Устройство для измерения переменноймагнитной индукции

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 190379 (21) 2737452/18-21с присоединением заявки Нов(23) ПриоритетОпубликовано 15.0381. Бюллетень М 10 51 М, Кл,з С 01 а 3310 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ) Известно устройство для измеренияпеременной магнитной индукции, содержащее датчик Холла, источник переменного тока для питания датчика Холла, катушку, в поле которой находится датчик Холла, стабилизатор постоянного тока для питания обмотки катушки, переключатели, преобразовательнапряжение-код, делительное устройство, цифровое отсчетное устройство,устройство управления, измеритель частоты, формирователь опорной частоты,схему анализа, формирователи низкочастотной и высокочастотной составляющих, синхронные детекторы, реверсивный счетчик и амплитудный детектор.Данный измеритель работает следующимобразом. На Формирователи высокочастотной и низкочастотной составляющихи на измеритель частоты поступает выходной сигнал датчика ХоллаО = (В +Вв ои ) 1 и Всозйс,де 1 совасВ - чувст а Холла кВ =Всованитная 15 г ток питания,вительность датчикиндукции,с - переменная магиндукция/т ное значение и Н ит востат меюще сти, парам ания тров К ЭТОГО УСтРся мультиплибусловленнойетров датчикатчика и злехемы. йства состоативной по- нестабильХолла, то- трических грешн ность ка пи парам Изобретение относится к магнитнымизмерениям и может быть использованодля прецизионного измерения в широ-ком частотном диапазоне индукции переменных магнитных полей.Известен измеритель магнитной индукции, предназначенный для определения индукции постоянных и переменных магнитных полей, содержащий датчик Холла, источник питания датчикаХолла, автоматический переключатель,преобразователь напряжение-код и цифровое отсчетное устройство. Устройство позволяет измерять индукцию постоянного магнитного поля в широком динамическом диапазоне. За счет двухтактной работы в нем автоматическиустраняется аддитивная погрешностьдатчика Холла. При питании датчикаХолла от источника постоянного токаданным устройством можно измерять переменные магнитные поля в широкомчастотном диапазоне 1),ампли уд ндукции;Во - индукция дополнительногомагнитного поля.Дальнейшая работа устройства зависит от частоты измеряемой магнитнойиндукции ЬБсли щ 79,процесс измерения состоитиз двух тактов. В первый такт выделяется и поступает на преобразовательнапряжение-код высокочастотная составляющая выходного сигнала датчикаХоллаВ,соарес 1 п 5 соеЯс, В делительноеустройство переписывается результат кодированйяй=В,15 Кгде К - коэффициент преобразованийсхемы.15Во второй такт выделяется и поступает на кодирование низкочастотнаясоставляющая выходного сигнала датчика Холла В15 соьЯ.с. В делительное устройство переписывается результат кодированияВдо 1 ь 5 К.После деления И на М делительноеустройство фиксирует в виде статического кода число импульсов, пропорциональное измеряемой магнитной индукции В, и не зависящее от нестабильности тока питания датчика, параметров датчика Холла и коэффициента преобразования схемы,30вь 1 иб к в,Э й 32 Аоп и к АопЕслибы, процесс изменения состоит их трех тактов. В первый такт выделяется высокочастотная составляющая выходного сигнала датчика Холла, пропорциональная измеряемой индукции переменного магнитного поля и индукции дополнительного магнитного поля 40 ( В,соьшс+Вдоп ) 1 соь 9.й 5Результат кодирования запоминается в реверсивном счетчикеН, = ( Вп,+В д,о) 5 1 и КВо втором такте на датчик Холла 45 действует только измеряемое магнитное поле В =Всоба. Результат преобразования й =Вп,51 К поступает на реверсивный счетчик и вычитается из кода М50Нэ=й -й-ВАоп 51 и КВ третий такт выходной сигнал датчика Холла 51 Вп,созасоеМ поступает на амплитудный детектор. Огибающая этого сигнала поступает на преобразователь напряжение-код. Результат 55 кодирования равен Й 4=8,51 ИК.Результат деления кода Н на код йпропорционален измеряемой индукции переменного магнитного поля60м -в Стьдо 1. Недостатком данного устройства является большое время измерения: цикл измерения производитсяза три такта. 65 Цель изобретения - повышение быстродействия цикла измерения,Поставленная цель достигается тем,что в устройство для измерения переменной магнитной индукции, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, датчик Холла,измеритель частот и блок анализа, катушку, в поле которой находится датчик Холла, последовательно соединенные первый переключатель, лреобразователь напряжение-код, делительный блок и цифровое отсчетное устройство,формирователь опорной частоты, подключенный ко второму входу блока анализа, формирователи низкочастотной ивысокочастотной составляющих, подключенные к датчику Холла, два синхронных детектора, амплитудный детектор, второй переключатель и блок управления, подключенный ко второму переключателю, ко вторым входам цифрового отсчетного устройства, преобразователя напряжение-код и дели- тельного блока, выход формирователя низкочастотной составляющей соединен с первым синхронным детектором, выход формирователя высокочастотной составляющей через второй переключатель соединен с вторым синхронным детектором, амплитудный детектор включен между выходом формирователя высокочастотной составляющей и третьимвходом второго переключателя, дополнительно вводятся два дешифратора,первый ия которых включен между выходом первого синхронного детектора и вторым входом первого переключателя, а второй - между выходом второго син-.хронного детектора и третьим входом первого переключателя, причем выходблока анализа подключен к вторым входам первого и второго дешифраторов, второму входу формирователя высокочастотной составляющей и четвертому входу второго переключателя, обмотка катушки соединена с источникомпеременного тока, блок управления подсоединен к третьему входу формирователя высокочастотной составляющей.Уменьшение времени цикла измерения обусловлено тем, что выделение сигналов, пропорциональных дополнительному и измеряемому магнитным полям, независимо от соотношения частот Ш и 9. производится за один такт измерения.На чертеже представлена блок-схема измерителя переменной магнитной индукции.Измеритель переменной магнитной индукции содержит датчик Холла 1, источник 2 переменного тока, катушку 3, формирователи 4 и 5 низко- ивысокочастотной составляющих соотве.ственно.синхронные детекторы б и 7, переключатели 8 и 9, амплитудный де-. тектор 10, дешифраторы 11 и 12, пре50 55 образователь 13 напряжение-код, дели- тельное устройство 14, цифровое отсчетное устройство 15, блок 16 управления, измеритель 17 частоты, формирователь 18 опорной частоты и блок 19 анализа.Измеритель работает следующим образом.Выходной сигнал ОВвсо 5 вС+ +В созе)1 соЯЛ В 51 соэщ 1 совМ + В + - 3 со 2 а. датчика1 12 ДопДОп Холла 1 поступает ча формирователи 4 и 5 и измеритель 17 частоты. Дальнейшая работа измерителя зависит от частоты измеряемой магнитной индукции ВЕсли щ 7 Я., блок 19 анализа в первый такт измерения разрешает прохождение сигнала через дешифратор 12. В этом случае на преобразователь 13 напряжение-код через переключатель 9 поступает вспомогательная составляющая В 51,соъасоМ входного сигнала датчика Холла 1. Она выделяется формирователем 5 и через переключатель 8 поступает на синхронный детектор 7, где преобразуется в постоянное напряжение. Код М 1 выходного регистра преобразователя 13 напряжение-код, соответствующий измеряемой магнитной индукции переменного магнитного поля В , переписывается в делительное устройство 14"1=5 К 1 и ВмКЯКЗгде К - коэффициент преобразования1Формирователя высокочастотнойсоставляющей,К - коэффициент преобразования1синхронного детектора;К 3- коэффициент преобразованияпреобразования напряжениекод.Во второй такт коммутации на преобразователь 13 напряжение-код через переключатель 9 поступает сигнал с дешифратора 11, на который поступает разрешение с блока 19 анализа. В этом случае на преобразователь 13 напряжение-код поступает низкочастотная1составляющая в соэ 2 ЯЛ выходногоДОПсигнала датчика Холла 1. Она выделяется формирователем 4 и преобразуется синхронным детектором 6 в постоянное напряженйе. Код И 2 выходного регистра преобразователя 13 напря:кение-код, соответствующий индукции дополнительного магнитного поля ВД , переписывается в делительное устройство 14 н =5" " Рэгде К - коэффициент преобразования4формирователя низкочастотнойсоставляющей,К - коэффициент преобразования5синхронного детектора. 5 О 15 20 25 30 35 40 45 б 0 65 При поступлении управляющего сигнала блока 16 управления устройство14 деления совершает операцию делениячисла М на число К, Результат деления при К=К имеет видМ 2 ЬпМп оп К 4Из последнего выражения видно, чтоустройство 14 деления фиксирует в виде статического кода число импульсов,пропорциональное измеряемой индукциимагнитного поля В и не зависящее отнестабильности тока питания датчикаХолла, параметров датчика и коэффициента преобразования схемы при стабильных коэффициентах преобразования формирователей высоко- и низкочастотнойсоставляющих К 1 и Кд. Если значениеиндукции дополйительного магнитногополя ВД и принять за единицу измерения, то результат измерения пропорционален измеряемой индукции переменных магнитных полей.Если аЙ., блок 19 анализа в первый такт измерения разрешает прохождение сигнала дешифратора 12 черезпереключатель 9 на преобразователь 13напряжение-код, В этом случае на преобразователь 13 напряжение-код постугает составляющая В,51 псо Й. ссозасвыходного сигнала датчика Холла 1Она выделяется формирователем 5 ипоступает на амплитудный детектор 10,выходной сигнал которого пропорциональчый измеряемому магнитному полюВ соос, через переключатель 8 поступает на синхронный детектор 7. Этотсигнал преобразуется в постоянноенапряжение и через преобразователь 9поступает на преобразователь 13 напряжение-код. Код й 4 выходного регистрапреобразователя 13 напряжение-код,равный44 =В К 1 К 2 КЗ Кь Ти 5где Кь- коэффициент преобразованияамплитудного детектора,переписывается в делительное устройство 14,Во второй такт измерения блок 19анализа разрешает прохождение сигнала дешифратора 12 через переключатель 9, и на преобразователь 13 нагряжение-код поступает составляющая1-Ь пСоэ 2 Мвыходного сигнала датчикаХолла 1. Она выделяется Формирователем 5 и через переключатель 8 поступает на синхронный детектор 7, гдепреобразуется в постоянное напряжение. Код й выходного регистра преобразователя 13 напряжение-код, соответствующий дополнительному магнитному полю Вдоппереписывается в делительное устройствоПри поступлении управляющега сигнала блока 16 управления устройство14 совершает операцию деления числай 4 на число й . Результат деленияпри К=Кз имеет видМФ 2 В ККн 5 ЪАОП к 4Из последнего выражения видно, что устройство 14 деления фиксирует в виде статического кода число импульсов, пропорциональное измеряемой индукции переменного магнитного поля и не зависящее от нестабильности тока питания датчикапараметров датчика и коэффициента преобразования Кь амплитудного детектора 10.Предлагаемое устройство позволяет значительно уменьшить время цикла измерения (независимо от частоты измеряемой магнитной индукции цикл измерения состоит из двух тактов),что позволяет за один и тот же промежуток времени провести измерений на 30 больше, чем при использовании известных устройств.формула изобретенияУстройство для измерения переменной магнитной индукции, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, измеритель частот и блок анализа, датчик Холла, катушку, в поле которой находится датчик Холла, последовательно соединенные первый переключатель, преобразователь напряжение-код, делительный блок и цифровое отсчетное устройство, Формирователь опорной частоты, подключенный ко второму входу блока анализа, формирователи низкочастотной и высокочастотной составляющих, подключенные к датчику Холла, два синхронных детектора,. амплитудный детектор, второй переключатель и блок управления, подключенный ко второму переключателю, ко вторым входам цифрового отсчетного устройства, преобразователя напряжение-код и делительного блока, выход формирователя низкочастотной составляющей соединен с первым синхронным детектором, выход формирователя высокочастотной составляющей через второй переключатель соединен О с вторым синхронным детектором, амплитудный детектор включен между выходом Формирователя высокочастотной составляющей и третьим входом второго переключателя, о т л и ч а ю щ е 15 е с я тем, что, с целью повышениябыстродействия, в него дополнительно вводятся два дешифратора, первый из которых включен между выходом первого синхронного детектора и вторым Щ входом первого переключателя, а второй - между выходом второго синхронного детектора и третьим входом перрого переключателя, причем выход блока анализа подключен к вторым входам первого и второго дешифраторов,второму входу формирователя высокочастотной составляющей и четвертому входу второго переключателя, обмотка катушки соединена с источником переменного тока, блок управления подсоединен к третьему входу формирователя высокочастотной составляющей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 339884, кл. С 01 В 33/02, 1972.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2710571/21,кл. С О В 33/02, 09.01.79.813337 Ядава ина Корректор Н. Бабинец Подписн Зака коми и от к иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Е. тор А. Гук Техред М. Рейвес767/57 Тираж 732 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра