Устройство для измерения дипольного магнитного момента
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения магнитного момента различных источников при наличии внешней однородной помехи. Цель изобретения состоит в повышении точности определения магнитного момента дипольного источника поля при наличии однородной помехи путем исключения зависимости результата измерений от ориентации магнитных осей датчиков . Устройство для измерения дипольного магнитного момента содержит дипольный источник магнитного момента 6, трехкомпонентные магнитометрические преобразова тели (датчики) 1-5, и электронный блок 7, три датчика 1-3 расположены в равноудаленных от измеряемого дипольного источника магнитного момента 6 точках на трех взаимно перпендикулярных осях, пересекающихся в центре источника, на одной из которых на разных расстояниях от источника магнитного момента расположены еще два датчика 4 и 5, причем выходы датчиков 1-5 соединены с входами 15 - входового вычислительного блока 7, осуществляющее следующее преобразование: Dm Оft 2, KjBji . где Um - полезный сигнал. j Ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (!9) (! !) (5!)5 6 01 R 33/02
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902010/21 (22) 11.01,91 (46) 23.04.93. Бюл, ¹ 15 (7) Ленинградское производственное злектромашиностроительное объединение
"Электросила" им. С.M,Kèðîaý (72) Л.А.Ефименко (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1064251, кл. G 01 R 33/02, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИПОЛЬНОГО МАГНИТНОГО МОМЕНТА (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения магнитного момента различных источников при наличии внешней однородной помехи. Цель изобретения состоит в повышении точности определения магнитного момента дипольного источника поля при наличии однородной помехи путем исключения зависимости результата измерений от ориентации магнитных осей датчиков, Устройство для измерения дипольного магнитного момента содержит дипольный источник магнитного момента б, трехкомпонентные магнитометрические преобразова тели (датчики) 1 — 5, и электронный блок 7, три датчика 1 — 3 расположены в равноудаленных от измеряемого дипольного источника магнитного момента 6 точках на трех взаимно перпендикулярных осях, пересекающихся в центре источника. на одной из которых на разных расстояниях от источника магнитного момента расположены еще два датчика 4 и 5, причем выходы датчиков
1-5 соединены с входами 15 — входового вычислительного блока 7, осуществляющее следующее преобразование: Um = з ,, KjBji . где Um — полезный сигнал, 2
j = li =1
1810854
M )+ Вп (3) r4x = r4I l 4y = О: r4z = О; при этом (4) Г1 = Г2 = ГЗ = Г.
Следовательно, 25 - 2C18nM+ В
М )+ Bn, Тл, (1) 8j = CI( (5) j — номер датчика, I — номер выхода датчика, BIl — сигнал íà I-том выходе j-ro датчика, KI — весовой коэффициент суммирования сигналов )-ro датчика: K1 = К2 = К Кз =
= К-ЗКг3 / ГЗ -Г4)(r3 Г5 1),K4=-3КГ43/(r46 3 3 3 3 3
- Г5 )(r4 - r3 )), К5 = ЗКГ6 /((Г5 - r3 )(r5 - r4 ))
rj - расстояние от /-го датчика до центра дипольного источника. К вЂ” постоянный коэффиИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения магнитного момента различных источников при наличии внешней однородной помехи.
Цель изобретения — повышение точности определения магнитного момента дийольного источника поля при наличии однородной помехи путем исключения зависимости результата измерений от ориентации магнитных осей датчиков.
На фиг.1 показано взаимное расположение датчиков и дипольного источника магнитного момента; на фиг.2 — соединения электронного блока; на фиг.3 — возможное оснащение электронного .блока дополнительными элементами.
Устройство содержит датчики магнитной индукции 1-5, дипольный источник магнитного момента 6, электр%нный блок 7, элементы возведения в квадрат 8, 15-входовой масштабный алгебраический сумматор
9, элемент извлечения квадратного корня
10, масштабирующий элемент 11, Устройство работает следующим образом.
Значение вектора магнитной индукции в j-той точке поля дипольного источника магнитного момента выражается формулой где М вЂ” вектор магнитного момента дипольного источника, А м;
r — радиус-.вектор, проведенный из начала координат, совпадающего с геометрическим центром источника, в точку определения поля, м;
Вп — магнитная индукция, помехи Тл, С = 10 7/ 3 Г /
При этом модуль вектора индукции
82 — В 2=Г2 3(М,ГД ™ Я
+ циент. Лри этом электронный блок содержит пятнадцать элементов возведения в квадрат 8, соединенных входами с входами блока, выходы элементов возведения в квадрат соединены с входами масштабного алгебраического сумматора 9, выход масштабного алгебраического сумматора 9 соединен с выходом электронного блока 7. 1 з.п. ф-лы. 1 ил, 1 фиг.
+г Cj В.( (2) В точках 1 — 5, где расположены показанные на схеме фиг.1 датчики, соответственно:
Г1х=О, Г1у=О; Г1к= r1;
r2x 0; l2y = I2, r2z 0;
3x = ГЗ ГЗу = 0; ГЗг = 0
Г5х = l 5, t 5y = 0; 5z = О.
B1 = С (ЗМг + М ) + 6C18nzMz
2 12 2 2
82 = C2 (ЗМу + М ) + 6C28nyMy2 2 2 2
- 2C28nM+ Вп, B3 = C3 (3Mx + M ) + 6СЗВпхМх—
2 2 2 2 — 2СЗВпМ + Вп, 84 = C4 (ЗМх + M )+ 6С48пхМх
Ь
- 2С48пМ + Вп, 40
85 = C5 (ЗМх + М ) + 6C58nxMx
2С58пМ + Вп и
0m= g g ;8 2=k1(Cl (3Mz «М )+
45 =И=1
+ 6C18nzMz - 2С18пМ + Вп ) k2(C (3My ««
+ М ) + 6С28пуМу — 2С28пМ - Bn ) +
1810854
Аз =(Кз- k)+ k4+ k5, (10) А1=Аг = 0 и
Аз = -Çk. (12) Действительно, 30
-Г4 )j)=0; (13) (14) 45
Um= 6kC1 М (16) Зз(Сз (ЗМ, + M ) + 6СзВ M„- 2СзВ„М +
Вп ) + ka(C4 (ЗМк + М + 6С4Вз„М„- 2саВзм + Bn 1+ зз(с2 (зм,з + M ) +
+ 6С5ВпхМ" - 2С5ВпМ + Вп ). (6) Подставим значения коэффициентов: з
{с1В{(г = k(Ciг(ЗМ г+ Mã)+
)=
+ 6C)BnzMz - 2Ñ{ÂnÌ + Вп )+ k+C) (ЗМ +
+ М ) + 6C)BnyMy - 2С)ВпМ + Bn ) +
+ k(C1 (ЗМх + М ) + 6C1BnxMx - 2С(ВпМ +
+ Вп )+ А1(ЗМ){г + М ) + A((6BnxMx -2ВпМ)+
+ АЗВп .= 6kC1 M + ÇkBn + А1(ЗМх + М ) +
+ Аг(6ВпхМх - 2BnM).+ АзВп . P) где А1 =({сз - к)СЗ + k4C4 + k5C5; (8) Аг = (ka {с)Сз + k4C4 + {с5С5: (9) Установленные коэффициенты таковы. что
A1 = -Зк10 (1/((гз - г4 Кгз - Г5З)) +
+ 1/((Г4 - Г5 )(Г4 - ГЗ ))+ 1/((Г5 - ГЗ КГ5
Аг =-Çk10 (Гз /((Гз l4 КГз f5 )+
+ Г4 /((r4 - Г5 КГ4 - гз ))+ Г5 /((r5
-гЗ Кг5 -г4 )))=0;
Ау = -ЗЦГЗ /((гз - Г4ЗКгз - Г5з))+ r4 /(г4
- Г5 КГ4 - ГЗ ))+ Г5 /()Г5 - ГЗ )(Г5 "Г4 ))) =
= -ЗК, (15)
Итак.
Электронный -блок может содержать также элемент извлечения квадратного корня 10 и масштабирующий элемент 11(фиг.3).
Ниже представлены результаты математического моделирования предлагаемого измерительного устройства при различном положении датчиков, разных индукциях однородного поля внешней помехи и значения измеряемого магнитного момента дипольного источника.
Формула изобретения
5 1. Устройство для измерения дипольного магнитного момента, содержащее дипольный источник магнитного момента. трехкомпонентные магнитометрические преобразователи (датчики) и электронный
10 блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения магнитного момента дипольного источника поля при наличии однородной помехи путем иск.лючения зависимости результата иэмере15 ний от ориентации магнитных осей датчиков, три датчика расположены в равноудаленных от измеряемого дипольного источника магнитного момента точках на трех взаимно перпендикулярных осях, пересека20 ющихся в центре источника. на одной из которых на разных расстояниях от источника магнитного момента расположены еще два датчика, причем выходы датчиков соединены с входами 15-входового вычисли25 тельного блока, осуществляющего следующее преобразование: где U)n — полезный сигнал;
j — номер датчика;
I — номер выхода датчика;
Bji — сигнал на {-м выходе j-ro датчика;
kj — весовой коэффициент суммирования сигналов j-го датчика;
k) = kg - =kg
40 {сЗ = К - Зкгз/((ГЗ - г4 КгЗ - г5 )j
k4 = -Зкг4 lf(r4 — г5 )(r4 - гз )), (С5 = З(СГ5 /((Г5 — ГЗ КГ5 - r4 ));
Г(— расстояние от j-го датчика до центра дипольного источника;
k — постоянный коэффициент.
2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е50 с я тем, что электронный блок содержит 15 элементов возведения в квадрат, соединенных входами с входами блока, выходы элементов возведения в квадрат соединены с входами масштабного алгебраического сум55 матора, выход масштабного алгебраического сумматора соединен с выходом электронного блока.
1810854
18 085
1810854
1810854
Составитель Л.Ефименко
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Патрушева
Редактор Т.Иванова
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101
Заказ 1444 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., 4/5