Магнитоизмерительный преобразователь

 

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и предназначено для измерения переменных магнитных полей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем увеличения частотного диапазона и помехоустойчивости. Магнитоизмерительный преобразователь состоит из феррозондового датчика 1 с измерительной 2 и компенсационной 3 обмотками и обмоткой возбуждения 4, усилителя второй гармоники 5, фазочувствительного детектора 6, интегратора 7, источника тока 8, генератора возбуждения 9, блока синхронной обработки 10, содержащего блок сравнения 11, ключ 12, накопительную RСцепочку 13 и буферный усилитель 14, а также формирователя импульсов 15. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фие. ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4217216/24-21 (22) 26.03.87 (46) 23. 12.89, Ьюл. Ф 47 (71) Специальное конструкторское бюро физического приборостроения Института общей физики АН СССР (72) А.А. Заруцкий и А.И. Иваница (53) 621.3 17.44(088.8) (56) I. Geomagnetic Сеое1ессгоп с ч. 36, р. 149-160, 1984. (54) МАГНИТОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и предназначено для измерения переменных магнитных полей. Цель изобретения — расширение

„,S0„„531040 (51) 4 G 01 R 33/02

2 функциональных воэможностей — достигается путем увеличения частотного диапазона и помехоустойчивости. Иагнитоизмерительный преобразователь состоит иэ феррозондового датчика 1 с измерительной 2 и компенсационной

3 обмотками и обмоткой возбуя;пения 4, усилителя второй гармоники 5 фаэочувствительного детектора 6, интегратора 7, источника тока 8, генератора возбуждения 9, блока синхронной обработки 1О, содержащего блок сравнения 11, ключ 12, накопительнук RCцепочку 13 и буферный усилитель 14, а также формирователя импульсов !5.

2 ил.

1531040

Изобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для измерения магнитной индукции в широком диапазоне частот °

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет увеличения частотного диапазона и помехоустойчивости.

На фиг. 1 изображена структурная схема магнитоиэмерительного преобразователя; на фиг. 2 — временная диаграмма работы магнитоизмерительнога преобразователя (МИП).

ИИП (фиг. 1) содержит ферроэондовый датчик 1 с обмотками измерительной 2, компенсационной 3 и возбуждения 4, последовательно соединенные усилитель 5 второй гармоники, фаэочувствительный детектор 6, интегратор 7, а также источник 8 тока, выход которого подключен к компенсационной обмотке, генератор 9 возбуждения, блок 10 синхронной Обработки,и, образованный последовательно включенны- 25 ми блоком 11 сравнения, ключом 12, накопительной RC-цепочкой 13 и буферным усилителем 14, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения и с входом источника тока, фор- 30 мирователь 15 импульсов, выход которого подключен к управляющему входу ключа 12, причем измерительная обмотка 2 подключена к входу усилителя 5 второй гармоники, выход интегратора

35 подключен к первому входу блока сравнения, а выходы генератора 9 возбуждения подключены соответственно к обмотке возбуждения, к второму входу

1 фаэочувствительного детектора и к .входу формирователя импульсов.

Преобразователь работает следующим образом.

В обмотку возбуждения ферроэондового датчика 1 подается ток возбуж- 45 дения с частотой, вырабатываемый генератором 9 возбуждения и глубоко насыщающий сердечник датчика дважды за период.

В присутствии внешнего измеряемого поля B (фиг. 2а) напряжение на изме. и ряемой обмотке датчика 1 содержит полезный сигнал второй гармоники и помеху. Суммарный сигнал подается на вход усилителя 5 втОрОй гармОники, который отфильтровывает сигнал на частоте 2f, и далее на вход фазочувствительного детектора 6, который удаляет из сигнала второй гармоники квадратурную составляющую и преобразует входной сигнал в сигнал с постоянной составляющей, пропорциональной измеряемой магнитной инцукции

В„, Преобразованный сигнал (фиг. 26) интегрируется в аналоговом интеграторе 7 и подается на первый вход блока 11 сравнения. Блок 10 синхронной обработки управляется тонкими импульсами (фиг. 2в), следующими с периодом

1 (1)

fq и вырабатывается в формирователе 15 импульсов, таким образом, что на выходе устройства в промежутке между и и и+1 импульсами напряжение поддерживается постоянным и равным результату интегрирования, имевшему место в момент прихода п импульса управления. Для этого в момент прихода и импульса ключ 12 замыкается и блок сравнения сравнивает напряжение на выходе интегратора (фиг. 2г) с напряжением на выходе устройства (фиг ° 2д) . При отличии указанных напряжений блок сравнения вырабатывает ток,заряжающий конденсатор С до напряжения, при котором выходное напряжение устройства станет равным напряжению га выходе интегратора.

После окончания импульса управления накопленное напряжение на конденсаторе U сохраняется до следующего с импульса управления, поддерживая через буферный усилитель 14 постоянным выходное напряжение устройства

0 вык

Поступая через элементы отрицательной обратной, связи (источник

8 тока, компенсационная обмотка 3) на вход ферроэондового датчика, выходной сигнал устройства формирует магнитное поле — В„, компенсирующее исходное. Далее процесс уравновешивания измеряемого магнитного оля повторяется. При измеряемом изменяющемся магнитном поле цепь отрицательной обратной связи совместно с ферроэондовым датчиком, усилителем второй гармоники и фазочувствительным детектором играют роль канала

"сброса" для интегратора, а период импульсов управления задает интервал интегрирования интегратора.

В устройстве входной сигнал интегратора представляет собой медленно меняющуюся информативную составляю5 15 щую U(), пропорциональную измеряемой компоненте магнитного поля В к i и помеху в виде суммы гармоник частоты возбуждения с произвольными амплитудами U è начальными фазами к

U, = U(B) +, 13„соя (2К f,kt + q ), (2) к* в

Выходное напряжение интегратора, являющееся результатом интегрирования входного сигнала эа интервал между и и и+ 1 импульсами управления с учетом астатизма системы записывается следующим образом:

«л.r

U"," Ц,", „)U(S) dt +

tï

«и л

Y. U„cos(— kt+Vi4t-- „) f „,. dt, где Т вЂ” интервал времени интегрирования; — постоянная времени интегратора;

- момент прихода п импульса;

"л т ф

U — выходные напряжения интегратора соответственно в конце и+1-го цикла интегрирования и и-го цикла интегрирования; (ь1

П „„- выходное напряжение устройства в конце и-ro цикла интегрирования.

Полагая коэффициент передачи блока синхронной обработки равным единице и учитывая (1), последнее выражение записывается

«;к (ь11 1 °

U fff«л g U(B)dt — л U вл«+ «1вл«.(4) б

«„ т лл

Выбирая Т=, окончательно получают

3 1040

О (h+ ff где  — среднее значение измеряемого магнитного поля эа цикл интегрирования.

Таким образом выходное напряжение устройства не содержит гармоник частоты возбуждения °

Выбором периода следования импульсов управления Т, равным периоду самой низкой частоты в спектре внешней помехи, обеспечивается нечувствительность устройства как к периодической сложной помехе, присутствующей в измеряемом магнитном поле, так и к

15 помехе типа электромагнитной наводки. формула изобретения

Магнитоизмерительный преобразователь, содержащий феррозондовый датчик с обмотками компенсационной воз20 буждения и измерительной, к которой подключены последовательно соединенные усилитель второй гармоники, фаэочувствительный детектор, интегратор и источник тока, выход которого под25 ключен к компенсационной обмотке, генератор возбуждения, первый вход которого подключен к обмотке возбуждения, а второй выход - к второму входу фаэочувствительного детектора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения частотного диапазона и помехоустойчивости, в него введены формирователь импульсов и соединенные последова.-Ъ тельно блок сравнения, ключ, накопительная RC-цепочка, буферный усилитель, причем первый вход блока сравнения подключен к выходу интегратора, а второй вход — к выходу буферного усилителя и к входу источника тока, вход формирователя импульсов подключен к третьему выходу генератора возбуждения, а выход формирова45 теля импульсов к управляющему B>Î ду ключф е

1531040

Составитель А. Дивеев

Техред M. Ходанич

Редактор H. Тупица

Корректор И. Иуска

Заказ 7950/47 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. 1 агарина, 101