Магнитометр для измерения низкочастотных магнитных полей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) Зг51) 6 01 Л 33/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABT0PCHGMY СВЙДЕГЕЛЬЮ- ВУ ов о вателя.

° °

° ° ам

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3551265/18-21, (22) 14.02.83 (46) 30.12.84. Бюл. N 48 (72) Ю. В. Афанасьев, В. Е. Корепанов, С. И. Климов и В. А. Прнщепо (71) Физико-механический институт им. Г. В. Карпенко (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Афанасьев 10. A. и др. Средства измерения параметров магнитного поля. Л., "Энергия", 1979. ..2. Авторское свидетельство. СССР, У 742834, кл. 6 Ol R 33/00, 1980. (54) ($7) МАГНИТОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НИЗКОЧАСТОТНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, содержащий магнитомодуляционный датчик, .в котором обмотка возбуждения соединена с генератором возбуждения, измерительная обмотка подключена к входу избирательного усилителя, а компенсирующая обмотка соединена с выходом интегрирующего звена, синхронньш детектор, сипильный и управляющий входы которого подключены к выходам избирательного усилителя и генератора возбуждепия соответственно, а выход подключен к входу интегрирующего звена, и дифференцирующее звено, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и помехозащнщенности, в него дополнительно введен усилитель-формирователь, а в магннтомодуляционный датчик введена вторая компенсирующая обмотка, подключенная к выходу дифференцнрующего звена, постоянная времени которого равна постоянной времени интегрирующего звена, вход дифференцирующего звена подключен к выходу синхронного детектора, а выход — к входу уовлвталл-формвро. Щ

1132269

Ф

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для регистрации вариаций магнитного поля Земли.

Известен феррозондовый магнитометр полного поля, содержащий датчик магнитного ноля, генератор возбуждения, избирательный усили-, тель, синхронный детектор, оконечный усилитель, пороговое устройство, реверсивный счетчик, дешифратор, генератор опорного напряжения и генератор тока. В таком магии-10 тометре измеряемый магнитный поток в стержне компенсируется магнитными потоками, создаваемыми обмоткой компенсации датчика (ступенчато), а нескомпенсированный остаток — обмоткой обратной связи (плавно). При этом суммарный поток в стержне датчика равен нулю, что позволяет обеспечить его предельную чувствительность (1 j .

Однако такой магнитометр сложен по аппаратурной реализации и недостаточно 2р точен при нестабильности генератора опорного напряжения.

Известен также низкочастотньш магнитометр, содержащий измерительную обмотку магнитомодуляционного датчика, обмотка: 25 возбуждения которого соединена с генератором возбуждения, избирательный усилитель, через синхронный детектор и интегрирующее звено соединенный с обмоткой компенсашш, последовательно соединенные дифференцирующее звено и одновибратор. Уменьшение времени переходного процесса при включении магнитометра достигается çà счет отключения емкости интегратора»а это время 12).

Однако быстродействие его низко, что

35 приводит к длительным переходным процессам и нарушению его работы при перегрузках и импульсных помехах.

Целью изобретения является повышение помехозащищенности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитометр для измерения низкочастопиах магнитных полей, содержащий магнитомодуляционный датчик, в котором обмотка возбуждения соединена с генератором возбужде-ния, измерительная обмотка подключена к входу избирательного усилителя, а компенсирующая обмотка соединена с выходом чнтегрирующего звена, синхронный детектор, сигнальный и управляющий входы которого подключены к выходам избирательного усилителя и генератора возбуждения соответственно, а выход подключен к входу интегрирунлцего звена, и дифференцирующее звено, дополнительно введен усилитель-gopMHposarens55 а в магнитомодуляционный датчик введена вторая компенсирующая обмотка, подключенная к выходу дифференцируюшего звена, постоянная времени которого равна постоянной времени интегрирующего звена, вход дифференцирующего звена подключен к выходу синхронного детектора, а выход к входу усилителя-формирователя.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит иэ магнитомодуляционного датчика 1 с обмотками возбуждения 2, измерительной обмоткой.З, и компенсирующими обмотками 4 и S, подключенного к обмотке возбуждения генератора возбуждения 6, избирательного усилителя 7, последовательно соединенных синхронного детектора 8 и интегрирующего звена 9, дифференци-. рующего звена 10, подключенного к выходу синхронно-о детектора, входы которого связаны с выходами избирательного усилителя 7 и генератора возбуждения 6, и усилителяформирователя 11.

Магнитометр работает следую1цим образом..

В магнитомодуляционном феррозондовом датчике 1 обмотка возбуждения 2 соединена с генератором возбуждения 6. С.измерительной обмотки 3 сигнал поступает на избирательный усилитель 7, настроенный на вторую гармонику сигнала возбуждения. Далее с выхода усилителя 7 сигнал второй гармоники, п опорциональный напряженности магнитного поля, поступает на сигнальный вход синхронного детектора 8, к управляющему входу которого подводится управляющее напряжение от генератора б. Продетектированньш входной сигнал поступает на интегрирующее звено 9, выход которого подключен к первой компенсирующей обмотке 4 датчика 1. Этот же сигнал с выхода детектора 8 поступает на дифферешщрующее звено 10, вьг од которого подключен к второй компенсирующей обмотке 5 и к входу усилителя-формирователя 11, который определяет общий коэффициент передачи магнитометра.

Постоянная времени интегрирующего звена 9 и дифференцирующего звена 10 выбираются. одинаковыми и равными заданной нижней частоте исследуемого частотного диапазона 3

Это приводит к тому, что составляющая сигнала с частотой ни>ке 1и поступает на компенсирующую обмотку 4 датчика 1 и компенсирует эту составля|ощую магнитного потока в сердечнике, вызванного внешним полем.

Составля|ощая входного сигнала с частотой выше 1,, проходит через дифференцирующее звено 10 и через компенсирующую обмотку 5 компенсирует высокочастотную составляющую магнитного потока в сердечнике. Благодаря наличию постоянно подключенного дифференцирующего звена повышается быстродействие всего магнитометра, снижается время переходСоставитель А. Гуськов

Техред ЛМикеш

Корректор О. Луговая

Редактор М. Недолуженко

Тираж 7:10

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9788/40

Подписное

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

3 1132 ного процесса и повышается помехоустойчивость прй импульсных помехах. Равенство постоянных времени звеньев позволяет более четко задавать частоту раздела и выравнивать частотную передаточную характеристику устрой ства. Все это улучшает метрологические параметры магнитометра.

Таким образом, введение усилителя-форми-. рователя и второй компенсирующей обмотки

269 4 выгодно отличает предлагаемый магнитометр от известных, поскольку он имеет высокое быстродействие, сохраняющееся не только в момент включении, но и в течение всего времени работы магнитометра, а также быстро восстанавливает работоспособность при импульсных помехах большой амплитуды. Последнее особенно важно для автономных объектов с дистанционным нпи программным управлением.