Цифровой магнитометр со следящим уравновешиванием

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 д) С 01 К 33/02 БРЕТЕН СТВУ В.Ж 088.8)видетельство ССС 01 К 33/02,ТОМЕТР СО СЛЕДЯ Мносится к обламетров магнитноавновешивания, повышение надеж.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ЦИФРОВОЙ МАГНИЩИМ УРАВНОВЕШИВАНИ(57),Изобретение ости измерения параго поля методом урЦель изобретения -ЯО 16616 ности магнитометра при одновременном повышении устойчивости егоработы - достигается введением датчиков кода перемещения, двух магнитных измерительных шкал 19-1, 19-2и перемещающихся магнитных носителей 16-1, 16-2, Устройство также содержит магниточувствительный преобразователь 1, индукционную катушку2, разрезной магнитопровод 3, рабочий зазор с магнитной прокладкой 4,рабочий зазор с немагнитной прокладкой 5, магниточувствительный элемент 6, усилитель 7, блок 8 управления, блоки 9 и 10 (долговременные1661696 20 запоминающие устройства) соответственно точного и грубого уравновешивания, элементы 11 и 12 соответственно точного и грубого уравновеши 5 вания, и-разрядные аналого-цифровые преобразователи 13 и 14 (перемещеИзобретение относится к области измерения параметров магнитного поля методом уравновешивания.15Цель изобретения - повышение на цежности магнитометра при одновреМенном повышении, устойчивости его раб,о ты.На фиг, 1 приведена структурная схема двухотсчетного цифрового магнитометра со следящим уравновешиванием, на фиг, 2 - эпюры работы схемы.Устройство (фиг,1) содержит магниточувствительный преобразователь 1, индукционную обмотку 2, разрезнойагнитопровод 3, рабочий зазор с магцитной прокладкой 4, рабочий зазор с немагнитной прокладкой 5, магнитотувствительный элемент 6, усилитель 7, блок 8 управления, блоки 9 и 10 (долговременные запоминающие устройства) соответственно точного и грубого уравновешивания, элементы 11 и 12 соответственно точного и грубого уравновешивания, а-разрядные аналого-циф ровые преобразователи 13 и 14 (перемеЩение - код) соответственно точного и грубого отсчета, регистрирующий прибор 15, перемещающиеся (вращающиеся)магнитные носители 16-1, 16-2, р-ичные40 шкалы 17-1, 17-2 перемещение - код элементы 18"1, 18-2 съема кода перемещения датчиков кода перемещения, магнитные измерительные шкалы 19-1, 4519-2.В магнитометре магниточувствитель. ный преобразователь 1 содержит разрезной магнитопровод 3, выполняющий Функцию магнитного концентратора внеш- .йего магнитного потока (и приемника50 потока) компенсации. На магнитопроводе расположена обмотка 2 и имеются один рабочий зазор с магнитной ,прокладкой . 4 и, другой рабочий зазор немагнитной прокладкой 5. В дополнительном (концентрирующем) зазоре расположен магниточувствительный элемент6 (магнитный дискриминатор знака),ние - код) соответственно точного игрубого отсчета, регистрирующийприбор 15, р-ичные шкалы 17-1, 17-2перемещение - код, элементы 18-1,18-2 съема кода перемещения датчир ов кода перемещения. 2 ил.,выход которого подключен к усилителю7, соединенному с блоком 8 управления.Блок управления электромеханическисоединен с двумя магнитными носителями 16-1, 16-2, один из которых входитв состав блока 9 точного уравновешивания, другой - в состав блока 10 грубого уравновешивания. Блок 9 включаетв себя элемент 11 точного уравновешивания и и-разрядный аналого-цифровой преобразователь 13 перемещение -код. Блок 10 включает в себя элемейт12 грубого уравновешивания и и-разрядный аналого-цифровой преобразователь 14 перемещение - код. Каждыйпреобразователь перемещение - кодсодержит р-ичную шкалу 17-1, 17-2перемещение - код, выход которой подключен к элементу 18-1, 18-2 съема.Оба элемента съема подключены к регистрирующему прибору 15, Кажпое устройство уравновешивания содержит своюмагнитнуюизмерительную шкалу 19-1,Я 2 Сущность изобретения заключается в том, что нормированнык относительно максимального внешний магнитный поток Фе, .расположенный в промежут- ке-1 с Р +1, (1)р" +Мразбивается иа - лоложитель-2ных, где 2 п -число разрядов аналого-цифрового преобразования, р - основание системы счисления, 06 - оста 2 п +ток от деления р на два иР 2 отрицательных значений потоков Ф, записываемых на каждом отдельном х-участке магнитной измерительной шкалы, расположенной на поверхности магнитного носителя, выполненного на ленте, диске или барабане, Нормированный относительно макеималь ного поток(5) И-- (1 - - ,) если - + 1 б 1 й р2, рРир 2 и 2 ф 2 50 В обшем случаеи Ф где 0 С = О, если р - четное число, 0 = 1, если р - нечетное число.Магнитная измерительная шкала представляет собой набор дискретных потоков Р;, следующих друг за другом в порядке возрастания . Значение Х определяется по шкале перемещение - код. При измерении потока Р магнитный носитель приводится в движение, поток Р; начинает через рабочий зазор магниточувствительного преобразователя поступать в магниточувствительныйэлемент. Если Ре = Р;то с выходамагниточувствительного элемента снимается напряжение Б одной полярности Й ( О при недокомпендля магнитной измерительной шкалыточного отсчета Соответственно изменяется и условие компенсации (3), которое для двухотсчетной системы преобразования принимает видРе+ ф., +Р", = О) (6) где Уе - внешний магнитный поток,- ноток с магнитной измери-тельной шкалы грубого отсчета;дтот; - поток с магнитной измери-. сации, БО при перекомпенсации), а при= Р, с выхода элемента снимается напряжение с "дребезгом" нуля, 15 т.е. Б попеременно изменяет знаки равно +1.Таким образом, условие компенсации записывается в виде где номер 1 -участка согласно выражению (2) определяет значение потока.Для уменьшения длины измерительнойсигналограммы или длины магнитной 25измерительной шкалы система уравновешивания выполняется двухотсчетной,поэтому для магнитной измерительнойшкалы грубого отсчета при О = О выражение (2) записывается в виде 30тельной шкалы точного отсчета. Очевидно, что при одинаковом 1 (одинаковое, начиная с= 1, перемещение магнитных шкал) для потоков систем грубого и точного отсчетов, как следует из выражений (4) и (5). имеют соотношение(7) что и обеспечивает уменьшение длиныизмерительной шкалы в р " раз но од 5новременно требуется магниточувст 1вительный преобразователь с двумяра,бочими зазорами.В дальнейшем приняты следующиеобозначения.101 - нормированное значение долипотока Р, определяемое по магнитной измерительной шкале грубого отсч,ета ,др 1 - номер участка на шкале перемещение - код грубого отсчета, соответствующий нормированному потокУ Р = 1+1Я - нормированное значение долипотока Ре, определяемое по магнитной измерительной шкале точного отсчета,- номер участка на шкале перемещение -. код точного отсчета, соответствующий нормированному потоку 251-Я(. - угол поворота шкалы перемещение - код соответствующий участкус номером 1 о+.,Ц - угол поворота шкалы перемещение - код соответствующий участку с нокером х .П - напряжение с выхода магниточувствительного элемента,а - расстояние между магниточув 35ствительным преобразователем и магнитным носителем (неконтакт),- длина единичного элементамагнитной шкалы.- угол повоРота шкалы пеРемещения точного отсчета.Работает магнитометр следующимобразом.При поступлении внешнего поля синдукцией МЕ на концентрирующую грань 45магнитопровода 3 через магниточувствительный элемент 6 начинает проходить поток Ре, нормированное значение которого, например, равно 1+Я,как показано на фиг,2 а. В исходномсостоянии угол поворота ( , шкалы17-2 перемещение - код преобразователя 14 грубого отсчета равен нулю(фиг.2 б), поэтому магнитный потокФ , поступающий с магнитной шкалы19-2 элемента 12 грубого уравновешивания также равен нулю (фиг 2 в). Отрицательный знак рассогласования свь:л.ода элемента б (фиг.2 г) через усилитель 7 воздействует на блок 8управления который вызывает отклонение вала преобразователя от исход-,його состояния, Начинается отслеживающий перебор участков шкалы 19-2,на которой в области 0 с (; с 180г,о озаписаны положительные потоки компенсации У а в области 180 с Ц). с 360отрицательные потоки, При выбореучастка с номером, нормированноезначение потока компенсации становитсяравным - (1+1), как показано на Фиг 2.ц,:В этот момент поток компенсации.лгоЪ 1, поэтому сигнал рассогласованияс выхода элемента 6 изменяет свойзнак (фиг.2 г), который становитсяположительным, и начинает вращениевала преобразователя точного отсче;та (фиг.2 д), который в исходномсостоянии равен нулю. По достижении участка с номером ьс выходаэлемента 11 снимается поток Рглкоторый по направлению совпадает спотоком Ре и равен нормированномузначению +(1-Я), как показано нафиг.2 е. Поскольку суммарный потоккомпенсациир го + ф (8)то, подставив в выражение (8) значения У"= -(1+1) и Рт= +(1-Я), получают г", = -(1+Я). Согласно фиг.2 аРе = +(1+Я), следовательно, условие(б) выполняется, и процесс следящего уравновешивания закончен. На основе условий (4), (5) и (8) в регистрирующем приборе 15 по заданномуалгоритму определяется поток УЕ,знак которого обратен знаку У;,Очевидно при конструкции магниточувствительного преобразователя, показанного на фиг, 1, знаки потоковф; и Р: совпадают, если с правойго то1 1измерительной магнитной шкалы 19-2снимается поток одного знака (например, отрицательный), а с левой измерительной магнитной шкалы 19-1поток другого знака (например, положительный). В блоке 9 точмого уравновешивания на шкале 19-1 записаныте же потоки, что и в блоке 10 грубого уравновешивания, т.е. в области1661696 магнитное сопротивление рабочего зазора с магнитной прокладкой 4 было в р " раз меньше магнитного сопротивления рабочего зазора с прокладкой 5 либо при одинаковом размере рабочих зазоров выполнялось условие .От.о фа.7Ь 8 с,8-Се+кг Фиг 2 ставитель Л.Устино ехред М,Моргентал дактор Т.1 Орчикова орректор М. Самборская Заказ 2121ВНИИПИ Гасу ир одписно при ГКНТ ССС ственно 11303комитета по изо Москва, Ж, Р ениям и открытия кая наб., д, 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 е = Р (9) 10Ь где а а - (неконтакт) соответсттоф г,о венно в системе точнога и грубого отсчета. Формула изобретенияЦифровой магнитометр со следящим уравновешиванием, содержащий индукционную катушку и магнитопровод, в одном рабочем зазоре которого расположена магнитная прокладка, в другом рабочем зазоре - немагнитная прокладка, а в дополнительном зазоре - магниточувствительный элемент, подключенный к усилителю, выход которого соединен с входом блока управления, и-разрядные аналого-цифровыепреобразователи точного и грубогоуравновешивания, а также регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью поышения надежности и устойчивости его работы, в него введены датчики кода перемещения, две магнитные измерительныешкалы и перемещающиеся магнитные носители, на поверхности которых нанесены шкалы перемещение - код, напротив каждой из которых расположенэлемент съема соответствующего датчика кода перемещения, подключенногок регистрирующему прибору, а каждаяиз магнитных измерительных шкал выполнена в виде ш образцовых измерительных источников сигналов и расположена напротив одного из рабочихзазоров соответствующего магнитопровода.