Устройство для моделирования задач электромагнитной индукции

 

1 й1) 57 %07

О П И С А Н И -Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сама Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.12.75 (21) 2300453/24 (51) М. Кл.- С 06G 7/48 с присоединением заявки №

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.77. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 14.09.77

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.333(088.8) (72) Авторы изобретения

И. П. Мороз, В. М. Кобзова и В. А. Федчишин (71) Заявитель

Львовский филиал математической физики Института математики

АН Украинской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАДАЧ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к аналоговому моделированию и предназначено для решения задач электромагнитной индукции.

Известно устроиство для моделирования задач электромагнитнои индукции, содержащее источник гармонических колебаний и проводящую среду, характеризующееся наличием сравнительно большой погрешности при раооте в широком диапазоне частот 1 . Из известных устройств наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее преобразователь частоты, один из входов которого подключен к стабилизатору, соединенному с гетеродином, а другой — через контакты реле к датчикам электромагнитного поля, приемно-регистрирующий блок и генератор с подключеннои к нему антенной )2J. Ь этом известном устройстве наблюдается дестабилизирующее влияние линии передачи напряжения гетеродина на коэффициент передачи измерительного зонда. Недостаточное согласование линии с нагрузкой, что практически всегда имеет место в широкой полосе частот (перекрытие частот ) 10 ), обуславливает стоячую волну в ней, а следовательно, изменение напряжения гетеродина на гетеродинном входе преобразователя частоты, которое приводит к изменению коэффициента передачи измерительного зонда. Кроме тото, в известных измерительных зондах для коммутации датчиков поля при измерении электрической и магнитной и составляющих используется ручной переключатель, что тормозит автоматизацию измерении и приводит к существенным погрешностям, поскольку точность измерении с и Н может оыть разнои. Особенно сильно проявляется эта погрешность при определении входного импеданса, т. е. отношения =" / .

Целью изооретения является повышение точности измерений и автоматизация моделирующей установки для исследования электродинамических процессов в проводящих средах. В описываемом устройстве это достигается тем, что в него введены дополнительный преобразователь частоты, ключевой элемент, выпрямитель, детектор, генератор частотномодулированного напряжения, развязывающие трансформаторы и реле времени, причем первыи выход программного датчика подклю20 чен к реле времени, а второй выход в через последовательно соединенные генератор частотно-модулированного напряжения и первый развязывающий трансформатор ко входам выпрямителя и детектора, выходы которых

25 подключены ко входам ключевого элемента, к выходу которого подсоединена обмотка реле, а выходы преобразователей частоты через второй и третий развязывающие трансформаторы соединены с одним контактом реле вре572807

15

20 мени, другие контакты которых подключены ко входам приемно-регистрирующего блока.

На чертеже приведена схема описываемого устройства.

Оно состоит из датчиков 1 электрического и магнитного поля, реле 2, ключевого элемента

3, частотного детектора 4, выпрямителя 5, двух преобразователей 6 и 7 частоты, стабилизатора 8 уровня напряжения гетеродина, развязывающих трансформаторов 9, 10, 11 и

12, генератора 13 частотно-модулированного напряжения, программного датчика 14, реле

15 времени, приемно-регистрирующего блока

16, тетеродина 17, генератора 18 высокой частоты и передающей антенной системы 19.

Первый выход программного датчика 14 подключен к реле 15, а второй выход — через последовательно соединенные генератор 13 частотно-модулированного напряжения и первый развязывающий трансформатор 9 ко входам выпрямителя 5 и детектора 4, выходы которых подключены ко входам ключевого элемента 3, к выходу которого подсоединена обмотка реле 2, а выходы преобразователей 6 и 7 частоты через второй и третий развязывающие трансформаторы 10 и 11 соединены с одним контактом реле 15 времени, другие контакты которых подключены ко входам приемно-регистрирующего блока 16.

Сигналы электрического и магнитного поля в диапазоне частот от 30 кГц до 15 мГц от датчиков 1, возбуждаемые передающей антенной системой 19 в области электролитической ванны, через контакты реле 2 поступают на входы преобразователей 6 и 7, где с помощью напряжения гетеродина 17, подаваемого от генератора через развязывающий трансформатор 12 и стабилизатор 8, преобразуются в промежуточную частоту, равную 4 кГц. Сигналы промежуточной частоты с выходов преобразователей через развязывающие трансформаторы 10 и 11 по линии передачи и контакты реле 15 времени поступают на приемно-регистрирующий блок 16.

Таким образом, передача электрической и магнитной составляющих осуществляется по отдельным измерительным каналам.

Реле 2 и реле 15 времени управляются синхронно от единого программного датчика 14, позволяющего коммутировать (менять местами) измерительные каналы. Поэтому после усреднения значений, зарегистрированных блоком 16, относительная погрешность измерения электрической и магнитной составляющих — одинакова. На реле 15 от датчика 14 питание поступает непосредственно в виде импульсов постоянного тока. На реле 2 из-за необходимости полной гальванической и ем25

55 костной развязки зонда от внешних приборов (в противном случае на сигнальных входах балансных преобразователей возникнет большая синфазная составляющая, наведенная в соединительных проводах) питание формируется путем выпрямления выпрямителем 5 частотно-модулируемого напряжения, поступаемого от генератора 13 через развязьвающий трансформатор 9. Частота генератора 13 (приблизительно 12 кГц) модулируется программным датчиком 14 с девиацией 200 Гц.

Частотный детектор 4 восстанавливает сигнал модуляции, которым через ключевой элемент

3 осуществляет управление реле 2.

Применение описываемого устройства позволяет повысить точность измерения путем усреднения измеряемых величин по двум каналам и стабилизации коэффициентов передачи преобразователей, так как наличие стабилизатора напряжения гетеродина на гетеродинных входах преобразователей устраняет влияние линии передачи при перестройке гетеродина в широкой частотной полосе.

Формула изобретения

Устройство для моделирования задач электромагнитной индукции, содержащее преобразователь частоты, один из входов которого подключен к стабилизатору, соединенному с гетеродином, а другой — через контакты реле к датчикам электромагнитного поля, приемнорегистрирующий блок и генератор с подключенной к нему антенной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в нето введены дополнительный преобразователь частоты, ключевой элемент, выпрямитель, детектор, генератор частотно-модулированного напряжения, развязывающие трансформаторы и реле времени, причем первый выход программного датчика подключен к реле времени, а второй выход в через последовательно соединенные генератор частотно-модулированного напряжения и первый .развязывающий трансформатор — ко входам выпрямителя и детектора, выходы которых подключены ко входам ключевого элемента, к выходу которого подсоединена обмотка реле, а выходы преобразователей частоты через второй и третий развязывающие трансформаторы соединены с одним контактом реле времени, другие контакты которых подключены ко входам приемно-регистрирующего блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР № 399883,,кл. G 06G 7/48, 1973.

2, Авторское свидетельство СССР № 329537, кл, G 06G 7/48, 1972.

572807

Составитель И. Загорбинина

Тсхред И. Михайлова

Редактор Л. Тюрина

Корректор О. Тюрина

Подпи.сное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1936/15 Изд. Ке 712 Тираж 818

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5