холла выдерживается некоторое время возле объекта 10 измерения, чтобы во всем объеме измерительного зонда установилась температура исследуемого объекта. Определение коэффициента Р производится эа два такта коммутации. В 15 первый такт на преобразователь 5 напряжение-код через автоматическйй переключатель 4 поступает постоянная составляющая выходного сигнала датчика 2 Холла. Она выделяется фор р мирователем 11. Код 8 выходного регистра преобразователя напряжениекод поступает через первый блок 2 И-ИЛИ 12 на первый вход делительного блока 10 25 1=К 1 доК тК Во второй такт коммутации датчика 2 Хопла удаляется на такое расстояние от ферромагнитных масс, что они не оказывают влияния на постоянную катушку б, т.е. ее постоянная будет равна С. Так как эа время удаления датчика 2 Холла от ферромагнитных масс температура измери" тельного зонда, в котором находится датчик 2 Холла, практически не изменяется, то чувствительность датчика 2 Холла 3 тоже не изменится. поэтому постоянная составляющая выход ного сигнала датчика 2 Холла, посту" пающая после преобразования преобразователем 5 напряжение-код через второй блок 2 И-ИЛИ 13 на второй вход делительного блока 10, определяется выражением, й 6 =Б К 1 иВдовКтКРезультат деления 88 на 8 поступает с выхода делительного блока 10 на запоминание в регистр 14.Я бК 18 доК К,И, Ь,1 В,К КВ четвертый измерительный такт код 88 делительного блока 10 через второй блок 2 И-ИЛИ 13 поступает на второй вход делительного блока 10. На первый вход делительного блока 10 через первый блок 2 И-ИЛИ 12 поступает код Й с регистра 14,.По сигналу с блока 8 в делительном блоке 10 осуществляется деление кода 13 на код М.В8Й 7 ВАОП Р К 2Результат деления, пропорциональный измеряемой магнитной индукции переменных магнитных .полей и не зависящий от наличия ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент измерения, считывается цифровым отсчетным блоком 9.Предлагаемое изобретение обладает более высокой точностью измерения. Это обусловлено тем, что изменение постоянной катушки, создающей дополнительное магнитное поле, по которо-" му производится калибровка устройства, автоматически корректируется независимо от того, на какую величину изменилась постоянная этой катушки.Применение данного измерителя позволяет полностью автоматизировать процесс измерения и значительно повысить производительность труда при измерениях в зазорах электрических машин и установок, корпусы которых выполнены из ферромагнитных материалов,1075203 с витель М. Клыковаед А.Бабинец Корректор М.Шарош атрушева Те т каэ 493 и с лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная Тираж 711 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш