Устройство для измерения напряженности магнитного поля

 

Использование: для измерения напряженности магнитного поля. Технический результат заключается в уменьшении методической погрешности измерения и повышении чувствительности. Устройство для измерения напряженности магнитного поля содержит последовательно соединенные первый генератор прямоугольных импульсов, первый логический элемент И, счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, первый аналоговый сумматор, управляемый источник тока, первый ключ и обмотку возбуждения феррозонда, последовательно соединенные второй генератор прямоугольных импульсов, логический элемент ИЛИ и первый RS-триггер, выходом соединенный со вторым входом первого логического элемента И; второй RS-триггер, первый вход которого подключен к выходу, а выход - ко второму входу второго логического элемента И, последовательно соединенные генератор затухающих импульсов, вторым выходом соединенный со вторым входом первого аналогового сумматора, первая дифференциальная цепь, выходом соединенная также с вторым входом логического элемента ИЛИ, счетный триггер, вторую дифференциальную цепь и третий RS-триггер, первым выходом соединенный со вторым входом первого ключа; последовательно соединенные выходная обмотка феррозонда, усилитель, второй ключ, первый интегратор, второй аналоговый сумматор, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, аналого-цифровой преобразователь, цифровой сумматор, вторым входом подключенный к выходу счетчика импульсов, и измерительный прибор; последовательно соединенные третий ключ, первым входом подключенный к выходу усилителя, а вторым - к выходу счетного триггера, и второй интегратор, выходом подключенный ко второму входу аналого-цифрового преобразователя, а также пороговый блок, первым входом подключенный к выходу усилителя, вторым входом - к первому выходу генератора затухающих импульсов, а выходом - ко вторым входам первого и второго RS-триггеров, причем выход второго генератора прямоугольных импульсов соединен со вторыми входами третьего RS-триггера, вторым выходом соединенного со вторым входом второго ключа, счетчика импульсов, первого и второго интеграторов, второй логический элемент И первым входом соединен с выходом первого генератора прямоугольных импульсов, а выходом - со входом генератора затухающих импульсов. Величина шага изменения компенсирующего поля ΔН выбирается из условия , где Н_с - коэрцитивная сила ферромагнитного материала сердечника феррозонда, а размеры сердечника: ширина а, толщина b и длина L из условия а•b≥0,19•L²•Н_с/М_r, где М_r - намагниченность насыщения ферромагнитного материала сердечника феррозонда. 4 ил.

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для измерения напряженности магнитного поля.

Известен магнитометр, содержащий феррозонд, избирательный усилитель, синхронный детектор, регистрирующий прибор, генератор синусоидального тока (Афанасьев Ю.В., Студенцов В.Н., Хорев В.Н., Чечурина Е.Н., Щелкин А.П. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. - Л.: Энергия, 1972). Для его устойчивой работы необходимо ограничивать глубину обратной связи, что ухудшает метрологические характеристики прибора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для измерения напряженности магнитного поля (Патент РФ 2154280, кл. G 01 R 33/02, опубл. 10.08.2000, БИ 22), содержащее первый и второй генераторы прямоугольных импульсов, RS-триггер, феррозонд, к выходной обмотке которого подключен интегратор, выходом соединенный с входом усилителя, выход которого соединен с входом порогового блока, последовательно соединенные логический элемент И, счетчик импульсов, цифроаналоговый преобразователь, управляемый источник тока - ключ и обмотка возбуждения феррозонда, причем первый вход логического элемента И соединен с выходом первого генератора прямоугольных импульсов, а второй - с выходом RS-триггера, первый вход которого соединен с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, выход второго генератора прямоугольных импульсов соединен со вторым входом счетчика импульсов, выход RS-триггера - со вторым входом ключа, выход порогового блока со вторым входом RS-триггера.

Недостатком известного устройства является малая чувствительность и наличие случайной погрешности ΔН. Это объясняется тем, что результат измерения Н_изм определяется выражением: H_изм = n•ΔH≥H_x+H_c, где n - количество импульсов, поступивших на вход счетчика импульсов к моменту окончания цикла измерения; ΔH - величина шага изменения напряженности компенсирующего поля; H_x - напряженность измеряемого магнитного поля; Н_c - коэрцитивная сила ферромагнитного материала сердечника феррозонда (пермаллоя с ППГ).

Таким образом, Н_изм всегда больше Н_х на Н_с, причем, в зависимости от величины Н_х, это превышение непостоянное и колеблется от 0 до ΔН. Зона нечувствительности устройства равна Н_с, а диапазон изменения случайной составляющей погрешности - ΔН. Из вышесказанного следует вывод о малой чувствительности (т. к. Н_с для пермаллоев с ППГ может достигать 10 А/м) и о наличии случайной погрешности ΔН.

Этот недостаток можно устранить, определив величину перекомпенсации Н_п и отняв ее из полученного компенсирующего поля. В этом случае: H_изм = n•ΔH-Η_п = H_x. Это можно сделать, переведя магнитное состояние сердечника феррозонда на безгистерезисную кривую намагничивания (БК). Для перехода из точки, соответствующей петле гистерезиса (точки С и D фиг.2) в точки на БК (точки А и В фиг. 2) необходимо создать переменное монотонно убывающее магнитное поле (участок t1-t2 и t4-t5 фиг.2). Зная наклон БК и магнитную индукцию В_п, определим Н_п из выражения: , где μ_БК - относительная магнитная проницаемость ферромагнитного материала сердечника феррозонда на БК.

Значение В_п определяется из выражения: B_п = B_s-ΔB₂, где B_s - индукция насыщения ферромагнитного материала сердечника феррозонда (постоянная для магнитного материала сердечника), ΔB₂ - приращение индукции в сердечнике феррозонда, определяемое индукционным способом при выключении компенсирующего поля.

Значение μ_БК может быть определено из выражения:
где ΔB₁ - приращение магнитной индукции при переходе магнитного состояния сердечника феррозонда из точки А в точку В при изменении напряженности компенсирующего магнитного поля на ΔН.

Выше сказанное осуществимо при выполнении двух условий.

1. Необходимо подобрать геометрические размеры феррозонда так, чтобы напряженность в точке перегиба сердечника феррозонда (Н_пс на фиг.3) равнялось нулю или поменяла полярность на противоположную по сравнению с напряженностью в точке перегиба материала (Н_пм на фиг.3), из которого изготовлен сердечник феррозонда.

Это необходимо для того, чтобы при переходе из точки С на петле гистерезиса попасть на участок БК третьего или первого квадранта (точка А фиг.2).

Напряженность перегиба сердечника феррозонда определяется как:
Н_пс=Н_пм-Н_р,
где Н_р - это размагничивающее поле, определяемое как:
Н_р=N•M,
где N - коэффициент размагничивания сердечника; М - намагниченность материала сердечника феррозонда.

Зададимся величиной Н_р=Н_с (для пермаллоев с ППГ Н_п≈Н_с, B_r≈B_s).

Тогда Н_пс≈0 (фиг.3) и с учетом того, что на данном участке М≈М_r, получаем:

где M_r - намагниченность насыщения материала сердечника феррозонда.

Коэффициент размагничивания для сердечника феррозонда в форме параллелепипеда определяется из выражения (Афанасьев Ю.В. Феррозонды Л.: Энергия, 1969, с. 20):
N=5.2•S/L²,
где S, L - площадь поперечного сечения и длина сердечника соответственно.

С учетом того, что для параллелепипеда площадь поперечного сечения равна произведению его ширины а на толщину b, последняя формула принимает вид:
N=5.2•a•b/L²,
тогда:
a•b≥0.19•L²•H_c/M_r.

2. Величина шага изменения напряженности компенсирующего поля ΔН должна быть такой, чтобы точки А и В находились на линейном участке БК (фиг.2), т. е.:

Технической задачей изобретения является повышение точности и чувствительности устройства для измерения напряженности магнитного поля.

Поставленная задача решается с помощью устройства для измерения напряженности магнитного поля, содержащего первый генератор прямоугольных импульсов, пороговый блок, феррозонд, содержащий обмотку возбуждения и выходную обмотку, усилитель, выход которого соединен с входом порогового блока, первый интегратор, последовательно соединенные первый логический элемент И, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные управляемый источник тока, ключ и обмотка возбуждения феррозонда, второй генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен со вторым входом счетчика, первый RS-триггер, второй вход которого соединен с выходом порогового блока, а выход - со вторым входом первого логического элемента И, выход первого генератора прямоугольных импульсов соединен с первым входом первого логического элемента И, дополнительно снабженного вторым логическим элементом И, вторым и третьим RS-триггерами, генератором затухающих импульсов, первой и второй дифференциальными цепями, логическим элементом ИЛИ, счетным триггером, вторым и третьим ключами, вторым интегратором, аналого-цифровым преобразователем, первым и вторым аналоговыми сумматорами, цифровым сумматором, источником опорного напряжения и измерительным прибором.

Причем выходная обмотка феррозонда соединена с входом усилителя, первый вход второго логического элемента И соединен с выходом первого генератора прямоугольных импульсов, а второй вход - с выходом второго RS-триггера, первый вход которого соединен с выходом порогового блока, а второй - с выходом второго логического элемента И, также соединенного с входом генератора затухающих импульсов, первый выход которого соединен с первым входом первого аналогового сумматора, второй вход первого аналогового сумматора подключен к выходу цифро-аналогового преобразователя, а выход - к входу управляемого источника тока, а второй выход генератора затухающих импульсов соединен со вторым входом порогового блока и с входом первой дифференциальной цепи, к выходу которой последовательно присоединены счетный триггер, вторая дифференциальная цепь и первый вход третьего RS-триггера, выход первой дифференциальной цепи соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, а выход - с первым входом первого RS-триггера, второй вход третьего RS-триггера соединен с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, первый вход первого интегратора подключен к выходу усилителя через второй ключ, управляющий вход которого подключен ко второму выходу третьего RS-триггера, первый выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, выход второго генератора прямоугольных импульсов соединен со вторыми входами первого и второго интеграторов, первый вход второго интегратора подключен к выходу усилителя через третий ключ, второй вход которого подключен к выходу счетного триггера, выход первого интегратора соединен с первым входом второго аналогового сумматора, второй (инверсный) вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выходы вторых интегратора и аналогового сумматора соединены с первым и вторым входами аналого-цифрового преобразователя соответственно, выход которого соединен с первым входом цифрового сумматора, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, выход цифрового сумматора соединен с входом измерительного прибора.

Причем величина шага изменения компенсирующего поля ΔН выбирается из условия:

где Н_с - коэрцитивная сила ферромагнитного материала сердечника феррозонда,
а размеры сердечника: ширина а, толщина b и длина L из условия:
a•b≥0.19•L²•H_c/M_r,
где M_r - намагниченность насыщения ферромагнитного материала сердечника феррозонда.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: второго логического элемента И, второго и третьего RS-триггера, генератора затухающих импульсов, первой и второй дифференциальных цепей, логического элемента ИЛИ, счетного триггера, второго интегратора, аналого-цифрового преобразователя, первого и второго аналоговых и цифрового сумматоров, источника опорного напряжения, измерительного прибора, и связями их с остальными блоками.

Таким образом, заявленное устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что логический элемент И, RS-триггер, дифференциальная цепь, логический элемент ИЛИ, счетный триггер, интегратор, цифровой сумматор, источник опорного напряжения, аналого-цифровой преобразователь и измерительный прибор широко известны.

Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство для измерения напряженности магнитного поля выше указанные блоки проявляют новые свойства.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для измерения напряженности магнитного поля.

Устройство для измерения напряженности магнитного поля содержит последовательно соединенные первый генератор 1 прямоугольных импульсов, первый логический элемент И 2, счетчик 3 импульсов, цифроаналоговый преобразователь 4, первый аналоговый сумматор 5, управляемый источник 6 тока, первый ключ 7 и обмотку 8 возбуждения феррозонда 9, последовательно соединенные второй генератор 10 прямоугольных импульсов, логический элемент ИЛИ 11 и первый RS-триггер 12, выходом соединенный со вторым входом первого логического элемента И 2; второй RS-триггер 13, первый вход которого подключен к выходу, а выход - ко второму входу второго логического элемента И 14, последовательно соединенные генератор 15 затухающих импульсов, вторым выходом соединенный со вторым входом первого аналогового сумматора 5, первая дифференциальная цепь 16, выходом соединенная также с вторым входом логического элемента ИЛИ 11, счетный триггер 17, вторую дифференциальную цепь 18 и третий RS-триггер 19, первым выходом соединенный со вторым входом первого ключа 7; последовательно соединенные выходная обмотка 20 феррозонда 9, усилитель 21, второй ключ 22, первый интегратор 23, второй аналоговый сумматор 24, второй вход которого соединен с выходом источника 25 опорного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 26, цифровой сумматор 27, вторым входом подключенный к выходу счетчика 3 импульсов, и измерительный прибор 28; последовательно соединенные третий ключ 29, первым входом подключенный к выходу усилителя 21, а вторым - к выходу счетного триггера 17, и второй интегратор 30, выходом подключенный ко второму входу аналого-цифрового преобразователя 26, а также пороговый блок 31, первым входом подключенный к выходу усилителя 21, вторым входом - к первому выходу генератора 15 затухающих импульсов, а выходом - ко вторым входам первого 12 и второго 13 RS-триггеров, причем выход второго генератора 10 прямоугольных импульсов соединен со вторыми входами третьего RS-триггера 19, вторым выходом соединенного со вторым входом второго ключа 22, счетчика 3 импульсов, первого 23 и второго 30 интеграторов, второй логический элемент И 14 первым входом соединен с выходом первого генератора 1 прямоугольных импульсов, а выходом со входом генератора 15 затухающих импульсов.

На фиг. 2 и на фиг.3 приведены пояснения к выбору граничных условий работы устройства, а на фиг.4 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии (до момента времени t0 фиг.2, 4): на выходе первого 12 и третьего 19 RS-триггеров уровни напряжения, запрещающие прохождение тока с выхода управляемого источника 6 тока через первый ключ 7 в обмотку 8 возбуждения феррозонда 9 и импульсов с выхода первого генератора 1 прямоугольных импульсов на первый вход счетчика 3 импульсов через первый логический элемент И 2; на выходе второго RS-триггера 13 уровень напряжения, запрещающий прохождение импульсов с выхода первого генератора 1 прямоугольных импульсов через второй логический элемент И 14 на вход генератора 15 затухающих импульсов; интеграторы 23 и 30 обнулены, все ключи 7, 22 и 29 разомкнуты, счетный триггер 16 - в нулевом состоянии.

В начале каждого цикла измерения (t0 на фиг.2, 4) короткий запускающий импульс с выхода второго генератора 10 прямоугольных импульсов (U10 на фиг. 4) поступает: на второй вход счетчика 3 импульсов, приводя его в нулевое состояние, на первый вход первого RS-триггера 12 через логический элемент ИЛИ 11, в результате чего на выходе первого RS-триггера 12 устанавливается уровень напряжения (U12 на фиг.4), разрешающий прохождение через первый логический элемент И 2 импульсов с выхода первого генератора 1 прямоугольных импульсов (U1 на фиг.4) на первый вход счетчика 3 импульсов; на второй вход третьего RS-триггера 19, в результате чего на первом выходе третьего RS-триггера 19 устанавливается уровень напряжения, разрешающий протекание тока с выхода источника 6 тока через ключ 7 и обмотку 8 возбуждения феррозонда 9, а на втором выходе третьего RS-триггера 19 устанавливается уровень напряжения, запрещающий прохождение сигнала на первый вход первого интегратора 23 через второй ключ 22.

Выходной код счетчика 3 импульсов поступательно возрастает, что приводит к нарастанию напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 4 (U4 на фиг.4). Происходит формирование ступенчато-нарастающего импульса компенсирующего поля Н_к (фиг.2). ЭДС, индуцируемая в выходной обмотке 20 феррозонда 9 в процессе перемагничивания его сердечника усиливается усилителем 21, при этом напряжение на выходе усилителя 21 (U21 на фиг.4) пропорционально скорости изменения индукции в сердечнике феррозонда 9. С выхода усилителя 21 напряжение подается на вход порогового блока 31, настроенного таким образом, что он срабатывает, если скорость изменения индукции в сердечнике феррозонда 9 превышает величину U_пор (t_с на фиг.2, 4), а это происходит, когда точка, соответствующая магнитному состоянию сердечника феррозонда 9, пересекает границу между участком насыщения и ненасыщенным участком петли гистерезиса.

В этот момент на выходе порогового блока 31 появляется импульс (U31 на фиг. 4), воздействующий на второй вход первого RS-триггера 12 и возвращающий его в исходное состояние. В результате, на первый вход счетчика 3 импульсов прекращается поступление импульсов с выхода первого генератора 1 прямоугольных импульсов через первый логический элемент И 2, а на выходе счетчика 3 импульсов устанавливается цифровой код n, пропорциональный величине напряженности компенсирующего поля n□ΔH.

Сигнал с выхода порогового блока 31 поступает на второй вход второго RS-триггера 13, разрешающий уровень на выходе которого поступает на второй вход второго логического элемента И 14. Сигнал на выходе второго логического элемента И 14 запускает генератор 15 затухающих импульсов (t1 на фиг.2, 4), на втором выходе которого появлялся затухающий синусоидальный импульс напряжения (U15.2 на фиг.4) и переменный монотонно убывающий ток с выхода управляемого источника 6 тока поступает в возбуждающую обмотку 8 феррозонда 9 через первый ключ 7, переводя сердечник феррозонда 9 из состояния, соответствующего точке С, в состояние, соответствующее точке А (t2 на фиг.2) на безгистерезисной кривой (БК). На время колебаний в генераторе 15 затухающих импульсов на его втором выходе появляется сигнал (U15.2 на фиг.4), блокирующий работу порогового блока 31.

Фронт спада импульса на первом выходе генератора 15 затухающих импульсов переводит через первую дифференциальную цепь 16 счетный триггер 17 и через первую дифференциальную цепь 16 с логическим элементом ИЛИ 11 первый RS-триггер 12 в единичное состояние. Разрешающий уровень напряжения на выходе первого RS-триггера 12 пропускает один импульс (t3 на фиг.2, 4) с выхода первого генератора 1 прямоугольных импульсов через первый логический элемент И 2 на первый вход счетчика 3 импульсов, сигнал с которого через цифроаналоговый преобразователь 4, первый аналоговый сумматор 5, управляемый источник 6 тока и ключ 7 поступает в обмотку 8 возбуждения феррозонда 9. В результате этого рабочая точка сердечника феррозонда 2 перемещается на безгистерезисную кривую (точка D на фиг.2).

Сигнал, снимаемый с выходной обмотки 20 через усилитель 21, поступает на вход порогового блока 31, вызывая его переключение в единичное состояние, напряжение порогового блока 31, поступая на второй вход первого RS-триггера 12, запрещает прохождение через первый логический элемент И 2 импульсов с выхода первого генератора 1 прямоугольных импульсов на первый вход счетчика 3 импульсов и на второй вход второго RS-триггера 13, который разрешает пропускание через второй логический элемент И 14 одного импульса, запускающего генератор 15 затухающих импульсов, что переводит рабочую точку сердечника феррозонда на безгистерезисную кривую (точка В на фиг.2) и через первую дифференциальную цепь 16 обнуляет счетный триггер 17.

В течение времени единичного состояния счетного триггера 17 открывается третий ключ 29 и происходит интегрирование индукции в отрезок времени между двумя переходами рабочей точки на безгистерезисной кривой вторым интегратором 30 (интервал t2-t5 на фиг.2, 4). Тем самым во втором интеграторе 30 образуется сигнал, пропорциональный магнитной проницаемости на БК сердечника феррозонда 9. Сигнал со счетного триггера 17 через вторую дифференциальную цепь 18 поступает на первый вход третьего RS-триггера 19, переводя его первый выход в нулевое состояние, которое размыкает первый ключ 7, запрещая прохождение тока с управляемого источника 6 тока, а второй выход в единичное состояние, замыкающее второй ключ 22.

За время единичного состояния второго выхода третьего RS-триггера 19 через открытый третий ключ 22 происходит интегрирование первым интегратором 23 приращения индукции между точкой В на безгистерезисной кривой и участком насыщения петли гистерезиса (интервал t5-t6 на фиг.2, 4). В результате интегрирования на выходе первого интегратора 23 формируется напряжение, пропорциональное изменению индукции ΔB₂ на фиг.2) в сердечнике при перемагничивании между точкой В на БК и напряженностью Н_х (фиг.2). Сигнал с выхода первого интегратора 23 поступает на первый вход второго аналогового сумматора 24, на второй (инвертирующий) вход которого поступает сигнал с выхода источника 25 опорного напряжения, пропорциональный индукции насыщения B_s (постоянная величина для каждого сердечника). Сигнал с выхода второго аналогового сумматора 24, равный разности входных сигналов, поступает на первый вход аналого-цифрового преобразователя 26, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго интегратора 30, т.о. на выходе аналого-цифрового преобразователя 26 формируется сигнал, равный:

Сигнал с выхода счетчика 3 импульсов поступает на второй вход цифрового сумматора 27, на первый (инвертирующий) вход которого подается сигнал с выхода аналого-цифрового преобразователя 26. Сформированный в цифровом сумматоре 27 сигнал равен:

где N_изм - код, пропорциональный измеренной напряженности поля Н_х;
n - содержимое счетчика 3 импульсов.

Таким образом, с выхода цифрового сумматора 27 на вход измерительного прибора 28 поступает сигнал, пропорциональный напряженности измеряемого поля.

Начало нового цикла измерения (t6 на фиг.4) сопровождается подачей импульса на второй вход третьего RS-триггера 19, переводящего его второй выход в нулевое состояние, вследствие чего второй ключ 22 размыкается и интегрирование первым интегратором 23 прекращается, а также импульса с выхода второго генератора 10 прямоугольных импульсов, обнуляющего содержимое первого 23 и второго 30 интеграторов.

Настройка источника 25 опорного напряжения происходит при помещении феррозонда 9 в экранированный от внешних магнитных полей корпус с нулевым или известным (создаваемым искусственно) значением напряженности магнитного поля внутри изменением выходного напряжения источника 25 опорного напряжения вплоть до установки на выходе измерительного прибора сигнала, соответствующего величине измеряемого поля.

Блоки, входящие в состав устройства для измерения магнитного поля, могут быть выполнены, например:
первый и второй генераторы прямоугольных импульсов, первый, второй и третий RS-триггеры, счетный триггер, первая и вторая дифференциальная цепи, пороговый блок, первый и второй логические элементы И логический элемент ИЛИ, счетчик, аналого-цифровой и цифроаналоговые преобразователи, источник опорного напряжения, первый и второй аналоговые и цифровой сумматоры, как это описано в (Якубовский С.В., Барканов Н.А., Кудряшов Б.П. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. - М.: Сов. радио. 1979, 336 с.);
феррозонд, как феррозонд, описанный в прототипе;
управляемый источник тока, как усилитель с обратной связью по току; усилитель согласно описанному в (Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985, 752 с.);
генератор затухающих импульсов 15 может быть построен по схеме, приведенной в (Малина А.К., Лачин В.И. Федий B.C. Безгистерезисные преобразователи постоянного тока. - М.: Энергатомиздат, 1984), дополнительно снабженной подключенным к затвору транзистора, работающего в режиме управляемого сопротивления, ноль-органом.

Экспериментальные исследования макета заявляемого устройства для измерения напряженности магнитного поля показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототип) заявляемое устройство обеспечивает большую чувствительность и меньшую погрешность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее первый генератор прямоугольных импульсов, феррозонд, содержащий обмотку возбуждения и выходную обмотку, усилитель, выход которого соединен с входом порогового блока, первый интегратор, последовательно соединенные первый логический элемент И, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, последовательно соединенные управляемый источник тока, ключ и обмотку возбуждения феррозонда, второй генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен со вторым входом счетчика импульсов, первый RS-триггер, второй вход которого соединен с выходом порогового блока, а выход со вторым входом первого логического элемента И, выход первого генератора прямоугольных импульсов соединен с первым входом первого логического элемента И, дополнительно снабжено вторым логическим элементом И, вторым и третьим RS-триггером, генератором затухающих импульсов, первым и вторым аналоговыми и цифровым сумматорами, первой и второй дифференциальными цепями, логическим элементом ИЛИ, счетным триггером, вторым и третьим ключами, вторым интегратором, источником опорного напряжения, аналого-цифровым преобразователем и измерительным прибором, причем выходная обмотка феррозонда соединена с входом усилителя, первый вход второго логического элемента И соединен с выходом первого генератора прямоугольных импульсов, а второй вход - с выходом второго RS-триггера, первый вход которого соединен с выходом порогового блока, а второй - с выходом второго логического элемента И, также соединенного с входом генератора затухающих импульсов, первый выход которого соединен с первым входом первого аналогового сумматора, вторым входом подключенного к выходу цифроаналогового преобразователя, а выходом - к входу управляемого источника тока, а второй выход генератора затухающих импульсов соединен со вторым входом порогового блока и с входом первого дифференциальной цепи, к выходу которой последовательно присоединены счетный триггер, вторая дифференциальная цепь и первый вход третьего RS-триггера, выход первой дифференциальной цепи соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, а выход - с первым входом первого RS-триггера, второй вход третьего RS-триггера соединен с выходом второго генератора прямоугольных импульсов, первый вход первого интегратора подключен к выходу усилителя через второй ключ, управляющий вход которого подключен ко второму выходу третьего RS-триггера, первый выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, выход второго генератора прямоугольных импульсов соединен со вторыми входами первого и второго интеграторов, первый вход второго интегратора подключен к выходу усилителя через третий ключ, второй вход которого подключен к выходу счетного триггера, выход первого интегратора соединен с первым входом второго аналогового сумматора, вторым входом подключенного к выходу источника опорного напряжения, выходы вторых интегратора и аналогового сумматора соединены с первым и вторым входами аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом цифрового сумматора, второй вход цифрового сумматора соединен с выходом счетчика, а выход - с входом измерительного прибора, причем величина шага изменения компенсирующего поля ΔН выбирается из условия

где Н_с - коэрцитивная сила ферромагнитного материала сердечника феррозонда,
а размеры сердечника: ширина а, толщина b и длина L из условия а•b≥0,19•L²•Н_с/М_r, где М_r - намагниченность насыщения ферромагнитного материала сердечника феррозонда.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4