Устройство для возбуждения индукционных датчиков

 

Изобретение относится к магнитным измерениям. Устройство для возп буждения индукционных датчиков содержит генератор 1, преобразователь 2 сигналов генератора, содержащего делитель 3 частоты, блок 4 управления и мультиплексоры 5, 6, усилитель 7 мощности, индукционный датчик 8. Устройство имеет повышенную точность воспроизведения импульсов возбуждения с одновременным уменьшением нелинейных искажений по четным гармони-.х кам. 3 ил. 2. табл.

(191 (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 (01 R 33 02

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4) 29334/24-21

1 (22) 03, 10.86 (46) 30.06.88, Бюл. Р 24 (72) Г,Ф, Казакова и В.M. Кристальный (53) 621,3)7,44 (088.8) (56) Афанасьев Ю.В. и др. Средства измерений параметров магнитного поля. -Л.: Энергия, 1979, с. 223-224.

Авторское свидетельство СССР

И 265183, 1968, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ

ИНДУКЦИОННЫХ ДАТЧИКОВ (5?) Изобретение относится к магнитным измерениям. Устройство для воз буждения индукционных датчиков содержит генератор 1, преобразователь

2 сигналов генератора, содержащего делитель 3 частоты, блок 4 управления и мультиплексоры 5, б, усилитель

7 мощности, индукционный датчик 8.

Устройство имеет повышенную точность воспроизведения импульсов возбуждения с одновременным уменьшением нелинейных искажений по четным гармони-: кам. 3 ил. 2. табл.

1406543

Изобретение. относится к магнитным измерениям и может быть использовано в средствах измерений, испытаний и и контроля, применяемых при разработке, изготовлении и испытаниях феррозондовых магнитометров магнитных компасов и приборов на их основе.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения импульсов воз- 10 буждения с одновременным уменьшением нелинейных HcKaL>KpHHH по четным гармоникам.

На фиг. 1 представлена функциальная схема устройства для возбуждения индукционных датчиков; на фиг. 2 принципиальная схема блока управлечия устройства для возбуждения индукционных датчиков; на фиг. 3 — временные диаграммы формирования напряжения возбуждения с длительностью импульса

Л (=

Устройство (фиг. 1) содержит гене ратор 1, преобразователь 2 сигналов генератора, включающий делитель 3 частоты, блок 4 управления для управления работой двух мультиплексоров

5 и 6, усилитель 7 мощности для согласования устройства с индукционным датчиком 8 по мощности. ! Генератор 1, например мультивиб, ратор, вырабатывает импульсы прямо(.угольной формы, которые с выхода генератора 1 поступают на делитель 3 частоты.

Делитель частоты представляет собой синхронный двоичный делитель частоты с выходом U -U „ с частотами

Л

f,-f» соответственно, причем частоты связаны соотношением f =-2f =4f =

П-1 л 3 ., ° =2, где n=1,2,3,...

ll

Минимальная частота Х, соответстй вует частоте формируемого напряжения возбуждения П,, -. Соотношение k между

В Ф частотами f, и f„ определяется дискретностью формирования длительности прямоугольных имнульсов напряжения

„,2Б возбуждения щ- †" - где m — дискрет- 50

k ность формирования длитепьности пря: > моугольного импульса с k=-> —.

Т

Например, при дискретности m= —— устройство формирует напряжения возбуждения с длительностями прямоуголь 11 7 З,I I 1 ных импульсов

8 4 " 8 2

3JI 1

При этом коэффициент k=-- -=16, и а количество выходов делителя 3 часто ты составляет N=log k=log >I 6=4. 2

Напряжение U с частотой f c выхода делителя 3 частоты поступает на один из входов блока 4 управления.

Напряжения U --Ц„ с частотами и -f„ соответственйо с выходов делителя

3 поступают на вторые (адресные) входы мультиплексоров 5 и 6.

Блок 4 управления представляет собой коммутационное устройство, например галетный или кнопочный переключатель и т.д. На фиг. 2 изображен галетный переключатель на 3 направленйя и 5 положений. На неподвижные контакты галетного переключателя подаются сигналы U,,- - Ои и н

"1 (фиг. 1 и 2). Подвижные контакты галетного переключателя соединяются с информационными входами мультиплексоров 5 и 6. На выходах блока управления формируется комбинация из сигналов, поступающих на его входы от делителя 3 частоты и источника питания (соответствующих

"0" и "1"), которая определяет длительность прямоугольных импульсов формируемого напряжения возбуждения

П . Сигналы с выходов блока 4 управВоуо ления поступают на первые (информационные) входы мультиплексоров 5 и 6.

Мультиплексоры 5 и 6 представляют собой комутаторы напряжения прямоугольной формы. На входы обоих мультиплек."соров (фиг.1) поступают идентичные сигналы от делителя 3 частоты и блока 4 управления. На выходах мультиплексоров при этом формируются прямоугольные импульсы У,, У, одинаковые по длительности и периоду повторения, но сдвинутые по фазедруг относительно друга на 180 (Г ). Последнее достигается за счет того, что одинаковые входные сигналы подаются на разные входы мультиплексоров, Выходные сигналы мультиплексоров поступают на усилитель 7 мощности, который служит для согласования выходов.мультиплексоров 5 и 6 с нагрузкой 8 (например, с индукционным датчиком, построенным на феррозонде) по мощности и представляет собой, например, инвертор.

1406543

Устройство работает следующим образом.

Генератор I вырабатывает напряжение прямоугольной импульсной формы— меандр, которое поступает на преоб5 разователь 2 сигналов генератора, в котором делится по частоте делителем 3 частоты (см. фиг. 1) . На выходе делителя вырабатываются напряже10 ния U -U с частотами f -f соответи 1 ственно.

Сигнал U с частотой 1, поступает на один из входом блока 4 управления.

На два других входа блока 4 управления подаются сигналы, соответствующие "0" и "1" (например, от источника питания). На выходе блока 4 управ" ления формируется комбинация из сигналов, поступающих на его вход. Эта комбинация сигналов определяет длительность импульсов напряжения, воэ- . беждения, вырабатываемого устройст-. вом. Сигналы с выходов. блока 4 управления поступают на первые (информа- 25 ционные) входы двух мультиплексоров

5 и 6. Одновременно на вторые (адресные) входы мультиплексоров от делителя 3 частоты поступают сигналы

Б -П с частотами f -f соответственно. Как уже отмечалось выше, на выходе каждого из мультиплексоров 5 и 6 при этом формируется сигнал в виде однополярных прямоугольных импуль(Y, У2.— фиг. 1) с частотой f„ и длительностью импульсов, определяемой блоком 4 управления, причем эти сигналы одинаковы по длительности и периоду следования импульсов, но сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180 (»).

С выходов мультиплексоров 5 и 6 (табл. 1 и 2) ейгналы поступают на входы усилителя 7 мощности. При этом на выходе усилителя 7 мощности формируется напряжение возбуждения индукционного датчика в виде знакопеременных прямоугольных импульсов с частотой fg и длительностью 7 .

Рассмотрим работу мельтиплексоров

5 и 6. Обозначим инфомационные входы

50 каждого мультиплексора Х, X

Х, Х, Х, Х, Х, Х, выход муль6 типлексора 5 — Y а мультиплексора

6 — У

Представим импульсные последовательности, получаемые на выходах мультиплексоров 5 и 6 (фиг. 1) Y и У соответственно как функции четырех переменных U, -Б . В табл. 1

У, и Y представлены как функции U1-U4

Формирование напряжения возбуждения происходит, как видно иэ табл. 1, за 16 тактов. Длительность 16 тактов соответствует периоду формируемого напряжения возбуждения, т.е.

ll

2 а один такт — —. и

На фиг. 3 показаны временные диаграммы формирования напряжения возбуждения с длительностью импуль» са (. = — — составленные на основании

8 сопоставления значений Y u Y 4 в

1 табл. 1. Из фиг. 3 следует, что

У, сдвинуто относительно У на

180 (((). Сопоставляя значения

Y и У для всех длительностей им1 пульсов напряжения возбуждения ( получим, что Y u Y сдвинуты друг относительно друга на 180 (%) во всех рассматриваемых случаях.

Мультиплексор представляет собой коммутатор сигналов. Коммутация осуществляется управляющими сигналами (адресами}, поступающими на адресные входы мультиплексора. При сопоставлении значений Y u Y для каждого

1 значения (см. табл. 1) получается, что Х и Х, Х и Х, Х и Х соответственно мультиплексоров 5 и

6 можно попарно объединить, т.к» на них подаются одинаковые сигналы. Например, рассмотрим Y„и Yä при формировании напряжения возбуждения с дли7( тельностью импульса (= ††. Для форми8 рования такого напряжения необходимо на входы Х, и Х мультиплексоров 5 и

6 соответственно подавать U тогда с приходом адреса 000 (и4, U, U ) в первом такте Y будет йметь значе1 ние U1 т.е. 1, а с приходом адреса

100 (U Uä, Uä ) в 9-м такте Y будет иметь значение U,,т.е.

Значение Y „и Y последовательно для всех значении ., приведенных в табл. I представлены в табл. 2

Остальные входы соединяются с шиной "0"

Таким образом, чтобы получить любую из указанных длительностей импульсов напряжения возбужденшя на объъеди - ненные входы мультиплексоров 5 и 6 с блока управления дол(((ь(подаваться! 406543

F причем -"- + k F2

О О О 1 1 О 1 О 1 О 1 О 1 О

2 О О I О О О О О 1 О 1 О I О

3 О О 1 1 О

4 О 1 О О О

О О О

О О О

1 О l О 1 О

О О О О 1 О

5 О 1 О 1 О Î О О О О О О 1 О

6 О 1 I О О О О -"D О О О О О О

7 О I I 1 О О О О О О О О О О

8 1 О О О О О О 1 О О О I О 1

1 О О 1 О 1 О 1 О l О I О 1

10 1 О I О О О О О О 1 0 1 О I !

1 1 О I 1 О О .0 О О 1 О I О 1

l2 I 1 О О О О О 0 О О 0 0 О 1

l3 1 О О О О О О О О О О 1 !

4 I 1 1 О О О О О О О О О О О

Х

l5 1 1 1 О О О 0 О О О О

О кодовые комбинации, приведенные в табл. 2. В общем случае при произвольном количестве входов мультиплек— соров F.-.2,4»...,2 ", где и= l „2,3,..., объединяются х„ входы мультиплексора

5, где k=0 1,2,..., F-l, с

Х---.+ k входами мультиплексора 6

Ф

Формула изобретения

Устройство для возбуждения индукционных датчиков, содержащее последовательно соединенные генератор, перестраиваемай преобразователь сигнапов генератора в знакопеременные прямоугольные импульсы с изменяемой дли-. 20 тельностью импульсов и последовательно соединенные усилитель мощности и индукционный датчик, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения импульсов возбуждения, преобразователь сигналов генератора выполнен в виде делителя частоты, блока управления и первого и второго мультиплексоров, при этом вход делителя частоты подклю" чен к выходу генератора, первый выход — к первому входу блока управления, выходы которого подключены к первым входам первого и второго муль+ типлексоров, адресные входы которых присоединены к остальным выходам делителя частоты, выходы мультиплексоров присоединены к входам усилителя мощности, Т аблица I.

1406543

3.

5 6

U) 1 х, х

0 0

Обьединенны входы мультиплексоров

5и6 х Х5 0 0

Х Х 0 0

Таблица 2

Длительности импульсов ь

Г

36 Г 33

8 2 4

U 1 1

1 1 406543

Составитель . Шульгин

Редактор М. Циткина ТехредИ.Верес Корректор Г. Решетник

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изооретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3724

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4