Устройство для измерения напряженности магнитного поля

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ГОЛЯ, содержащее измерительную катушку, подключенную к первому входу интегрирующего усилителя, первый нагрузочный резистор, подключенный параллельно измерительной катуике, отличающ е ее я тем, что, с целью увеличения точности измерения, устройство дополнительно снабжено блоке коррекции , выполненным в виде магнитной цепи, состоящей из двух параллельно расположенных постоянных магнитов , противоположные полюса которых соединены двумя разрезанными на две части стержнями магнитопровода . в прорези которых помещены два магнитодиода, аноды которых подключены к источнику напряжения, катод первого магнитодиода подключен к одному источнику, а катод второго магнитодиода - к другому источнику гока через переменный резистор, к движку которого подключен первый вход дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с катодом первого магнитодиода, а выход - с перBbw входом усилителя-фильтра низких частот, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с вто (Л рым входом интегрирующего усилителя и через цепочку обратной связи, содержащую параллельно включенные первый резистор и конденсатор, к свое ,му второму входу,, соединеннсжу через второй резистор с выходом интегрирующего усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИК (I9) SU (11) 4(g() G 01 R 33/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

V й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) Зб09112/24-21 (22) 12. 05. 83 (46) 30.03.85. Бюл. У 12 (72) А.К.Аксенов и В.Г.Сугаков (53) 621.317.44(088.8), (56) 1 ° Кнопфель Г. Сверхсильные

) 1I I( импульсные магнитные поля. И., Иир

1982, с. 326.

2. Авторское свидетельство СССР !

1- 433432, кл. С 01 К 33/02, !980.

) (54) (5?) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

НАПРЯЖЕННОСТИ ИАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее измерительную катушку, подключенную к первому входу интегрирующего усилителя, первый нагрузочный резистор, подключенный параллельно измерительной катушке, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения, устройство дополнительно снабжено блоком коррекции, выпблненным в виде магнитной цепи, состоящей из двух параллельно расположенных постоянных магнитов, противоположные полюса которых соединены двумя разрезанными на две части стержнями магнитопровода. в прорези которых помещены два магнитодиода, аноды которых подключены к источнику напряжения, катод первого магнитодиода подключен к одному источнику, а катод второго магнитодиода — к другому источнику тока через переменный резистор, к движку которого подключен первый вход дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с катодом первого магнитодиода, а выход — с первым входом усилителя-фильтра низких

\ частот, второй вход которого соеди- «о нен с общей шиной, а выход — с вторым входом интегрирующего усилителя и через цепочку обратной связи, со" держащую параллельно включенные первый резистор и конденсатор, к свое,му второму входу,, соединенному через второй резистор с выходом интегри рующего усилителя.

1148014

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения напряженности магнитного поля в широкой полосе частот. 5

Известно устройство для измерения переменных импульсных магнитных полей, содержащее измерительную катушку, помещенную в измеряемое поле и последовательно соединенную с интегратором, состояшнм из усилителя с емкостью в цепи обратной связи (1j .

Недостатками данного устройства являются большая погрешность при из15 мерениях в области низких частот вследствие больших погрешностей интегрирования низкочастотных сигналов, принципиальная невозможность измерения напряженности постоянных магнитных полей, большая величина погрешности измерения, обусловленная дрейфом нулевого уровня усилителя.

Наиболее близким к предлагаемому, является устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее измерительную катушку, подключенную к первому входу интегрирующего усилителя, и первый нагрузочный резистор, подключенный параллельно измерительной катушке (2) .

Недостатками известного устройства являются значительные габариты . и потребляемая мощность, а также погрешность измерения, обусловленная 35 импульсным характером действия цепи коррекции и паразитным резонансом в области высоких частот, а также невозможностью измерения постоянных полей. 40

Цель изобретения — увеличение точности измерения с одновременным расширением полосы частот измеряемого сигнала.

Указанная цель достигается тем, 45 что устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее измерительную катушку, подключенную к первому входу интегрирующего усилителя, первый нагрузочный резистор, 50 подключенный параллельно измерительной катушке, дополнительно снабжено блоком коррекции, выполненным в виде магнитной цепи, состоящей из двух параллельно расположенных постоянных 5S магнитов, противоположные полюса которых соединены двумя разрезанными на две части стержнями магнитопровода, в прорези которых помещены два магнитодиода, аноды которых подключены к источнику напряжения, катод первого магнитодиода подключен к одному источнику тока, а катод второго магнитодиода — к другому источнику тока через переменный резистор, к движку которого подключен первый вход дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с катодом первого магнитодиода, а выход— с первым входом усилителя-фильтра низких частот, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход— с вторым входом интегрирующего усилителя и через цепочку обратной связи, содержащую параллельно включенные первый резистор и конденсатор, к своему второму входу, соединенному через второй резистор с выходом интегрирующего усилителя.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 измерительная часть устройства.

Устройство содержит параллельно соединенные измерительную катушку 1 и первый нагрузочный резистор 2, соединенные с первым входом интегрирующего усилителя 3, второй вход которого соединен с блоком 4 коррекции, ( выполненным в виде усилителя-фильтра 5 низких частот и дифференциального усилителя 6, второй.нагрузочный резистор 7, включенный между выходом интегрирующего усилителя 3 и вторым -ф входом блока 4 коррекции, два источника 8 тока, один из которых через переменный резистор 9 соединен с катодом первого магнитодиода 10, а второй — с катодом второго магнитодиода 1 1 непосредственно, два постоянных магнита 12 и два стержня магнитопровода 13, при этом катод магнитодиода 11 и движок переменного резистора связаны с входами дифференциального усилителя 6.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотная часть спектра напряженности магнитного поля наводит напряжение в измерительной катушке 1.

Нагрузкой измерительной катушки 1 служит первый резистор 2, который устраняет параэитный резонанс в области высоких частот. Кроме того, индуктивность измерительной катушки 1 и первый нагрузочный резистор 2 образуют интегрирующее звено в области

3 11480

ысокпх частот. В области .средних частот интегрирование осуществляется интегрирующим усилителем 3.

При обеспечении равенства постоянной времени измерительной катушки 1 и интегрирующего усилителя 3 величина сигнала Ма выходе интегрирующего усилителя 3 не зависит от частоты составляющих магнитного поля и пропорциональна величине напряженности.

Блок 4 коррекции вносит в показания поправку при рабоче в низкочастотной части спектра. Чувствительным элемен-.ом для постоянной и низкочастотных составляющих напряженности магнитного поля служат первый и второй магнитодиоды 10 и 11. Вольт-тесловская характеристика магнитодиодов не позволяет фиксировать знак напряженности магнитного поля, поэтому 20 постоянными магнитами 12 осуществляется начальное смещение вольт-тесловской характеристики магнитодиодов 10 и 11, причем постоянное подмагннчивание должно обеспечивать изменения постоянного напряжения на магнитодиодах порядка 0,3 — 0,6 В.

При появлении внешнего магнитного поля магнитный поток одного из магнитопроводов 12 уменьшается, а друго"

30 го увеличивается, что приведет к разбалансу моста, в плечах которо-, го включены первый и второй магнитодиоды 10 и 11, последовательно соединенные с источниками 8 тока.

Дифференциальное напряжение с диагонали моста подается на входы диф14 4 . ференциального усилителя 6. Развязка, между высокочастотными и низкочастотными составляющими осуществляется усилителем-фильтром 5 низких частот.

Частота среза для него выбирается примерно равной 1 кГц. Для обеспечения устойчивости частота среза интегрирующего усилителя 3 выбирается порядка 10 кГц, при этом запас устой4 чивости по фазе составит примерно 45

Коэффициент усиления дифференциального усилителя 6 выбирается таким, чтобы суммарный сигнал на выходе интегрирующего усилителя 3 на низких и высоких частотах бып бы одинаков, при этом обеспечивается равномерность амплитудно-частотной характеристики.

Таким образом, предлагаемое устройство снижает ошибку, обусловленную паразитным резонансом в области высоких частот, и обеспечивает высокую равномерность амплитудно-частотной характеристики в широком диапазоне.

Использование магнитодиодов в качестве чувствительного элемента для постоянных и низкочастотных составляющих напряженности магнитного поля позволяет существенно увеличить точность измерений в области низких частот и постоянных полей.

Применение .устройства по сравнению с прототипом позволяет производить измерение как постоянных, так и импульсных магнитных полей с дли- тельностью до О, 1 с, переменных полей в диапазоне частот от О Гц до

10 Мгц.

1148014

< Ю

ФиГ Я

Составитель В.Шульгин

Редактор Ю.Ковач Техред Л.Микеш Корректор Н.Король

Заказ 1571/38 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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