Способ измерения вектора магнитного поля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 17Л11.1971 (№ 1636068/18-10) с присоединен ием заявки №

Приоритет

Опубликовано 21 VI.1973. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 2бЛ11.1973

М. Кл. б Оlг 33/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР ва делам изобретений и открытий

УДК 621.317,44 (088.8) ф » л

1;,. ":

А. Тер-Хачатуров, Авторы изобретения

О. А. Дмитревский, А. М. Мелик-Шахназаров, А

М. E. Фридман и В. Л, Фукс

Научно-исследовательский и проектный институт

Заявитель

«Нефтехимавтомат»

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕКТОРА МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение касается способов измерения вектора магнитного поля.

По известным способам измерения интенсивность поля определяется по выходному сигналу чувствительного к полю элемента.

При этом статические возмущения (изменения температуры, влажности, старения и пр.) носят характер низкочастотных помех, влияющих на чувствительность и порог чувствительности. Угол направления поля измеряют обычно косвенным способом, а именно путем измерения составляющих поля по двум (трем) направлениям. Далее преобразовывают полученные величины для исключения из них интенсивности поля и выдачи сигнала, пропорционального углу. Налииче естественной диаграммы направленности у некоторых датчиков (например, феррозондов) с успехом используются при измерениях.

Предлагаемый способ обеспечивает непосредственное получение сигнала, пропорционального углу и исключает необходимость промежуточных преобразований составляющих поля, что повышает точность и упрощает схему.

Для этого чувствительный элемент, например ферромагнитное кольцо с равномерно нанесенной обмоткой, реагирующий на скалярную величину поля, помещают, кроме измеряемого, в подмагничивающее вращающееся поле и по сдвигу фаз между выходHbIM сигналом, промодулированным по синусоидальному закону, и опорным сигналом судят о направлении вектора магнитного поля.

Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом и состоит в следующем.

5 Для измерения используют чувствительный элемент, реагирующий на скалярную величину поля. При помещении этого элемента в измеряемое поле его выходной параметр остается постоянным при угловом перемеще10 нии в поле. Для того чтобы чувствительный элемент реагировал на угловое перемещение в поле, его помещают во вспомогательное вращающееся круговое поле. Теперь на чувствительный элемент воздействуют одновре15 менно два поля — измеряемое и измерительное вращающееся. При совпадении полей по направлению воздействие их на чувствительный элемент максимально, а при встречном их расположении — минимально.

20 Так как вектор вспомогателы ого поля непрерывно вращается, то выходной параметр чувствительного элемента модул ируется по закону, близкому к гармоническому.

Суммируя магнитные потенциалы изеряе25 мого поля Н, и вспомогательного поля Н„ получают выражение для напряженности результирующего поля

Нр: Но+H cos(z+(ot)

30 где ж — угловая скорость вращения поля Но, а — измеряемый угол.

387306

Р: kH kHO 1 + cos (х + сиг)

H оо

Предмет изобретения

Составитель Л. Устинова

Текред 3. Тараненко

Корректор Л. Новожилова

Редактор T. Иванова

Заказ 343773 Изд. № 974 Тираж 755 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Выходной параметр чувствительного элемента Р как функция внешнего поля оказывается промодулированным по гармоническому закону где Й вЂ” коэффициент пропорциональности.

Модулирующая несет информацию об угловом расположении датчика относительно поля и о величине последнего, а именно сдвиг фазы модулирующсй относительно фазы опорной синусоиды прямо пропорционален измеряемому углу., а амплитуда модулирующей прямо пропорциональна интенсивности поля.

Благодаря модуляции, осуществляемой в чувствительном элементе, усиление сигнала производится па его частоте. Это упрощает схему и способствует минимизации фазовых искажений при усилении.

Сведение измерения интенсивности и угла паправлепия постоянного магнитного поля к измерению переменного поля благоприятно сказывается в отношении помехозащищенности схемы, так как помеха в данном случае легко отфильтровывается от полезного сигнала (модулирующей).

Примером чувствительного элемента, рейгпрующего на скалярную величину поля, может служить кольцевой ферромагнитный сердечник с равномерно по окружности нанесенной измерительной обмоткой, возбуждаемой высокочастотным током. Благодаря совместному действию полей Н, и Н, дифференциальная магнитная проницаемость сердечника модулирустся по гармоническому закону.

10 Соответственно оказывается промодулированной индуктивность обмотки.

Способ измерения вектора магнитного поля, отличаюгггггйся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, чувствительный элемент, например ферромаг20 нитное кольцо с равномерно нанесенной обмоткой, реагирующий па скалярную величину поля, помещают, кроме измеряемого, в подмагннчивающее вращающееся поле и по сдвигу фаз между выходным сигналом, про25 модулированным по синусоидальному закону, и опорным сигналом судят о направлении вектора магнитного поля.