Способ определения индукции магнитного поля в зазоре магнитопровода

детельств К 33/06,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ЗАЗОРЕ МАГНИТОПРОВОДА (57) Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано в приборах и устройствахдля прецизионного измерения магнитных величин. Цель - повышение точности определения индукции в зазоре магнитопровода. Способ реализован в Изобретен е относится к магнитотехнике и может бытьазличных приборах и устпрецизионного измеренияичин,ретения является повыи определения индукцииитопровода.представлена блок-схемеализующего данный споия индукции в зазореа; на Фиг. 2 - временныоты блока управленияна фиг3 - блок-схемашифратора блока управтва; на фиг. 4 - схемаен (4 а) датчик Холла иоложение индукционнойна датчике Холла,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ОПИСАНИЕ ИН АВТОРСКОМУ Сви измерительноиприменено в рройствах длямагнитных велЦелью изошение точноств зазоре магНа фиг. 1устройства, рсоб определемагнитопроводдиаграммы раустройства;счетчика.и дления устройтично изображпоказано раскатушки (4 б) 801688211 А 1 устройстве. Для достижения цели намагниточувствительный элемент воздействуют внешним магнитным полем (МП)в среде с магнитной проницаемостью(И 0, кодируют и запоминают амплитудыЭДС, пропорциональные внешнему МП исумме внешнего и дополнительного МПв зазоре с магнитной проницаемостьюр , определяют величину дополнительной ЭДС, пропорциональной разностиЭДС от индукции внешнего МП и суммыинцукции дополнительного МП, как частное от деления дополнительных МП всреде с магнитной проницаемостью 0и, запоминают его и определяютзначение индукции МП в зазоре поформуле, приведенной в описании изобретения. 4 ил. Устройство, реализуюшее способ определения индукции в зазоре магнитопровода (фиг. 1), состоит из датчика 1 Холла, стабилизатора 2 тока, индукционной (дополнительной) катуш-, ки 3, намотанной на датчик 1 Холла, источника 4 питания, преобразователя 5 напряжение-код, реверсивных счетчиков 6, 7, групп элементов 2-2-2 ИЗИЛИ 8, 9, делительного устройства 10, регистра 11, цифрового отсчет- ного устройства 12, двоично-десятичного дешифратора 13, блока 14 управления.Блок 14 управления состоит из генератора 15 импульсов, счетчика 16, элемента ИЛИ 17, триггера 18, элемента ИЛИ 19, выключателей 20, 21, элемента И 22 и дешифратора 23.Токовый электрод датчика 1 Холла соединен со стабилизатором 2 тока. Потенциальный электрод датчика Холла соединен с первым входом преобразователя 5 напряжение-код.Обмотка индукционной дополнительной) катушки 3 соединена с источником 4 питания, вход которого соединен с первым выходом блока 14 управления,Второй вход преобразователя 5 напряжение-код соединен с вторым входом блока 14 управления, Первый выход преобразователя 5 напряжение-код соединен с первыми входами реверсивных. .счетчиков б, 7, второй его выход - с первым входом группы элементов 2-22 И-ЗИЛИ 8.Второй вход реверсивного счетчика 6 соединен с вторым входом реверсивного счетчика 7 и третьим выходом блока 14 управления. Третий вход реверсивного счетчика 6 соединен с третьим входом реверсивного счетчика 7 и четвертым выходом блока 14 управления. Четвертый вход реверсивного счетчика 6 соединен с пятым выходом блока 14 управления. Выход реверсивного счетчика б соединен с первым и вторым входами элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ 9Четвертый вход реверсивного счетчика.7 соединен с шестым выхопом блока ,14 управления. Выход реверсивного счетчика 7 соединен с вторым входом группы элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ 8.Третий вход группы элементов 2-22 И-ЗИЛИ 8 соединен с; выходом регистра 11;Четвертый вход группы элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ 8 соединен с седьмым выходом блока 14 управления. Пятый вход группы элементов 2.2-2 И-ЗИЛИ 8 соединен с восьмым выходом блока 14 управления. Шестой вход группы элементов 2-2-2 ИЗИ 1 П 4 8 соединен с девятым выходом блока 14 управления Выход группы элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ 8 соединен с первым:входом делитель-. ,ного устройства 10.Третий вход группы элементов 2-2- ,2 И-ЗИЛИ 9 соединен с выходом делитель ного устройства 10, первыми входами регистра 11 и двоично-десятичного дешифратора 13, Четвертый вход гр ппы элементов 2-2 "2 И -ЗИЛИ 9 соединен с десятым выходом блока 14 управлеьйя. Пятый вход группы элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ 9 соединен с одиннадцатым выходом блока 14 управления. Шестой вход группы элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ9 соединен с двенадцатым выходом блока 14 управления, Выход группы элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ 9 соединен с вторым входом делительного устройства 10.Третий вход делительного устройства 10 соединен с тринадцатым выходомблока 14 управления Четвертый входделительчого устройства 10 соединенс четырнадцатым выходом блока 14 управленияТретий вход регистра 11 соединен15 с пятнадцатым выходом блока 14 управления. Четвертый вход регистра 11.соединен с шестнадцатым выходом блока 14 управления.Цифровое отсчетное устройство 1220 соединено с выходом двоично-десятичного дешифратора 13. Второй вход двоично-десятичного дешифратора 13 сое-динен с семнадцатым выходом блока 14управления.25 Выходы дешифратора 23 с первогопо семнадцатый соединены соответст- Гвенно с выходами с первого по семнадца-тый блока 14 управления. Восемнадцатый выход дешифратора 23 соединен спервым входом элемента ИЛИ 17. Девятнадцатый выход дешифратора 23 соеди-нен с вторым входом элемента ИЛИ 17.Выход генератора 15 импульсов соединен с первым входом элемента И 22.Второй вход элемента И 22 соединен свыходом триггера 18, Выход элементаИ 22 соединен с первым входом счетчика 16. Второй вход счетчика 16 соеди- .нен с первым входом элемента ИЛИ 19и первым входом выключателя 21. Выходсчетчика 16 соединен с входом дешифратора 23,Выход элемента ИЛИ 17 соединенсо счетным входом триггера 18, нуле, вой вход которого соединен с выходом, элемента И 1 И 19.Второй вход элемента ИЛИ 19 соеди",нен с гервым входом выключателя 20.Вторые входы выключателей 20, 21соединены с, общей шиной,Работа измерителя магнитной индукции, реализующего данный способ определения индукции в зазоре магнитопровода, происходит в несколько тактов коммутации.При нажатии кнопки выключателя 21,устройство устанавливается в исходноесостояние. При этом счетчик 16 обнуляется, а триггер 18 выдает разре168821 И, =Б 1 КВ,55 шающий потенциал на элемент И 22, Через элемент И 22 на вход счетчика 16 начинают поступать сигналы с генератора 15 импульсов. ДешиФратор 23 анализирует состояние счетчика 16 и5 выдает управляющие сигналы на все блоки устройства,Сигнал, поступающий с выхода блока 14 управления, устанавливает в нулевое состояние реверсивные счетчики 6, 7, С выхода блока 14 управления выдается сигнал, подготавливающий к работе делительное устройство 10Сигнал, поступающий с выхода блока 14 управления, устанавливает в нулевое состояние регистр 11.В первом такте датчик 1 Холла находится в зазоре магнитопровода некоторое время, достаточное для того, 20 чтобы во всем объеме измерительного зонда с датчиком 1 Холла установилась температура исследуемого объекта, выдерживаемая возле объекта измерения. В это время на датчик 1 Холла 25 действуют два постоянных магнитных поля; измеряемое с индукцией В и дополнительное с индукцией Вц, создаваемое индукционной катушкой 3, намотанной на датчик 1 Холла, при 30 протекании тока чере".катушку 3 от источника питания.Выходной сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный сумме величин В+Вк, поступает на преобразователь 5 на 35 пряжение - код, Аналого-цифровое преобразование в преобразователе 5 происходит по сигналам, поступающим на вход преобразователя 5 с выхода блока 14 управления. Аналоговый сигнал датчика 1 Холла преобразуется в число импуьсов, которые поступают с преобразователя 5 на счетный вход реверсивного счетчика б, считающего в прямом направлении 45 Б=Б 1,К(В+В ),где Б - чувствительность датчикаХолла;1 - ток питания датчика Холла;иК - коэффициент преобразованияпреобразователя 5 напряжениекод.Управление реверсом счетчика 6 осуществляется сигналом, поступающим с выхода блока 14 управления, Разрешение на поступление импульсов с преобразователя 5 на счетный вход реверсивного счетчика б выдается по сиг 16нау, поступающему с выхода блока 14управления.Во второй такт коммутации надатчик 1 Холла действует только из-меряемое магнитное поле с индукциейВ, поскольку сигнал, поступающий свыхода блока 14 управления, отключаетисточник 4 питания, разрывая цепь питания. При этом через индукционнуюкатушку 3 не протекает ток, которыиформирует дополнительное магнитноеполе В . Выходной сигнал датчика 1ДопХолла, пропорциональный магнитнойиндукции В, поступает на преобразователь 5 напряжение - код, откуда ввиде последовательности импульсов -на реверсивный счетчик 6, считающийв обратном направлении, В результатепосле второго такта реверсивный счетчик 6 фиксирует число импульсов,пропорциональное индукции В ц дополнительного магнитного поля, создава- .емого индукционной катушкой 3 приразмещении датчика 1 Холла в зазоремагнитопровода,И =Б 1 К(В+В )-Б 1 В=Б 1 ВОдновременно в выходном регистре преобразователя 5 напряжение - код установится код М, соответствующий В,В конце второго такта. коммутации по сигналу, поступающему с выхода блока 14 управления, срабатывает группа элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ 8, код Б с выхода преобразователя 5 напряжение - код поступает на первый вход делитель- ного устройства 10 по сигналу, поступающему с выхода блока 14 управления, срабатывает элемент 2-2-2 И-ЗИЛИ 9, и, код М с выхода реверсивного счетчика б поступает на второй вход делитель- ного устройства 10.По сигналу, поступающему с выхода: блока 14 управления, в устройстве 10 деления осуществляется деление ко да Е 3 на код Нг. Результат деления,Из КБ 1 уКВ ВЕ --в-К4. К Б 1 КВ 1 Впоступает в регистр 11 по сигналу, формируемому на выходе блока 14 управделия.Во втором такте коммутации, когда поянляется сигнал на выходе дешифратора 23, срабатывает элемент ИЛИ 17 н в дает снгаад на счетный вход трнг-,168821 гера 18. Триггер 18 переходит и единичное состояние и выдает запрещающийпотенциал на элемент И 22, В результате на вход счетчика 16 перестаютпоступать счетные импульсы с генератора 15. Затем датчик 1 Холла удаляется из зазора магнитопровода с маг"нитной проницаемостью (Ц и устанавливается н среде с магнитной проницаемостью Ц (воздухе). Так как за время удаления датчика 1 Холла из зазорамагнитопровода температура датчикане изменяется, то чувствительностьдатчика 1 Холла также не изменяется,т,е. остается равной Б,Затем нажимают выключатель 20 иначинается третий такт коммутации,При этом триггер 18 устанавливаетсяв нулевое состояние и разрешает прохождение сигналов с генератора 15 импульсов через элемент И 22 на счетчик 16.В третий такт коммутации на датчик 1 Холла действуют дна магнитныхполя: внешнее магнитное поле с индукцией В 1 О и дополнительное магнитноеполе с индукцией Ва.1Выходной сигнал датчика 1 Холла,пропорциональный сумме (В+В, по-30ступает на преобразователь 5 напряжение - код, откуца в ниде последонательности импульсов выда.ется на реверсивный счетчик 7, считающий н прямом направлении. 35В четвертый такт коммутации надатчик 1 Холла действует внешнеемагнитное поле с индукцией В, поскольку источник 4 питания, формирующий дополнительное магнитное полес индукцией Ввв отключается за счетразрыва цепи йротекания тока. Выходкой сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный индукции В 1 внешнегомагнитного поля, поступает на преобразователь 5 напряжение - код, откуда в виде последовательности импульсов - на реверсивный счетчик 7, считающий в обратном направлении, Врезультате после четвертого тактареверсинный счетчик 7 фиксирует число импульсов, пропорциональное индукции В ., дополнительного магнитногордополя, создаваемого индукционной катушкой 3,55=81 К(В +В )-81 в,ВК=КБХВр. В конце четвертого такта коммутациипо сигналу,. поступающему с выхода 1Бвблока 14 управления, срабатываетгруппа элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ 8, икод М с реверсивного счетчика 7 побступает на первый вход делительногоустройства 10, По сигналу, поступаю"щему с выхода блока 14 управления,срабатывает элемент 2-2-2 И-ЗИЛИ 9, икод Б с реверсивного счетчика 6 по 2ступает на второй вход делительногоустройства 10.По сигналу, поступающему с выходаблока 14 управления, и устройстве 10деления осуществляется деление кодаБ на код Н . Результат делениягде Р - попраночный коэффициент, характеризующий влияние магнитопровода с магнитной проницаемостью р на поле, создаваемое катушкой 3,поступает через группу элементов 2-2-2 И-ЗИЛИ 8 на второй вход дели- тельного устройства 10 по сигналу, формируемому на выходе блока 14 управления.На первый вход делительного устройства 10 через элемент 2-2-2 И-ЗИЛИ 8 поступает код И, с регистра 11.По сигналу, поступающему с выхода блока 14 управления, в устройстве 10 деления осуществляется деление кода Ж на код ИРезультат деления В 1 В Вин, В И=К -- : 1( - :; ЖР Р Р Р пропорционален индукции Б в зазоре магнитопровода и не зависит от магнитной проницаемости магнитопронода. Если индукция Вр,дополнительного магнитного поля ранна единице измере" Вния, то результат измерения - -в,определяется н единицах магнитнойиндукции. Формула изобретения Способ определения индукции магнитного поля в зазоре магнитопровода, заключаюшийся в воздействии на магниточувствительный элемент магнитного поля В в зазоре с магнитной проницаемостью 9 , воздействии дополнительного магииного поля, коциронании амплитуд ЭДС, пропорциональных индук 16882ции основного магнитного поля и сумме индукций основного и дополнительного магнитных полей, запоминании их, определении величины дополнитель"5 ной ЭДС, пропорциональной индукции основного и дополнительного магнитных полей,.определении относительного значения магнитной индукции как частного , от деления индукции основного и дополнительного магнитных полей, запоминании ее, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, воздействуют на магниточувствительный элемент внешним магнитным полем в среде с магнитной проницаемостью Я, кодируют и запоминают амплитуды ЭДС, пропорциональные внешнему магнитному полю и сумме внешнего и дополнительного магнитно го полей в зазоре с магнитной прони 1)цаемостьи Ц определяют величину дополнительной ЭДС,пропорциональной разности ЭДС от индукции Рвнешнего магнитного поля н суммы и:.,цукций до - лолнительного магнитного лоля с магнитной проницаемостью у и с магнитной проницаемостью , определяют относительное значение индукции дополнительного магнитного поля как частное от деления дополнительных магнитных полей в среде с магнитной проницаемостью р и Ц , запоминают его и определяют значение индукции магнитного поля в зазоре по Формуле ВВ=р, где р - частное от деленияВа.индукций дополнительного магнитного поля в среде с магнитной проницаемостью ц и с магнитной проницаемостью о1688211 Составителедактор А.Маковская ТехредА,Тираж Подписное дарственного комитета по изобретениям и открытиям пр 113935, Иосква, Ж"35, Раушская наб., д. М 5