Устройство для измерения магнитных полей
Изобретение относится к приборам для измерения компонент и полного вектора индукции поля Земли. Цель изобретения - повышение достоверности измерения. Устройство содержит цифровой вычислительный блок 1, стабилизатор 2 тока, коммутатор 3, феррозондовый сравнивающий блок 4 с феррозондовым датчиком, цифровой интегратор 5 и преобразователь 6 кода в постоянный ток. Введение триггера 7, элемента 8 задержки и образование новых функциональных связей позволяют осуществить полностью автономное формирование тестового сигнала, адаптивного к измеряемому полю. Для управления формирователем тестового сигнала необходима всего лишь одна шина дистанционной передачи сигнала "Режим". 2 ил.
Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности к приборам, предназначенным для измерений компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли (МПЗ). Цель изобретения - повышение достоверности измерений за счет введения в блоки калибровки информации о знаке измеряемого сигнала. На фиг.1 показана структурная схема одного канала устройства для измерения магнитных полей; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит цифровой вычислительный блок 1, стабилизатор 2 тока, коммутатор 3, последовательно соединенные феррозондовый сравнивающий блок 4 с феррозондовым датчиком, цифровой интегратор 5 и преобразователь 6 кода в постоянный ток, выход которого подключен к компенсационной обмотке феррозондового датчика феррозондового сравнивающего блока 4, контрольная обмотка которого подключена к выходу коммутатора 3, первый и второй аналоговые входы коммутатора 3 соединены соответственно с первым и вторым выходами стабилизатора 2 тока, а первый и второй входы управления - соответственно с выходом триггера 7 и элемента 8 задержки, вход которого соединен с выходом цифрового вычислительного блока 1 и входом синхронизации (С) триггера 7, информационный вход (D) которого подключен к знаковому выходу (sign N) цифрового интегратора 5, присоединенному также к второму входу вычислительного блока 1, к первому входу которого присоединен выход модуля (mod N) цифрового интегратора 5. Устройство работает в двух режимах: в основном, или рабочем, и в режиме контроля. В рабочем режиме сигнал "Режим", подаваемый через элемент 8 задержки на второй вход коммутатора 3, отключает подачу тока с выходов стабилизатора 2 тока в контрольную обмотку феррозондового сравнивающего блока 4. В этом случае осуществляется измерение компоненты (B) вектора МПЗ путем преобразования цифровым интегратором 5 разности между измеряемым и компенсирующим магнитными полями на выходе феррозондового сравнивающего блока 4. С помощью преобразователя 6 кода в ток осуществляется формирование компенсирующего сигнала, подаваемого в компенсационную обмотку феррозондового датчика феррозондового сравнивающего блока 4, пропорционального коду цифрового интегратора 5. В момент полной компенсации измеряемого поля код N в цифровом интеграторе 5 пропорционален величине измеряемого поля B. N = KB, где K - коэффициент преобразования компоненты вектора МПЗ. Измеренное значение кода N, задаваемого модулем (mod N) и знаком (sign N), фиксируется в цифровом вычислительном блоке 1. Контроль исправности устройства заключается в периодической проверке величины коэффициента K, так как отказ любого входящего узла измерительного канала вызывает изменение величины коэффициента преобразования. Режим контроля начинается с момента появления сигнала "Режим" в виде логической единицы на выходе цифрового вычислительного блока 1. В момент появления переднего фронта этого сигнала на входе синхронизации (C) триггера 7 в последний по информационному входу (D) записывается содержимое знакового разряда sign N цифрового триггера 5. Во время переключения триггера 7 элементом 8 задержки задерживается появление логической единицы на втором входе управления коммутатора 3. Благодаря этому полностью исключается возможность изменения содержимого знакового разряда от бросков тока на выходе коммутатора в момент переключения триггера 7. Появление логической единицы на втором входе управления коммутатора 3 обеспечивает подачу тока на второй вход феррозондового сравнивающего блока 4 с одного из выходов стабилизатора 2 тока, соответствующих положительному (+) или отрицательному (-) направлению выходного тока Io. Если, например, содержимое триггера 7 соответствует положительному знаку выходного кода цифрового интегратора 5, то на выход коммутатора 3 подается ток отрицательного направления и, наоборот, при отрицательном знаке, хранимом в триггере 7, подается ток положительного направления, т.е. при любом значении знака, записанного и хранимого в триггере 7 в режиме контроля, на второй вход феррозондового сравнивающего блока 4 подается ток, создающий магнитное поле в феррозондовом сравнивающем блоке, противоположное по знаку измеряемому полю. В феррозондовом сравнивающем блоке 4 происходит алгебраическое суммирование измеряемого поля, компенсирующего поля и поля, наводимого эталонным тестовым сигналом. В момент полной компенсации измеряемого и тестового магнитных полей полем компенсационной обмотки происходит запись в цифровой вычислительный блок 1 кода N', равного 
Так как в данном устройстве знак тестового приращения 
противоположен знаку кода N, то полностью исключается возможность перегрузки измерительного канала или, что то же самое, переполнение цифрового интегратора 5 в режиме контроля. Так как 
следовательно 
где Kобм - коэффициент преобразования тока в индукцию магнитного поля контрольной обмотки феррозондового сравнивающего блока 4. Таким образом, при условии медленного изменения измеряемого поля производится изменение величины B и осуществляется контроль канала измерения путем сравнения кода 
с его теоретическим значением No, хранимым в вычислительном блоке 1 или, что то же самое, путем сравнения измеренного значения коэффициента преобразования K с его теоретическим значением Ko. Выбор величины тестового сигнала определяется согласно следующему выражению: 
, где Nмакс - код предельно допустимого значения измеряемой величины. Таким образом, данное устройство обладает простотой и надежностью работы. В нем осуществляется полностью автономное формирование тестового сигнала, адаптивного к измеряемому полю. Для управления формирователем тестового сигнала необходима всего лишь одна шина дистанционной передачи сигнала "Режим".
Формула изобретения
Устройство для измерения магнитных полей, содержащее цифровой вычислительный блок, стабилизатор тока, коммутатор, последовательно соединенные феррозондовый сравнивающий блок с феррозондовым датчиком, цифровой интегратор и преобразователь кода в постоянный ток, выход которого подключен к компенсационной обмотке феррозондового датчика феррозондового сравнивающего блока, первый и второй выходы цифрового интегратора подключены к входам цифрового вычислителя, а выход коммутатора подключен к контрольной обмотке феррозондового датчика феррозондового сравнивающего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности измерений, в него дополнительно введены триггер и элемент задержки, причем первый и второй выходы стабилизатора тока подключены соответственно к первому и второму аналоговым входам коммутатора, выход которого соединен с контрольной обмоткой феррозондового сравнивающего блока, первый и второй входы управления коммутатора соединены соответственно с выходом триггера и выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом цифрового вычислителя и входом синхронизации триггера, информационный вход которого соединен с выходом знакового разряда цифрового интегратора.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
