Аналого-цифровой преобразователь вариаций геомагнитного поля

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕПЛЬСТВУ (11, 57 5663 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23,06.76 (21) 2376697/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.10.77. Бюллетень М 37 (45) Дата опубликования описания 26.12.77 (51) М. Кл.

С, 06 J 1/00

Ст 0 1 V 3/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 550 380. 8(088.8) (72) Автор изобретения

В. И. Одинцов

Специальное конструкторское бюро физического приборостроения AH СССР (71) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

BAPHAHHA ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к магнитометрии и может быть использовано в устройствах для измерения магнитного поля Земли.

Известны устройства для измерения вариаций магнитного поля Земли (11, которые содержат кварцевый магнитный вариометр

Ь осветителем и фотоэлементом и низкочастот ный генератор периодических колебаний. Последний посредством электрического тока, подаваемого в отклоняющие кольца варио- щ метра, формирует синусоидальное магнитное поле с амплитудой, превышающей амплитуду измеряемых вариаций, направленное вдоль измеряемой компоненты поля.

Вследствие низкой точности генератора периодических колебаний измерение производится в момент компенсации поля в центре вариометра посредством цифрового измерительного прибора, замеряющего падение напряжения на резисторе, включенном в цепь отклоняющих колец. Необходимость периодической калибровки цифрового измерительного прибора создает неудобства в работе, особенно при работе прибора в труднодоступ-25 ных местах, а также снижает точность измерений, Указанные недостатки устранены в электроизмерительных приборах развертывающего преобразования, в которых формирование периодического развертывающего сигнала производится цифровым способом.

Известен аналого-цифровой преобразователь вариаций геомагнитного поля (21 развертывающего типа, содержащий магниточувствительный вариометр с осветителем, фотоэлементом и отклоняющей колечной системой, генератор импульсов с делителем частоты и счетчик импульсов с ключевой схемой. на входе, подключенные к выходам генератора импульсов и фотоэлемента. Устройство содержит преобразователь кода в напряжение, состоящий из ряда эталонных резисторов, подключенных к источнику эталонного напряжения, и ключевых элементов по числу разрядов преобразователя.

Недостатком устройства является зависимость точности преобразователя от его раз- . рядпости, а также выполнения ключевых элементов и подбора эталонных резисторов, при57 5 6Г13 чем с увеличением разрядности эти требования возрастают, Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Указанная цель достигается тем. что вел ложенный преобразователь дополнительно со держит второй делитель частоты схему выделения модуля фазы, цепь вычитания частот и управляемый источник опорного тока. При этом входы схемы выделения модуля фазы gg и пепи вычитания частот соединены с выходами первого и второго делителей частоты. Выход схемы выделения модуля фазы подключен к управляющему входу источника опорного тока, выход которого соединен со входом отклоняющей колечной системы, а выход цепи вычитания частот связан с установочным входом счетчика импульсов и управляющим входом ключевой схемы.

На фиг. 1 представлена блок-схема пред- Рй ложенного устройства; на фиг..2 — цепь вычитания частот и эпюры напряжений {индекс напряжения U соответствует номеру элемента схемы преобразователя), Аналого-цифровой преобразователь варна- 25 ций геомагнитного поля содержит магниточувствительный вариометр 1 с осветителем

2, фотоэлементом 3 и отклоняюшей колечной системой 4, генератор импульсов), 5 с первым 6 и вторым 7 делителями частоты, 30 схему З,выделения модуля фазы, выполненную на логическом элементе сложения по модулю два цепь 9 вычитания частот, управляемый источник 10 опорного тока, ключевую схему 11 и счетчик импульсов 12.

На входы первого 6 и второго 7 делителей частоты с выхода генератора импульсов

5 поступают импульсы частотой . С выхода делителей 6 и 7 импульсы с частотами . и поступают на входы цепи

f в-1

9 вычитания частот, выполненной, например, на основе Д -К-триггера, на выходе которой формируются импульсы с частотой развертки и длительностью, равной половине периода развертки (см. фиг, 2), На выходе схемы 8 выделения модуля фазы формируютУ ся импульсы частотой., длительность которых меняется по линейному закону с частотой развертки, Выходные импульсы схемы

8 поступают на управляюший вход источника 5О

10 опорного тока.

Выходные импульсы источника 10 опорного тока представляют собою импульсы тока постоянной амплитуды ., следующие с частотой ., длительность котор

55 рых меняется по линейному закону. Импульсы тока с выхода источника 10 подаются в отклоняющую колечную систему 4 вариометра 1. Вследствие того, что собственная частота f, вариометра много меньше часто.о ("И Z

f л вре я L возврата вариометра к нулевому положению

Нх и2 И С

Н, H - измеряемая величина вариаций

Х геомагнитного поля;

Н вЂ” амплитуда магнитного поля раз о вертки;

t7 — число импульсов, зафиксированное счетчиком, . де и-( и = — t = H H„-- Н „

И " Н " k..: где J -ток источника 10 опорного тока;

К вЂ” коэффициент преобразования тока в магнитное поле (постоянная отклоняющей колечной системы 4).

Я вЂ” выходной код.

Число и выбирается из условия получения необходимой разрешаюшей способности и частотных свойств вариометра.

Точность преобразования измеряемого магнитного поля в код N (число импульсов) определяется только стабильностью иснольты импульсов тока, вариометр выполняет роль интегратора для указанных импульсов. и к вариометру оказывается приложенным магнитное поле развертки, изменяющееся по линейному закону с частотой развертки . и амплитудой Н, Г

При нулевом значении поля развертки вариометр 1 отклоняется на некоторый угол, величина которого пропорциональна величине вариации измеряемого магнитного поля, C увеличением значения поля развертки, приложенного через отклоняющую колечную систему 4 к вариометру 1 в направлении, противоположном действию измеряемого поля, вариометр возвращается к нулевому положению. В момент равенства внешнего измеряемого поля и поля развертки луч света cn осветителя 2, отраженный зеркалом вариометра 1, пересекает плоскость фотоэлемента 3, формируя импульс сравнения, Ключевая схема 11, управляемая импульсами с выходов цепи 9 вычитания частот и фотоэлемента 3, пропускает на вход счетчика 12 импульсы от генератора 5, число которых пропорционально величине измеряемой вариации магнитного поля.

Соотношение между числом импульсов, зафиксированных счетчиком, и измеряемой величиной вариапий геомагнитного поля определяется следующим образом.

Период развертки Т равен:

575063 зуемого источника 10 онорчого тока. B данном устройстве отсутствук т прецизионные делители напряжения и набор ключевых элементов, что в значительной степени повышает точность преобразования. Устройство не требует калибровки в процессе работы. Кроме того, независимость выходного кода и о частоты генератора импульсов, в свою очепедь, повышает точность преобразования и снижает требования к используемому генера- 10 тору импульсов.

Устройство может быть выполнено на дискретных элементах цифровой вычислительной техники, что открывает возможности для изготовления устройства средствами мик- росхемотехники в виде единой интегральной микросхемы с повышенной степенью интеграции. формула изобретения

Аналого-цифровой преобразователь вариаций геомагниФного поля, содержа пий магниточувствительный вариометр с осветителем, фотоэлементом и отклоняющей колечной системой, генератор импульсов с делителем 25 частоты и счетчик импульсов с ключевой схемой на входе, подключенные к выходам генератора импульсов и фотоэлемента, о тл ичающийся тем, что, сцелью повышения точности преобразования, в него введены второй делитель частоты, схема ьыделення модуля фазы, цепь вычитания частот и управляемый источник опорного тока, причем входы схемы выделения модуля фазы и цепи вычитания частот соединены с выходами первого и второго делителей частоты, выход схемы выделения модуля фазы подключен к управляющему входу источника опоюного тока, выход которого соединен со входом отклоняющей колечной системы, а выход цепи вычитания частот связан с установочным входом счетчика импульсов и управляющим входом ключевой схемы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1. Авторское свидетельство N. 475096, . Q 01 × 3/00.

2. Сб. Цифровые электроизмерительные приборы под ред. В. М, Шляндина, М., Энергия, 197, с. 248-249.

575663

Составитель В. Майоршин

Редактор Т. Орловскаи Техред 3. Фанта Корректор, Е, Папп

Заказ 4037/35 Тираж 8 l8 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектнаи, 4

1

I

1 ( (!

1 !

t