Устройство для измерений постоянной магнитной индукции

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (11) 1004926 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 19.10.81 (2! ) 3347317/18 — 21 с присоединением заявки № (23) П рмормтет (Sl)NL. Кл;

G 01 .В 33(02

Гееудлретвелльл1 кемктет

СССР (53) УДК 621.317. .421(088.8) Опублмковано 15.03.83. Бюллетень № 10

Дата опубликоваммя описания 15.03.83 ав млам кзабретеккк и етлрыткк (72) Авторы мзебретения

В; В. Афанасьев, Ю. П. Обоишев, Л. Г. Синцова и С. А. Скородумов (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ПОСТОЯННОЙ МАГНИТНОЙ

ИНДУКЦИИ

1 2

Изобретение относится к магнитным изме- магнитной индукции в малых объемах прост- рениям и предназначено для измерений магнит- ранства, объем ферромодуляционного преобраной индукции и напряженности постоянного - .зователя должен быть малым и тогда амп11имагнитного поля. тудный диапазон таких средств измерений огИзвестно устройство для измерений посто- раничен допустимым перегревом ферромодуляянной магнитной индукции, основанное на авто-s ционного преобразователя, за счет тока, прокомпенсационном методе измерения (ферро-, текающего по обмотке обратной связи. зондовые магнитометры с отрицательной обрат- Наиболее близким к изобретению является. ной связью), состоящее из генератора возбуж- устройство для измерения постоянной магнитдения, ферромодуляционного преобразователя, ной индукции, содержащее последовательно полосового усилителя, фазочувствительного 10 соединенные генератор возбуждения, ферромодудетектора, интегратора и регистрирующего ляционньй преобразователь, полосовой усвлиприбора, 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- 1> щая в обьеме ферромодуляционного преобрь ная обмотка) через полосовой усилитель, фазо- зователя измеряемую., имеет вид знакоперечувствительный детектор и интегратор подклю- менных пилообразных импульсов (2). чен к другому входу ферромодуляционного В те моменты времени, когда измеряемая преобразователя к обмотке обратной связи, на- магнитная индукция скомпенсирована в объеме эываемой также компенсационной (11. ": ферромодуляционного преобразователя знакоОднако в тех случаях, когда устройство переменной вспомогательной магнитной . индукпредназначено для измерения магнитной ин- цией, по значению последней определяется дукции неоднородных магнитных полей, или величина измеряемой магнитной индукции.

3 1004926 счетчика импульсов связан со входом индикатора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — временные диаграммы, поясняющие работу устройстsa (фиг, 2 — при положительной измеряемой магнитной индукции, фиг. 3 — при отрицательной) .

Генератор 1 возбуждения через последовательно соединенные ферромодуляционный преобразователь 2, полосовой усилитель 3, подключен к одному входу фазочувствительного детектора 4, другой вход которого подключен к генератору 1 возбуждения. Выход фазочувствительного детектора 4 через усилитель-ограничитель 5 соединен с одним входом первого блока 6 совпадения, другой вход которого подключен к выходу генератора 7 тактовых разнополярных импульсов, Выход блока 6 совпадения через интегратор 8 подключен к входу блока 9 совпадения. Выход блока 9 совпадения через двухполупериодный выпрямитель 10 подсоединен к управляющему входу ключа 11, вход которого через формирователь 12 импульсов треугольной формы подсоединен к выходу генератора 7 тактовых раэнополярных.импульсов, а выход к второму входу ферромодуляционного преобразовате." ля 2 к обмотке обратной связи. Одновременно 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 возбуждения через ключ 16 подключен к счетному входу счетчика 14. Выход интегратора 8 через 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, возбужг1аемый током от генератора 1 возбуждения, воздействует измеряемая магнитная индукция Â . Из суммарного напряжения ферромодупяциоиного преобразователя 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 a), пропорд ональный измеряемой магнитной индукции, причем полярность этого тока соответствует полярности, воздействующей на ферромодуляционный преобразователь магнитное индукции. Выходной ток фазочувствительного деПоскольку вспомогательная магнитная индук- цня создается периодически, то благодаря этому энергия, выделяемая в ферромодуляционном преобразователе, меньше, чем при непрерывных способах компенсации. $

Однако необходимость подачи знакопеременной магнитной индукции приводит к нежелательному разогреву ферромодуляционного преобразователя за счет магнитной индукции той полярности, которая не осуществляет ком- ур 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 преобразователя и, как следствие, к появлению аддитнвной погрешности измерения.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается. тем, что в 20 устройство для измерений постоянной магнитной индукции, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения, ферромодуляцнонный 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 тактовых разнополярных импульсов, первый двух- р полупериодный выпрямитель, и счетчик импульсов, последовательно соединенные усилитель — ограничитель, первый блок совпадения, второй двухполупериодный выпрямитель и второй ключ, последовательно соединенные второй блок совпадения и третий двухполупернодный выпрямитель, а также формирова- . тель импульсов треугольной формы и опреде. литель полярности, причем второй выход ге. нератора тактовых разнополярных импульсов

40 через формирователь импульсов треугольной формы подключен к первому входу первого ключа, второй вход счетчика импульсов через определитель полярности свяэаи с выходом интегратора и первым входом второго блока совпадения, а третий вход счетчика импульсов

45 через второй ключ подключен к первому выходу генератора возбуждения, вход усилителя-ограничителя соединен с выходом фазочувствнтельного детектора, выход первого блока совпадения подключен к входу интегратора, вход формирователя импульсов треугольной формы связан с вторым входом первого блока совладения, и вторым входом второго блока совпадения, а выход третьего двухполупериодного выпрямителя подключен к второму входу первого ключа, выход которого соединен с вторым входом ферромодуляцнонного преобразователя, а выход

5 .тектора 4 усилителем-ограничителем 5 преобразуется в напряжение, значение которого достаточно для срабатывания первого. блока

6 совпадения (графнкн б). Генератор 7 так товых разнополярных импульсов вырабатывает напряжение разнополярных импульсов (графики 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), íà его выходе будут положительные импульсы, начало которых совпадает с началом положительных импульсов генератора 7 тактовых разнополярных импульсов (график 2 г). При отрицательном напряжении на входе первого блока 6 совпадения (отрицательной магнитной индук. ции), на его выходе будут отрицательные им- ° пульсы, начало которых совпадает с началом отрнщтельных импульсов генератора 7 тактовых раонополярных импульсов (график; 3 r)»

Имнульсы с выхода первого блока б совпадения поступают на интегратор 8. Постоянная . времени интегратбра 8 выбирается такой, чтобы обеспечивалось срабатывание блока 9 совпадения и осуществлчлась индикация знака измеряемой. магнитной индукции иа индикаторе

18 счетчика 14. Напряжение с выхода ggrerpaтора 8 (графнки д) поступает иа один вход. блока 9 совпадения, на второй вход которого поступает напряжение с выища генератора 7 тактовых раэнополярных импульсов. Выхщдюе напряжение блока 9 совпадения представляет собой последовательность аа6о положительных импульсов (график 2 е), совпадающих во времени с положительными импульсами regepnopa 7 при положнтельнои магнитной индукции, либо отрицательных импульсов (график 3 e)., совпадающих во времени с отрицательными импульсами генератора 7 при от1лщательной магнитной индукции. Выпрямленные двухполупериодным выпрямителем 10 (графики ж) зти импульш. поступают иа вход управления ключа 11 и открывают его иа время, равное длительности этих импульсов. Выходное напра жение генератора 7 тактовых разнополярных импуульсов преобразуется формирователем 12, имйульсов треугольной формы s импульсы треугольной формы (графики з) и иРоходят™ рез ключ 11.. При положительной юмеряемой магнитной . индукции через ключ 11 проходят импульсы

-треугольной формы положительной полярности (график 2и), при отрицательной юмеряемой . магнитной индукции через ключ 11 проходят им; пульсы треугольной формы отрицательной поляр1004926 6 ности (график 3 и). Зти импульсы создаюг магнит% ! ную индукцию компенсации Вк компенсирующую в объеме ферромодуляцнонного преобразователя 2 измеряемую магнитную индукцию

Вц. Т. е. в объеме ферромодуляцнонного преобразователя 2 создается компенсирующая магнитная индукцня только одной полярности и именно той, которая необходима дпя ком пенсации юмеряемой. Зто позволяет, при про10 чих равных условиях (том же объеме ферромодуляционного преобразователя 2 и той же температуре перегрева), вдвое увеличить диапазон измеряемой магнитной индукции беэ ухудшения точности. Кроме того, благодаря тому, что на преобразователь 2 действует компенсирующая магнитная индукция только . знака (направления), протмвололожного к измеряемой (т. е. она не суммнруется с измеряемой), то отсутствует намагничивание эф сердечников ферромодуляционного преобразова. теля 2 (отсутствует аддитивная погрешность).

Зто также позволяет расширить диапазон измеряемой магнитной индукции (днапаэон измерений) .

Задний фронт импульсов на выходе блока б совпадения (графики r) соответствует тому моменту. времени, когда измеряемая мщяпная индукция скомпенсирована в объеме ферромодуляционного преобразователя 2 магнитной индукцией компенсации (т. е. когда В В).

Выпрямленные двухнолупериодным выйрями: гелем 15 импульсов (графики к )выходные им пульсы блока б совпадения открывают ключ

16 на время от момента начала действия импульса магнинюй индукции компенсации Ф

И до момента t>, когда Ви Вк- В течение этого времени ь t 1- t на вход счетчика им-. пульсов 14 поступают импульсы (графики л) с генератора 1 возбуждения, число которых подсчитывается счетчиком импульсов 14 и фиксируется индикатором 18. Благодаря, тому, чго

- магнитная инд кция компенсации изменяется линейно во времени, имеет ь 8 „ и следовательно, число импульсов, сосчитанное счетчиком

14, пропорционально измеряемой магнитной

43 RHiexmfg.

Выходное напряжение генератора 7 тактовых разнополярных импульсов выпрямляется двухполупериодным выпрямителем 13 и принимает . вид положительных импульсов (графнкн м), Ж которые своим задним фронтом периодически осуществляют сброс счетчика 14 (установку его в нулевое состояние)в моменты времени

t . Выходное напряжение интегратора 8 поступает на вход определителя 17 полярности, И на выходе которого появляется положительный сигнал при положительном входном сигнале (т.е. при 3 >0 (график 2 и). Прн отрицательном входном сигнале (т. е. прил(0) сигнал

7 100492 на выходе определителя 17 полярности отсут. ствует (график 3 н).

Формула изобретения

Устройство для измерений постоянной маг, нитной индукции, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения, ферромодуляционный преобразователь, полосовой уси- 10 литель, фазочувствительный детектор, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора возбуждения, а также интегратор, ключ и инцикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем что, с целью расширения диапазона изме- !5

Э реиий, в него дополнительно введены последовательно соединенныс генератор тактовых. раэнополярных импульсов, первый двухполупериодный выпрямитель, и счетчик импульсов, последовательно соединенные усилитель-ограни- 26 читель, первый блок совпадения, второй. двухполупериодный выпрямитель и второй ключ, последовательно соединенные второй блок совпадения и третий двухполупериодный выпрямитель, а также формирователь импульсов 25 треугольной формы и определитель полярности, причем второй выход, генератора тактовых разнополярных импульсов через фбрмирователь

6 8 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 импульсов через второй ключ подключен к первому выходу генератора возбуждения, вход усипителя-ограничителя соединен с выходом фазочувствительного детектора, выход первого блока совпадения подключен к входу интегратора, вход формирователя импульсов треугольной формы связан с вторым входом первого блока совпадения и вторым входом второго блока совпадения, а выход третьего двухполупериодного выпрямителя подключен к второму входу первого ключа, выход которого соединен с вторым входом ферромодуляционного преобразователя, а выход счетчика импульсов связан с входом индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Афанасьев Ю. В. Феррозонды, Л., "Энергия", 1969, с. 121-123.

2. Скородумов С. А., Обоишев Ю. П.

Помехоустойчивая магнитоизмерительная аппаратура.. Л., "Энергоиздат", 198J, с. 116 †1.

10004926

Составитель М. Клыков

Техред Ж.Кастелевич

Корректор Г. Отар

Редактор Н. Воловик

Тираж 708

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 1877/58

Подписное

Филиал ППП "Патент". г. Ужгород, ул. Проектная, 4