Способ измерения параметров магнитного поля

Авторы патента:

G01R33/02 - измерение направления или напряженности магнитных полей или магнитных потоков (G01R 33/20 имеет преимущество; измерение направления или напряженности магнитного поля земли для целей навигации или съемки G01C; для разведки, для измерения магнитного поля земли G01V 3/00)

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, основанный на перемагничивании ферромагнитных сердечников и выделении из шходной ЭДС сигнала чеп.ой гормоникн леремагничиваю щего поля, от л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, осуществляют стро рование выходной ЭДС, начало стробирования и его продолжительность определяют из уо ,ловш1 максимальнощ} отношения упомянутого сигнала четной гармоники к шуму. О) с .JliHii. 00 ел СП 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU 10 5541

3(59 01 Р 33./02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3377443/18-21 (22) 06.01.82 (46) 15.08,83 Бюл. % 30 (72) Ю. Н. Бобков (S3) 621.317.44 (088.81

ñ,>. с»;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 819761, кл. С, 01 Р 33/02, 1980.

2. Афанасьев Ю.B. и др. Средства измере . ния параметров магнитного поля. Л., Энергия, 1979, с. 79-85. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, оснований на перемагничивании ферромагнитньи сердечников и выделении из выходной ЭЛС сигнала четьой гормоники перемагничиваю щего поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, осущес твляют стробирование выкодной ЭДС, начало стробирования и его продолжительность определяют из ус. ловия максимального отношения упомянутого сигнала четной гармоники к шуму.! . 1035 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров магнитного поля, например, в геофизике для проведени(я магниторвэведочных работ, в медицине для диагностики и лечения, при исследова.нии.магнитных полей в космическом пространстве и т.д.

Известен способ измерения параметров магнитного поля, основанный на определе-10 нии амплитуды второй гармоники воэбркдающего поня 31 )

В данном способе выделяют нечетную гармонику возб кдвюшего поля и формируют сигнал отрицательной обратной связи r5 путем демодуляции нечетной гармони вместе с прилегающим к ней шумовым спектром, Однако данный способ не исклточает влияние на результат измерения параме3 20 ров магнитного поля магнитного шума, обусловленного эффектом Баркгаузена (шум Баркгаузена), так как последний вблизи первой и второй гармоник возбуждающего поля не коррелирован, что при- 25 водит к снижению точности измерения параметров магнитного поля, Известен также способ измерения параметров магнитного поля, основанный

На первмагничивании ферромагнитных сер- 50 дечников и выделении из выходной ЭДС сигнала четной гармоники перемвгничиваю щего поля (2) .

Недостатком известного способа является низкая точность измерения парвмет- 35 .роВ магнитного поля, обусловленная влиянием шума Баркгаузена, так как сигнал четной гармоники выделяют непрерывно при перемагничиввнии ферромагнитных сердечников, следовательно, мешающее дейст. 40 вие будет оказывать средняя за период перемагничиввния мощность шума Баркгаузенв, что и снижает точность измерения параметров магнитного поля.

Бень изобретения вЂ” повышения точности измерения параметров магнитного. поля.

Бель достигается тем, что согласно способу измерения параметров магнитного поля, основанному на перемагничивании ферромагнитных сердечников и выделении . из выходной ЭДС сигнала четной гармоники перемигничиватошего поля, осуществляют стробированив выходной ЭДС, начало стробирования и его продолжительность определяют иэ условия максимального отношения упомянутого ригнала четной,гар- 55 моники к шуму, Такое стробирование позволяет выделить( из выходной ЭДС сигнал четной гармо841 2 ники при одновременном уменьшении шумов Баркгауэена, что повышает точность измерения параметров магнитного поля предлагаемым способом, На фиг. 1 даны временные диаграммы работы устройства, реалиэукнцвго способ; на фиг. 2 вЂ” блок-схема устройства; Сигнал четных гармоник, несущий информацию об измеряемом поле (фиг. 1), пропорционален производной по времени от дифференциальной магнитной проницаемости ферромагнитных сердечников. Интервал времени, в течение которого образуется информация об измеряемом магнитном поле, меньше периода перемагничивающего поля. В то же время мощность шума

Баркгаузена максимальная при наибольшем значении дифференциальной магнитной проницаемости и минимальна при ев наименьшем значении, поэтому стробирование выходной ЭДС в интервалах времени образования сигнала четных гармоник увеличивает отношение сигнала к шуму за счет уменьшения средней эа период перемагничивания мощности шума Бвркгауэена, что повышает точность измерения параметров магнитного поня.

При перемвгничивании ферромагнитных сердечников с дифференциальной магнитной проницаемостью М,в полем Н (t } проницаемость М становится периодической функцией времени М (Цс периодом в два раза меньшим периода первмагничивающего поля Н (t ). Процесс цервмагничивания ферромагнитных сердечников сопровождается шумом Баркгвуэена, которому s выходной ЭДС соответствует составляющая (). При наличии измеряемого (внешнего) поня В i выходной ЭДС появляется составляющая сигнала четных гармоник е (В, 4). После стробирования выходной ЭДС, состоящей иэ е (В0, t ) и е (Ф), импульсами

U . (4), получаем сигнал четных гармоник е (В, Е) и шум Баркгаузена ( еш (<), при этом начало стробирования

Ф, и длительность стробирования (.., ь (определяем из условия максимального отношения сигнала выделяемой четной гармоники к шуму. Сигнал четных гар моник е (В,, Ь), несущий информвцию об измеряемом поле, пропорционален про-.изводной по времени от М (Ь) и его длительность cocvaaJrrreI часть периода перемагничивающего поля. В то же время е (1 } максимальная при наибольшем значении Мд (t ) и минимальна при наименьшем значении М; (), а в интервалах времени образования е (B о, t) значенив

3 1038

ЭДС шума Баркгаузена еш(Ь) находится между ее максимальным и минимальным значениями. Осуществляя стробирование выходной ЭДС в интервалах времени .возникновения сигнала четных гармоник е (8,„ t ), -тем самым улучшают отноше° ние сигнала выделяемой:четной гармоники к шуму эа счет уменьшения средней эа период перемагничивания мощности шума Бара аузена. Это приводит к ловы- р шению в 3-5 раэ точности измерения параметров магнитного поля но сравнению с известным.

На фиг. 1 обозначены: Я (Н) вЂ” дифференциальная проницаемость как функция поля; Н (t ) - попе, перемагничивающее ферромагнитные сердечники; Al> (Ь )вЂ” дифференциальная магнитная проницаемость как функция времени; р. (t) - ЭДС шума Баркгаузена; .е (Â<>, t ) вЂ” cHTHNI чег-щ ных. гармоник при наличии измеряемого . поля Bjyp Оо. р (4) - стробирукицие импульсы; е (4 ) и е (Вс,t)вЂ” ЭДС шума Баркгаузена и сигнала четных гармоник после стробирования.

Устройство (фиг. 2) состоит из феррозонда 1., стробирукацего блоке 2, первый вход которого подключен к выходу феррозонда 1, синхронного детектора 3, первый вход которого подключен к блоку

2, а выход к первому входу феррозонда

1 и к входу регистрирукицего прибора 4, блок 5 формирования. эадеркки и длительности стробирукзцих импульсов, выход ко- З5 торого подключен к второму входу блока

2, генератора 6, выход которого подключен к входу блока 5 и к.вторым входам феррозоица 1 и синхронного детектора, 3.

541 4

П редлагаемый способ осуществляется при помощи етого устройства спедукицим образом.

Генератор 6 вырабатывает переменный ток основной частотыы=27/Т дпя перема ничивания ферромагнитных сердечников ферроэонда 1. Одновременно генератор 6 вырабатывает напряжение, yapssaaxetee .работой блока 5. Выходная ЭЙС с феррозонда 1, содержащая сигнал о значении индукции Во магнитного поля и шум Баркгауэена, поступает на первый вход блока 2, на второй вход которого поступают стробирую щие импульсы 0 . (t ) с выхода блока

5, который формйруег две периодические последовательности импульсов с длительностями 7,,, задержанных на время ., и 4> относйгельно какой-либо выбранной точки перемагничивающего поля Н(1 ), например Н (< ) О. Период каждой последовательности равен половине периода перемагничивающего поля Н (t ) Сумма этих последовательностей в виде напри жения 0 „. (t ) управляет работой блока

2, С выхода блока 2 сигнал е (В ) и шум Баркгаузена е щ (t ) поступают на первый вход сийхронного детектора

3, на второй вход которого от генератора

6 подается опорное напряжение с частотой выделяемой четной гармоники. Выходной сигнал с детектора 3 поступает на регистр рирукаций прибор 4 и в виде сигнала отрицательной обратной связи на второй:вход феррозонда 1.

Порог чувствительности, один иэ параметров определяющий точность измерения данного прибора, составляет 0,015 н. Гп в полосе частот 0-10 Гц. Предлагаемый способ позволяет снизить порог чувствитель- . ности, а следовательно, повысить точность измерения в 3-5 раэ.

ВНИИПИ . Заказ 5827/47 Тираж 710 Попписное

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

Способ измерения параметров магнитного поля

Протонный магнитометр-градиентометр // 1027656

Многоканальный тесламетр // 1026099

Способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей и устройство для его осуществления // 1026097

Способ измерения анизотропии тонких магнитных пленок // 1023262

Способ поверки средств измерений магнитной индукции переменного магнитного поля и устройство для его осуществления // 1023261

Феррозондовый магнитометр // 1021257

Феррозонд с поперечным возбуждением // 1019379

Аэромагнитометр // 1018067

Магнитооптический преобразователь напряженности импульсных магнитных полей // 1012163

Магнитометр // 2100819

Изобретение относится к магнитометрам и может быть использовано для измерения напряженности магнитного поля и вектора магнитной индукции в науке, промышленности, медицине

Феррозондовый магнитометр // 2103703

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения параметров магнитного поля на основе феррозондов

Устройство для измерения магнитных полей // 2118831

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к феррозондовым бортовым навигационным магнитометрам

Устройство для дистанционного определения координат и углового положения объекта (его варианты) // 2119171

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения положения объекта в системах управления

Магнитометр (варианты) // 2124736

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в магниторазведке для поиска полезных ископаемых, в навигации для определения координат судна, в аварийно-спасательных работах, например, для определения местоположения намагниченных тел, в частности затонувших судов, самолетов и т.д

Устройство для измерения магнитных полей // 2124737

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к феррозондовым магнитометрам, предназначенным для измерения компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли (МПЗ)

Магнитометрическое устройство для определения углового положения тела (его варианты) // 2130619

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для создания средств измерения угловых величин в автоматических схемах управления, в геомагнитной навигации, в прецизионном машиностроении и приборостроении и т.д

Устройство для определения местоположения инородного ферромагнитного тела в полости глаза // 2132638

Устройство для локализации инородного ферромагнитного тела в тканях и органах человека // 2132639

Изобретение относится к медицине, в частности к общей хирургии и предназначено для локализации инородных ферромагнитных тел при хирургическом извлечении их из тканей человека, а также может быть использовано в измерительной технике для неразрушающего контроля качества материалов

Устройство для определения местоположения инородного ферромагнитного тела при малотравматичных операциях // 2132640