Устройство для измерения индукции постоянного и переменного магнитных полей

 

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для одновременного измерения индукции постоянного магнитного поля и максимальных значений индукции переменного магнитного поля в широком диапазоне частот. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается путем одновременного измерения индукции постоянного и переменного магнитных полей. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, преобразователь 2 Холла, блок 3 разделения сигналов, бесконтактный ключ 4, широкополосный усилитель 5, аналого-цифровые преобразователи 6 и 15, экстрематор 7, элементы И 8 - 10, регистры 11, 12 и 13, усилитель 14, одновибратор 16, триггер 17, блок 18 задержки, счетно-решающий блок 19, сумматор 20, регистрирующие блоки 21 и 22. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

„„SU„„ I 569755 A 2 (51) 5 С О) R 33/06

СЕООф щр, (6) ) 1413564

I (21) 4377088/24-2) (22) 09.02.88 (46) 07. 06. 90. Вюл. 1".= 2) (71) Всесоюзный научно-исследовательскиг институт электроизмерительньх приб оров (72) В.А,Васильев, ч.А.)(ицкова, М.Y. Кабанов и А. И. <едо ров (53) 621 .3 ) 7 . 44 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР

1) - 1413564, кл. G 01 R 33/06, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ))ЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ (57) Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для одновременного измерения индукции постоянного магнитного поля и максимальных значений индукции переменного магнитного поля в широком диапазоне частот. Пель изобретения расширение функциональных возможностей — достигается путем одновременного измерения индукции постоянного и . переменного магнитных полей. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, преобразователь Холла

2, блок 3 разделения сигналов, бес контактный ключ 4, широкополосный усилитель 5, аналого-цифровые преобразователи 6 и 15, экстрематор 7, элементы И 8-1 О, регистры 11 — 13, усили- тель 14, одновибратор 1 6, триггер 17, блок 18 задержки, счетно-решающий блок 1 9, сумматор 20, регистрирующие блоки 21 и 22. 2 ип.

1569755

Изобретение относится к магнитным измерениям, предназначено для одновременного измерения индукции постоянного магнитного поля и максимальных

5 значений индук ции переменного магнитного поля в широком диапазоне частот и является усовершенствованием устройства по авт. св. Р 1413564.

Бель изобретения — расширение функциональных воэможностей путем одновременного измерения индукции постоянного и переменного магнитных полей, На фиг. 1 приведена функциональная !5 структурная схема устройства; на фиг, 2 — временная диаграмма его работы, Устройство для измерения индукции постоянного и переменного магнитных полей (фиг. 1) содержит последовательно соединенные генератор l прямоугольных импульсов и преобразователь Холла

2, блок 3 разделения сигналов, бесконтактный ключ 4, широкополосный 25 усилитель 5, выход которого соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя (АБЛ 1 6 и входом экстрематора 7, первый 8, второй 9 и третий 1 0 элементы И, первый 11 вто- 30 рой 12 и третий 13 регистры, усилитель 14, второй АБП 15, одновибратор

i16, триггер 17, блок 18. задержки, счетно-решающий блок 19, сумматор 20, первый 21 и второй 22 регистрирующие блоки.

Выход экстрематора 7 соединен с первым входом первого элемента И 8, второй вход которого соединен с управляющим выходом генератора 1 прямоугольных импульсов, а выход — с управляющими входами первого 6 и второго 15 АБП, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого 11 и второго 12 регистров и пер- g5 ввм входом третьего регистра 13. Выходы первого 11, .второго 12 и третьего 13 регистров соединены соответственно с первым входом .счетно-решающего блока !9 и первым входом сумматора 20. Выход счетно-решающего блока

19 соединен с первым регистрирующим блоком 21, а вход сумматора 20 — с вторым регистрирующим блоком 22. Управляющий выход первого АБП 6 соединен с управляющим входом генератора I прямоугольных импульсов через блок 18 задержки и первыми входами второго 9 и третьего 10 элементов И, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого 11 и третьего 13 реГистров и вторым входом второго регистра 12.

Выход генератора 1 прямоугольных импульсов соединен с входом триггера

17, прямой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 9, а инверсный — с вторым входом третье.го элемента И 10, и входом одновибратора 16, выход которого соединен с управляющим входом бесконтактного ключа 4 ° Выход преобразователя Холла

2 соединен через усилитель 14 с входом второго АБП 15 °

Счетно-решающий блок 1 9 содержит два блока 23 и 24 возведения в квадрат, входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 19, сумматор 25 и блок 26 извлечения корня квадратного, выход которого является выходом блока 1 9, а вход соединен с выходом сумматора 25, входы которого соединены соответственно с выходами блоков 23 и 24, Устройство работает следующим образом.

При поступлении импульса "Пуск" преобразователь Холла 2 запитывается импульсом тока (фиг, 2б ) от генератора l прямоугольных импульсов. При воздействии на преобразователь Холла

) 2 суммарного магнитного поля с индукцией В = В + В, (фиг. 2а) на выходе преобразователя Холла 2 возникает пропорциональное ей суммарное напряжение Б (фиг ° 2в) ра-вное

sin(2llft +

U =U +

Uam

+ arctg — — -), U m где U — напряжение, пропорциональное в;

U — максимальное значение напряги m жения, пропорционального В ;

U» — максимальное значение напряжения индукционной наводки, пропорционального В которое поступает на вход АБП 15 через усилитель 14 и на блок 3 разделения сигналов. Выделенная блоком 3 разделения сигналов переменная составляющая напряжения U равная

1 !. Нio

U +U а1п(2Й ft + arctg — — -), tn Нв Б 9 поступает на бесконтактный ключ 4 и далее на широкополосный усилитель 5.

1569755! K(U +

= KU, Поскольку В»В, в моменты включения

ы отключения прямоугольного импульса тока управления возникают переходные процессы, которые имеют большое вре- . мя установления при постоянной времени Т входной цепи широкополосного усилителя 5, определяемой допускаемой погрешностью амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) на нижней граничной частоте F .

Бесконтактный клЯч 4, имеющий сопротивление в открытом состоянии порядка 10 Ом и включенный параллельно входу широкополосного усилителя 5, позволяет уменьшить на 3 — 4 порядка постоянную Т и тем самым уменьшить время установления за счет сокращения переходных процессов. Этой же цели служит и выбранная форма импульса то- 20 ка управления (фиг. 2б) . Управление бесконтактным ключом 4 осуществляется одновибратором 16, который запускается фронтами импульса тока (фиг, 2б) генетатора 1 прямоугольных импульсов. 25

Выходной импульс («1(иг. 2г) .одновибратора 16 определяет время, в течение которого постоянная времени Т широкополосного усилителя 5 мала и обычно не превь(шает по длительности периода нижней граничной частоты 7 т.е. через указанное время возможно измерение индукции переменного магнитного поля с заданной погрешностью.

Напряжение с выхода вирокополосно35 го усилителя 5 (фиг. 2д), равное

U я(п

К UH +U sin(2!! f t + arctg -ц — -), где К вЂ” коэффициент пропорциональности, подается на вход первого АЦП 6 и на вход экстрематора 7. Экстрематор ! 7 формирует короткие импульсы (фиг,2е) в моменты времени, соответствующие максимумам и минимумам напряжения (фиг, 2д) на его входе. Прохождение этих импульсов через первый элемент

И 8 разрешается импульсом, который поступает с управляющего выхода генератора 1 прямоугольных импульсов (фиг, 2ж) и формируется после окончания импульса одновибратора 16 (фиг,2г), т.е, на запуск первого 6 и второго

15 АЩт импульс экстрематора 7 (фиг.2з) приходит только после окончания описанного переходного процесса в момент времени t (фиг. 2з), соответст1 вующий максимуму (или минимуму) пере- менной составляющей напряжения U+, выделенной блоком 3 разделения сигналов. Этот импульс (фиг. 2з) за времяпреобразования А11П t IIII (фиг. 2и) позволяет измерить одновременно напряжение на выходе усилителя 14, равное K(„+ U }, и напряжение на выходе широкополосного усилителя

5, равное К „, Два ичнь и код, (1 соответствующий значению К(U +U „+

+ U ), поступает на вход третьего pe— гистратора 13. с второго АПП 15, а значению К «щ — на первые вхбды первого 11 и второго 12 регистров с первого АПП 6.

Запись двоичных кодов в первый l! и третий 1 3 регис т ры осуще ств ляется

Ф

tl импульсом Конец преобразования первого А11П 6 (фиг. 2и), который подается на управляющие вторые входы тех же регистров через второй элемент .11 8.

Этот же импульс, задержанный блоком

l8 задержки (Ьиг, 2к), определяет момент окончания импульса тока управления преобразователя Холла 2 (фиг. 2б), выключая генератор 1 прямоугольных импульсов, а следовательно, окончание первого такта измерений и начало второго. Белью. второго такта ««змере««««й является определение максимального значения напряжения ««««дукп««о««ной наводки, поэтому этот такт проводится при отсутствии импульса тока управления преобразователя Холла 2. Измерение проводится аналогично первому такту с тем отличием, что информация о максимальном значении напряжения наводки KU в виде двоичного кода с

Hrq выхода первого АПП 6 записывается при помощи импульса Конец преобразования" первого AUII 6 (фиг, 2к) через третий элемент И 1 0 во второй регистр

12. Переключение регчстров 11 или 12 в зависимости от такта измерений осуществляет триггер 17 .

Таким образом, после двух тактов измерений в регистрах записана сле.— дуюшая информация: в первом регист1 1 ре 1.1 — K; U >+ U!!!„, во втором регистре l2 —. К11 „,, в третьем регистре 13 — К(T»,« + UQ. Ha входы сумматора 20 поступает информация из первого 11 и третьего 13 регистров, Результат вычисления, равнь«й

2

U „+ U„„) -K U„«!«+U «! m =

)569755

Формула из обретения

Устройство для измерения индукции постоянного и переменного магнитных

8 8 а. а и

Фиг,2

Сост авитель Л. Устинова

Редактор И.Дербак Техред N.Õoäàíè÷ . Ко ррек то р Н. Ко роль

Заказ ) 446 Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, уп. Гагарина, 101 подается на второй регистрирующий блок 22.

Коды первого и второго тактов измерений поступают с выходов первого

11 и второго 12 регистров соответст— венно на первь|й и второй входы счетнорешающего блока 1 9 и связанные с ними первый 23 и второй 24 блоки возведения в квадрат. В сумматоре 25 формируется разность кодов, поступающих на его два входа с выходов блоков 23 и 24, которая затем подается на вход. блока 26 извлечения корня квадратного, а на выходе блока 26 формируется код, соответствующий напряжению 6 + "нт> <"Ю

Пропорциональному только максимальному значению индукции переменного маг- 20

Нитного поля. Этот код поступает с Выхода счетно †решающе блока 1 9 на первый регистрирующий блок 21. полей по авт. св. Р 1413564, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения индук ции переменног о и посто янного магнитных полей, в него введены последовательно соединенные усилитель, второй аналого-цифровой преобразователь, третий регистр и сумматор, а также блок разделения сигналов, бесконтактный ключ и одновибратор, вход которого соединен с входом преобразователя Холла, своим, выходом соединенного с входами усилителя и блока разделения сигналов, выход которого соединен через бесконтактный ключ с входом широкополосного усилителя, управляющий вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с.выходом первого элемента И, второй вход третьего регистра соединен с выходом второго элемента И, второй вход сумматора соединен с выходом первого регистра, выход сумматора соединен с вторь1м регистрирующим блоком, а выход одновибратора — с управляющим входом бесконтактного ключа.