Магнитомодуляционный фазочувствительный нуль-орган

 

О Il И С А Н И Е (111415395

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТЕУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.03.74 (21) 2009040/26-21 с присоединением заявки №(51) М. Кл.

С- 01t 33/02 (23) Приоритет—

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 25 09.75Бюллетень № 35 (53) УДК 621.317 44 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.01 76 (72) Авторы изобретения

Н. М. Семенов и Н. И. Яковлев (71) Заявитель (54) МАГНИТОМОДУЛЯЦИОННЫЙ ФАЗОЧУВСТВИ ТЕЛЬНЫЙ

НУЛЬ-ОРГА Н

Изобретение относится к электроизмернтельной технике и может быть использовано при построении дискретных и аналоговых измерительных преобразователей сигналов постоянного тока и феррозондовых магнитометров с цифровым выходом.

Известны магнитомодуляционные нульорганы, используемые в дискретных преобразователях постоянного тока, в которых для увеличения чувствительности применя- 1р ют частотйо-избирательные фильтры.

Однако применение таких фильтров существенно снижает быстродействие нуль органа и преобразователя в целом. Кроме того, частотно-зависимые элементы необ- 15 ходимы в цепях полезного или опорного сигналов для рег „лировки и выбора фазовых соотношений, необходимых для нормальной работы выходного фазочувствительного детектора или элемента совпадения. 20

В нуль-органах с импульсным режимом возбуждения магнитомодуляционного элемента такая регулировка фазы осуществляется в канале усиления полезного сигнала, где он по форме близок к гармоническому 25 и при помощи частотнозависимых элементов его фазу удается регулировать во всем о необходимом диапазоне 0-360 .

Однако использование частотно-зависимых элементов в нуль-органе приводит не только к снижению его быстродействия, но и уменьшает стабильность нулевого уровня.

Целью изобретения является увеличение стабильности нулевого уровня и быстродействия.

Для этого нуль-орган снабжен включенными между усилителем и формирователем импульсов последовательно соединенными двухполупериодным выпрямителем и ограничител м сигнала по минимуму, а также двумя д, -входовыми логическими элементами И, включенными между триггерным делителем частоты и элементами совпадения фазочувствительного детектора, и -е вхо- ды которых соединены с противофазными выходами g -го триггера делителя частоты, остальные одноименные входы логических элементов И попарно соединены и подключены к выходам соответствующих (Ц вЂ” 1)-го триггера делителя частоты.

Изобретение пояснено чертежами.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема нуль-органа; на фиг. 2—

i временные диаграммы.

Магнитомодуляционный фазочувствительный нуль-орган содержит дифференциальный магнитомодуляционный элемент (ММЗ) 1 (магнитный модулятор или феррозонд),; имеющий обмотку возбуждения 2, управ- И ляющую обмотку 3 и измерительную обмотку 4. Для возбуждения ММЗ 1 к об,мотке возбуждения 2 присоединен выходной Q -й триггер Q- 5 последовательного триггерного делителя частоты 5. 15

Кроме того, нуль-орган содержит присоединенный к измерительной обмотке 4 усилитель 6, двухполупериодный выпрямитель 7, ограничитель сигнала по минимуму

8 и формирователь импульсов 9, подключенный к первым входам двухвходовых элементов совпадения 10 и ll, вторые входы, которых присоединены к выходам двух

К -входовых логических элементов И 12 и 13. При этом fL -е входы логических элементов 12 и 13 соединены с противофазными выходами Я-го триггера делителя частоты 5, а остальные попарно объединенные входы элементов 12 и 13 подключены к соответствующим { Я, — 1) -м выходам триггерного делителя частоты 5 (выходы триггеров 5-1 — 5 — { tl - 1 ) °

Нуль-орган работает следующим образом.

Будем считать, что в делителе частоты

5 используются четыре триггера.

В отсутствие измеряемого сигнала, т. е. тока 1 в управляющей обмотке 3 ММЭ 1 или магнитного поля Н „, действующего на феррозонд, остаточное напряжение О

40 на зажимах измерительной обмотки 4- и на выходе усилителя 6 состоит из нечетных гармоник частоты возбуждения.

Напряжение {.) . {см. фиг. 2, a) „об1 условленное неидентичностью полузлементов 45

ММЭ 1, является помехой. В известных нуль-органах зта помеха ослабляется при и омоши частот ноизбиратель ны х фильтров, выделяющих полезный сигнал второй гармоники и осуществляющих регулировку его 50 фазы. Результатом этого является снижение быстродействия нуль-органа и стабильности нулевого уровня при изменении частоты возбуждения и внешних условий.

В предложенном нуль-органе сигнал U 55

1 после выпрямления двухполупериодным выпрямителем 7 (см. фиг. 2, б) ограничивается на таком уровне U чтобы на выходе формирователя 9 отсутствовали импульсы 60, поступающие на первые входы элементов совпадения 10 и 11.

Следовательно на выходах элементов совпадения 10 и 11 также будут отсутствовать импульсы, сигнализирующие о срабатывании нуль-органа, а помеху удается ослабить без введения частотнозависимых элементов в цепь полезного сигнала.

B присутствии измеряемого сигнала (Т g О или Н Ф О) благодаря появлению х х сигнала четных гармоник выходное напря.жение ММЭ 1 становится несимметричным.

При этом в зависимости от знака измеряемого сигнала амплитуда положительных

I импульсов (увеличивается, а отрица1 тельных — уменьшается (см. фиг. 2, а, пунктирная линия) или наоборот. Так как при увеличении положительных импульсов () их амплитуда превышает уровень or/ раничения (, то на выходе ограничитеО ля,.по минимуму 8 появляется сйгнал, преобразуемый формирователем 9 в импульсы U, поступающие на первые вхо. ды элементов совпадения 10 и 11. На вторые входы элементов совпадения поступают с логических элементов И 12 и 13 импульсы опорного напряжения Q фаза

ОП или временное положение которых может устанавливаться без применения частотнозависимых фильтров. Для этого с g-го триггера делителя частоты 5 на вход логических элементов И 12 и 13 подаются противофазные прямоугольные импульсы

1.

U u U соответственно, а на попарно объединенные последующие входы логических элементов И 12 и 13 поступают прямоугольные импульсы с остальных Д вЂ” 1 триггеров делителя частоты 5 (см. фиг. 2, ж,з,и).

Таким образом, из временных диаграмм следует, что в присутствии измеряемого сигнала импульсы, поступающие с формирователя 9 на первые входы элементов совпадения 10 и 11, совпадают по времени с опор ными импульсами Ц, пропуска еоп1 мыми логическими элементами И 12 и 13.

Следовательно, в присутствии сигнала

: на выходе одного из элементов совпадения

10 или 11 появляются импульсы, сигнализирующие о срабатывании нуль-органа.

При изменении полярности измеряемого сигнала аналогичные импульсы появятся на выходе противоположного элемента совпадения. Таким образом, предложенньш нудив орган обладает т, е., различает

5 485395 фазовой чувствительностью„

f полярность измеряемого сигнала.

Регулировка начальной фазы или временного положения опорных импульсов (!

on может осуществляться в пределах их периода за счет соответствующей коммутации противофазных выходов триггеров делителя частоты 5, что не требует применения частотно-зависимых цепей, ухудшающих стабильность работы нуль-органа.

Так, если выходные имгульсы ! Ao— р мирователя 9 оказались сдвинутыми по фа е на Ag (см. фиг. 2, г, пунктирная кри- !5 вая), то неабходимь!й для нормальной работы нуль-органа фазовый сдвиг опор!гь!х импульсов U легко подобрать, подавая оп1 на входы логических элементов И 12 и 13 вместо напряжения противофазное

/ напряжение Q с противофазного выхоТ1 да того же самого триггера, Соответствун!щие этой фазе выходные импульсы оп1 25 логического элемента И 12 приведены на фиг. 2, н.

Лнг!логичньгм образом, подавая на входы логических элементов И 12 и 13 различные комбинации импульсов с синфаз!!ых ЗО или противофазных выходов триггеров делителя частоты 5, можно без применения фазосдвигаюших цепей регулировать фазу опорных импульсов во всем необходимом и диапазоне зна.-:ени; . ат 3, о 36!! дискрет . ными ступенями. Минимальное значение дискретного сд!:, ге. фазы !!р! регулировке равно Й г = градусов, 36Ñ

П р е g lv е .. и з о б в е т !! и

Магнитомодуляцнонный фазочувствитеJJ!" ный нуль-орган, содержащий маг нитомодуляционный элемент с генератором возбуждения на основе последовате .ьного триггерного делителя =.астаты, усипиГель и формирователь импульсов, соединеннь!й с входами элементов совпадения полезного и опорного сигналов фазочувствительного дстектора,отличаюnlийся тем, что, с целью увеличения стабильности нулевого уровня и быстродействия, он снабжен вкпючецными между усилителем и формирователем импульсов последовательно соединеннь!ми двухполупериодным выпрямителем и ограничителем сигнала по минимуму, атакже двумя l1 -входовыми логическими элементами И, включенными между триггерны!! делителем частоты и эпгментами совпадения фазочугствитепьног! детектора, !!-е входы которых саед!!нi н!! с противофазными выходами Д -го три!— г ера де и!тепя частоты, остал!.ные одно-именные входы логических элементов И напарно соединены и подклн!чены к вых!!д.:!м соответствующих (гг — 1) -х тригггеров делителя частоты, 485395

Составитель «! дииии»« ! едактоР A.Çèttüêoâñêèè 1 ехред 11.Õгаiееви! (о р р е к о р А .С л е=!! и и О В я

Закал 4/ ./

/0 .14 ра.-902 1!одинсное

1lll1l1lll1! l осударсгвениого комитета (:оке а Мииистрон (:((:P ио делам изобретеивй и открытий

Москва, 1!303й, Раугиская наб., 4

11рслирингне «!!аге1ггъ, Москва, Г-59, Iaf регкконская иай, 24