Устройство для измерения напряженности магнитного поля

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для магнитных измерений, в дефектоскопии и других областях науки и техники. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения напряженности магнитного поля содержит последовательно соединенные генератор возбуждения, феррозондовый преобразователь с возбуждающей и сигнальной обмотками, линию задержки, сумматор, первый вход которого соединен с выходом линии задержки, второй вход - с сигнальной обмоткой, подключенной к входу линии задержки, выход сумматора подключен к входу резонансного усилителя, делительное устройство, первый вход которого подключен к выходу резонансного усилителя, второй вход - к выходу устройства возведения в квадрат, вход которого присоединен к выходу генератора возбуждения, выход делительного устройства присоединен к детектору и измерительному прибору. Технический результат - снижение погрешностей измерения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для магнитных измерений, в дефектоскопии и других областях науки и техники.

Известен феррозондовый магнитометр [Семенов И.М., Яковлев Н.И. Цифровые феррозондовые магнитометры. Л., «Энергия», 1978, с.5-10], содержащий магнитомодуляторный преобразователь, в котором используется одноэлементный феррозонд, намагничивающая обмотка которого подключена к генератору возбуждения, а измерительная обмотка - к входу избирательного (резонансного) усилителя, настроенного на вторую гармонику генератора возбуждения. Выход усилителя соединен с детектором, подключенным к измерительному прибору.

Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная необходимостью выделения сигнала второй гармоники на фоне нечетных гармоник, в частности 1-й и 3-й, являющихся помехой, а также применение сложных избирательных усилителей.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является устройство [Авторское свидетельство СССР №1078368, кл. G01R 33/02, 1984], содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения и магнитомодуляционный преобразователь (феррозондовый преобразователь) в виде пермаллоевого стержня с намотанными поверх него обмоткой возбуждения и сигнальной обмоткой, а также линию задержки и сумматор, первый вход которого соединен с выходом линии задержки, второй вход - с сигнальной обмоткой, подключенной к входу линии задержки, а выход сумматора подключен к входу резонансного усилителя, к выходу которого подключен детектор и измерительный прибор.

Недостатком известного устройства является низкая точность из-за нестабильности выходного напряжения генератора возбуждения и температуры окружающей среды.

Задача, положенная в основу изобретения, состоит в повышении точности измерений.

Техническим результатом изобретения является снижение погрешностей измерения, достигаемое тем, что устройство для измерения напряженности магнитного поля содержит последовательно соединенные генератор возбуждения, феррозондовый преобразователь с возбуждающей и сигнальной обмотками, линию задержки, сумматор, первый вход которого соединен с выходом линии задержки, второй вход - с сигнальной обмоткой, подключенной к входу линии задержки, выход сумматора подключен к входу резонансного усилителя, делительное устройство, первый вход которого подключен к выходу резонансного усилителя, второй вход - к выходу устройства возведения в квадрат, вход которого присоединен к выходу генератора возбуждения, выход делительного устройства присоединен к детектору и измерительному прибору.

На чертеже приведена структурная схема устройства, состоящего из генератора возбуждения 1, выход которого подсоединен к обмотке возбуждения феррозондового преобразователя 2, сигнальная обмотка которого подсоединена к входу линии задержки 3, сумматора 4, к первому входу которого подсоединен выход линии задержки 3, а ко второму входу - сигнальная обмотка феррозондового преобразователя 2, выход сумматора 4 соединен с входом резонансного усилителя 5, выход которого соединен с первым входом делительного устройства 6, а со вторым входом делительного устройства 6 соединен выход устройства возведения в квадрат 7, вход которого присоединен к выходу генератора возбуждения 1. Выход делительного устройства 6 последовательно соединен с детектором 8 и измерительным прибором 9.

Устройство работает следующим образом.

Генератор возбуждения 1 перемагничивает сердечник феррозондового преобразователя 2. Напряжение с сигнальной обмотки, пройдя через линию задержки 3, сумматор 4 и резонансный усилитель 5, содержит только вторую гармонику, несущую информацию об измеряемом магнитном поле H0 [Афанасьев Ю.В. Феррозонды. Л., «Энергия», 1969, с.7-10].

,

где e2 - напряжение второй гармоники;

ω - частота генератора возбуждения;

b - коэффициент аппроксимации петли гистерезиса сердечника;

s - площадь сечения сердечника;

w2 - число витков сигнальной обмотки;

H0 - напряженность измеряемого поля;

Hm - амплитуда магнитного поля возбуждения.

Амплитуда второй гармоники пропорциональна не только напряженности измеряемого поля H0, но и квадрату амплитуды магнитного поля возбуждения Hm, а также зависит от частоты ω и параметров сердечника

где k=6ωbsw2 - коэффициент пропорциональности.

Амплитуда магнитного поля возбуждения Hm, являющаяся в данном случае помехой, в свою очередь, зависит от намагничивающего тока Im

где w1 - число витков обмотки;

l - длина сердечника;

Um - амплитуда напряжения генератора возбуждения;

Z1 - сопротивление обмотки возбуждения;

- коэффициент пропорциональности.

Из выражений (1) и (2) следует, что нестабильность напряжения Um значительно влияет на погрешность измерения напряженности измеряемого магнитного поля H0, поскольку чувствительность феррозондового преобразователя 2 зависит от квадрата напряжения генератора возбуждения U2m.

Для снижения этой погрешности предлагается измерять не абсолютное значение амплитуды второй гармоники E2m, а ее отношение к квадрату амплитуды напряжения генератора возбуждения U2m, в этом случае чувствительность не будет зависеть от Um. Для реализации этого способа измерения в схему введены делительное устройство 6 и устройство возведения в квадрат 7, вход которого присоединен к выходу генератора возбуждения 1, а выход - ко второму входу делительного устройства 6, первый вход которого соединен с выходом резонансного усилителя 5, настроенного на вторую гармонику. При этом напряжение Ud на выходе делительного устройства 6, следовательно, и результат измерений не зависит от Hm:

Напряжение Ud выпрямляется детектором 8 и подается на измерительный прибор 9.

Для выполнения устройства возведения в квадрат 7 и делительного устройства 6 могут быть использованы микросхемы KP 525ПС3, осуществляющие указанные операции с погрешностью не более 0,25%.

1. Устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения, феррозондовый преобразователь с возбуждающей и сигнальной обмотками, линию задержки, сумматор, первый вход которого соединен с выходом линии задержки, второй вход - с сигнальной обмоткой, подключенной к входу линии задержки, выход сумматора подключен к входу резонансного усилителя, детектор и измерительный прибор, отличающееся тем, что введено делительное устройство, первый вход которого подключен к выходу резонансного усилителя, второй вход - к выходу генератора возбуждения, выход делительного устройства присоединен к детектору.

2. Устройство по п.1, содержащее устройство возведения в квадрат, вход которого присоединен к выходу генератора возбуждения, а выход - ко второму входу делительного устройства.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области радиоизмерений, радиофизики и радиотехники и может быть использовано для регистрации возмущений электромагнитного поля. .

Изобретение относится к измерению электрических и магнитных величин, а именно к устройствам и способам измерения напряженности магнитных полей. .

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к измерениям компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли (МПЗ), а также к средствам калибровки магнитометров.

Изобретение относится к устройствам измерения магнитной индукции переменного электромагнитного поля в диапазоне частот от единиц герц до 1 МГц. .

Изобретение относится к феррозондовым навигационным магнитометрам. .

Изобретение относится к физике магнетизма и предназначено для анализа ферромагнитного взаимодействия, в частности для определения наличия или отсутствия эффекта «вмороженности» магнитных силовых линий между доменами двух намагниченных ферромагнитных тороидов, установленных соосно и обращенных одинаковыми магнитными полюсами друг к другу.

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для контроля эксплуатационных изменений намагниченности различных объектов, содержащих элементы корпусных конструкций из ферромагнитных материалов, например судов со стальным корпусом.

Изобретение относится к измерению переменных магнитных полей и может найти применение при контроле их соответствия нормам безопасности воздействия на человека или технические средства.

Изобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для использования в приборах измерения амплитуды напряженности магнитного поля, в т.ч. .

Изобретение относится к области измерения магнитной индукции с помощью трехкомпонентной меры магнитной индукции. .

Изобретение относится к феррозондовым навигационным магнитометрам и может быть использовано для измерения трех ортогональных компонент вектора индукции магнитного поля Земли и выдачи сигналов, пропорциональных измеренным компонентам, в виде цифрового кода

Изобретение относится к феррозондовым навигационным магнитометрам и может быть использовано для измерения трех ортогональных компонент вектора индукции магнитного поля Земли и выдачи сигналов, пропорциональных измеренным компонентам, в виде цифрового кода

Изобретение относится к устройствам, использующим магнитометрию на железных дорогах, в частности измерению напряженности магнитного поля в рельсовых стыках

Изобретение относится к области измерительных приборов для научных исследований

Изобретение относится к электрическим испытаниям на восприимчивость к электромагнитному полю (ЭМП) изделий электрооборудования и/или электронных систем автотранспортных средств (АТС) в заданном диапазоне частот, при котором испытуемые изделия подвергают воздействию от одного или нескольких источников поляризованного ЭМП, параметры которого выбирают из условий: Здесь hi - шаг перестройки воздействующего ЭМП по частоте; Q - параметр, задаваемый вначале испытаний; fнi - несущая частота воздействующего ЭМП; Ев - напряженность воздействующего ЭМП; Еmin.доп - минимально-допустимый уровень электромагнитной стойкости изделий электрооборудования; fmin - наименьшая граничная частота в заданном диапазоне частот

Изобретение относится к феррозондовым навигационным магнитометрам и может быть использовано для измерения трех ортогональных компонент вектора индукции магнитного поля Земли и выдачи сигналов, пропорциональных измеренным компонентам в виде цифрового кода

Изобретение относится к измерению электрических и магнитных величин, а именно к устройствам и способам измерения напряженности магнитных полей

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для выбора безопасных для человека мест его жизнедеятельности и определения местоположения скрытой электропроводки при проведении ремонтных работ

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к магнитометрии, и может быть использовано для получения и визуализации распределенных в пространстве и периодически изменяющихся во времени магнитных полей внутри тела с неоднородными магнитными свойствами без механического проникновения в него

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для магнитных измерений, в дефектоскопии и других областях науки и техники

Наверх