Цифровой измеритель переменной магнитной индукции

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержавший последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик Холла, форгдарователь переменной составляющей, автоматический переключатель , и преобразователь напря .жение-код, катушку, подключенную к стабилизатору постоянного тока, последовательно соединенные блок управления и цифровой отсчетный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход - с вторым входом цифрового отсчетного блока , формирователь постоянной состаЪляющей , первый вход которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй вход с вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразов5теля напряж(ение-код и автоматического переключателя, а также с выходом блока управления, а выход - с третьим входом автоматического переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены первый, и второй блоки 2И-ИЛИ и регистр,при этом первые входы блоков 2И-ИЛИ сое-i динен с выходом преобразователя напряжение-код , а выходы с соответствую ющими входами делительного блока, вы (Л ход которого связан с вторым входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом регистра, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом цифрового отсчетного блока, а выход - с вторым входом первого блока 2И-ИЛИ,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) З(51) G 01 R 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ(Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3501227/18-21

1 (22) 12. 10. 82 (46) .23.02.84. Вюл. 9 7 (72) И. П. Смирнов, A. H. Фойда,,О. Т. Чигирин и ЮсТ.Чигирин .(53) 621. 317. 42 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 339884, кл. Q 01 Я 33/02, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

)) 741207, кл. g 01 R 33/02, 1977. (54) (57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕ-

МЕННОЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержащий последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик

Холла, формирователь переменной составляющей, автоматический переключатель, и преобразователь напря.жение-код, катушку, подключенную к стабилизатору постоянного тока, последовательно соединенные блок управления и цифровой отсчетный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход — с вторым входом цифрового отсчетного блока, формирователь постоянной составляющей, первый вход которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй входс вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразователя напряжение-код и автоматического переключателя, а также с выходом блока управления, а выход — с третьим входом автоматического переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены первый. и второй блоки 2И-ИЛИ и регистр,при этом первые входы блоков 2И-ИЛИ coe-i динен с выходом преобразователя напряжение-код, а выходы с соответству-(9

Ф ющими входами делительного блока, вы ход которого связан с вторым входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом регистра, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом цифрового отсчетного блока, а выход — с вторым входом первого блока 2И-ИЛИ, 1075203

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для прецизионного измерения в широком частотном диапазоне индукции переменных магнитных полей.

Известен цифровой измеритель магнитной индукции, предназначенный для измерения индукции постоянных и переменных магнитных полей, который сос тоит иэ датчика Холла, автоматичес— кого переключателя, преобразователя-,10 напряжение-код и цифрового отсчетного устройства. При питании датчика

Холла от генератора постоянного тока данным устройством можно измерять переменное магнитное поле в широком 15 частотном диапазоне (1)

Однако данному устройству свойственна невысокая точность измерения из-эа наличия мультипликативной погрешности, обусловленной нестабильностью параметров датчика Холла, тока питания датчика и электрических параметров схемы.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения переменной магнитной индукции, содержащее последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик Холла, формирователь переменной составляющей,- ЗО автоматический переключатель и преобразователь напряжение-код, катушку,, подключенную к стабилизатору постоянного тока, последовательно соединенные блок управления и цифровой 35 отсчетный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход — с вторым входом цифрового отсчетного блока, формирователь постоянной составляющей, первый Вход 4Q которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй вход — с вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразователя напряжениекод и автоматического переключателя и с Выходом блока управления, а вы".. ход — с третьим входол автоматического переключателя Q2)

Однако при наличии ферромагнитных масс вблизи датчика Холла в момент измерения точность измерения устройства значительно снижается.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель пере-. менной магнитной индукции, содержащей последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик

Холла, формирователь переменной сос- 60 тавляющей, автоматический переключатель и преобразователь напряжениекод, катушку, подключенную к стабилизатору постоянного тока, последа г вательно соединенные блок управления 65 и цифровой отсчетный блок, делительный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход— с вторым входом цифрового отсчетного блока, формирователь постоянной составляющей, первый вход которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй входс вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразователя напряжение-код и автоматического переключателя и с выходом блока управления, а выход — с третьим входом автоматического переключателя, дополнительно введены первый и второй блоки 2И-ИЛИ и регистр, при этом первые входы блоков 2И-ИЛИ соединены с выходом преобразователя напряжение-код, а выходы — с соответствуюшими входами делительного блока, выход которого связан со вторым входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом регистра, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом цифрового отсчетвого блока, а выход — с вторым входом пер-. вого блока 2И-ИЛИ.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Цифровой измеритель переменной магнитной индукции содержит последовательно соединенные генератор 1 постоянного тока, датчик 2 Холла, формирователь 3 переменной составляющей, автоматический переключатель 4 и преобразователь 5 напряжение-код, катушку 6, подключенную к стабилизатору 7 постоянного тока, последовательно соединенные блок 8 управления и цифровой отсчетный блок 9, делительный блок 10, вход которого соединен с выходом блока 8 управления, а выход— с Вторым входом цифрового отсчетного блока 9., формирователь 11 постоянной составляющей, первый вход которого соединен с первым входом формирователя 3 переменной составляющей, второй вход — с вторыми входами формирователя 3 переменной составляющей, преобразователя 5 напряжение-код и

° автоматического переключателя 4, а-также с выходом блока 8 управления, а выход — с третьим входом автоматического переключателя 4, первый и второй блоки 12 и 13 2И-ИЛИ и регистр 14, при этом первые входы блоков 12 и 13 2И-ИЛИ соединены с выходом преобразователя 5 напряжение-код, а выходы - с соответствующими входами делительного блока 10, выход которого связан со вторым входом второго блока 13 2И-ИЛИ и первым входом регистра 14, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока

13 2И-ИЛИ и входом цифрового отсчетного блока 9, а выход - с вторым входом блока 12 2И-ИЛИ.

1075203

5 8+ вдоп.l»

Вп» <» e»»»

С

? ° доп С о/c "z Вдо»» "z

Вдon

В Anil

3д

Доп—

С, Со

В Аоп

»

Ap»»

Измеритель работает следующим образом.

Сигналом начальной установки, поступающим с блока 8 управления на преобразователь 5, блок 10 и регистр 14 подготавливаются к циклу измерения.

Выходной сигнал датчика 2 Холла, пропорциональный измеряемой индукции

5 и индукции дополнительного магнитного поля BAq»»., создаваемого катушкой б, по обмотке которой протекает ток от стабилизатора 7 постоянного тока, поступает на формирователи 3 и 11 постоянной и переменной составляющих где 5 - чувствительность датчика Холла и индукции, 20 ток питания датчика

Холла.

Цикл измерения состоит из четырех тактов.

В первый такт на преобразователь 25

5 напряжение-код через автоматичес: кий переключатель 4 поступает переменная составляющая выходного сигнала датчика 2 Холла. Она выделяется формирователем 3 и преобразуется .им 30 в постоянный ток. Код Н» выходного регистра преобразователя 5 напряжение-код, соответствующий индукции переменного магнитного поля Ь»п, переписывается через второй блок 13

2И-ИЛИ на второй вход делительного блока 10 °

1 ! Н»-S 3n „, "де К» — коэффициент преобразо40 вания формирователя 3 переменной составляющей коэффициент преобразования преобразователя 45

5 напряжение-код.

Во второй такт коммутации на преобразователь 5 напряжение-код поступает постоянная составляющая выход-, ного сигнала датчика 2 Холла. Она 50 выделяется формирователем 11. Код д/ . выходного регистра преобразователя

5 напряжение-код поступает через первый блок 12 2И-ИЛИ на первый вход делительного блока 10.

I йг 5" 3п Вдп "2 где К2 — коэффициент преобразования формирователя 11 постоянной составляю- 60 щей, адов — индукция дополнительного магнитного. поля, создаваемого катушкой б при наличии ферромаг-65 нитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент измерения.

В третий такт после поступления управляющего сигнала с блока 8 делительный блок 10 совершает операцию деления М» на »»g

Результат деления будет й» Б k I »» В»»» k 8» й)?

>

Если полученное выражение поделим на поправочный коэффициент P= 6о/С

» и Учтем что Вдоп = 3 4o„ С то Результат деления не будет зависеть от изменения постоянной катушки б .при наличии ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент измерения

Т.е. делительный блок 10 зафиксирует в виде статического кода число импульсов, пропорциональное измеряемой индукции переменного магнитного поля 8»» и не зависящее от нестабильности тока питания датчика 2 Холла, его параметров, коэффициента преобразования устройства, при стабильных коэффициентах преобразования К» и К формирователей

3 и 11 постоянной и переменной составляющих. Если значение иидукции дополнительного магнитного поля при отсутствии ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла принять за единицу измеряемой величины, то результат измерения будет пропорционален измеряемой индукции переменных магнитных полей.

Перед циклом измерения производится определение поправочноге коэффициента Р=Со/С, равного отношению постоянных катушек б при отсутствии и наличии ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент измерения.

Определение коэффициента Р основано на следующем. Магнитная индуКция дополнительного поля, создаваемого дополнительной катушкой б, определяется выражениями

8доп = »доп Со

I, одоп 1доп.С.

Из приведенных уразнений имеем

1075203

Таким образ ом, коэффициент P можно определить, если известны в момент измерения значения дополнительного магнитного поля, создаваемого катушкой 6, в поле которой находится датчик 2 Холла, при наличии В „ ! и отсутствии В о„ ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла.

Перед измерением измерительный зонд с датчиком 2 Холла выдержива.ется некоторое время возле объекта Io измерения, чтобы во всем объеме измерительного зонда установилась температура исследуемого объекта.

Определение коэффициента P производится эа два такта коммутации. В 15 первый такт на преобразователь 5 напряжение-код через автоматическйй переключатель 4 поступает постоянная составляющая выходного сигнала датчика 2 Холла. Она выделяется фор- gp мирователем 11. Код 5g выходного регистра преобразователя напряжениекод поступает через первый блок

2И-ИЛИ 12 на первый вход делительного блока 10 25

65=6146мпК2К

Во второй такт коммутации датчика 2 Хопла удаляется на такое расстояние от ферромагнитных масс, что они не оказывают влияния на постоянную катушку б, т.е. ее постоянная будет равна С@. Так как эа время удаления датчика 2 Холла от ферромагнитных масс температура измерительного зонда, в к зтором находится датчик 2 Холла, практически не изменяется, то чувствительность датчика 2 Холла 3 тоже не изменится. поэтому постоянная составляющая выход- 40 ного сигнала датчика 2 Холла, поступающая после преобразования преобразователем 5 напряжение-код через второй блок 2И-ИЛИ 13 на второй вход делительного блока 10, определяется выражением й6 =Б " 4Вдоа т"

Результат деления И8 на Н поступает с выхода делительного блока 10 на запоминание в регистр 14.

Ц бК1„В О„К К

N= — = Рi

И8 Ь 1„В „О„К К

В четвертый измерительный такт код М8 делительного блока 10 через второй блок 2И-ИЛИ 13 поступает на второй вход делительного блока 10.

На первый вход делительного блока 10 через первый блок 2И-ИЛИ 12 поступает код Й с регистра 14 .. По сигналу с блока 8 в делительном блоке 10 осуществляется деление кода Н3 на код и .

8m 8

Й7 ВАГАП. Р К2

Результат деления, пропорциональный измеряемой магнитной индукции переменных магнитных .полей и не зависящий от наличия ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент измерения, считывается цифровым отсчетным блоком 9.

Предлагаемое изобретение обладает более высокой точностью измерения.

Это обусловлено тем, что изменение постоянной катушки, создающей дополнительное магнитное поле, по которо-" му производится калибровка устройства, автоматически корректируется независимо от того, на какую величину изменилась постоянная этой катушки.

Применение данного измерителя позволяет полностью автоматизировать процесс измерения и значительно повысить производительность труда при измерениях в зазорах электрических машин и установок, корпусы которых выполнены из ферромагнитных материалов.

l075203

Сост авит ель M. Клыкова

Редактор С. Патрушева Техред A. Бабинец

Корректор М.Шароши

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

Заказ 493/39 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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