Магнитометр

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАNHЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«ii653591

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Завалено 04.1076 (21) 2408460/18-21 с присоединениеы заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано250379. Бюллетень,% 11

Дата опубликовании описания 250379 (51} М. Кл.

@01 Я 33/02

Государственный комите1

СССР по лелам иаобрегеиий и открытий (53) УДК 621. 317. .44 (088.8) (72} Авторы изобретения

Ю.С.Бедов, О.И.Глинская, Ю.П.Обоишев и С А Скородумов (5 4 ) МАГНИТОИЕТР

Изобретение касается злектроиэмерительной техники, в частности устройств для измерения напряженности переменного магнитного поля в широком диапазоне частот и может быть использовано в геофизике, космических исследованиях, в приборостроительной и машиностроительной промьпаленности, Известны магнитометры с ферроэондом, содержащие сердечик с измерительными обмотками и возбуждающей обмоткой, подключенной к генератору (11.

Недостатком этого магнитометра является низкий частотный диапазон.

Известны также комплексированные измерительные устройства, входящие в состав систем управления, содержащие два избирательных усилителя, выходы которых подключены к вычислительному блоку, который соединен с блоком регистрации (2), Недостаткой комплексированных измерительных устройств является невозможность компенсации внутренних помех измерителей.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является магнитометр, содержащий феррозонд с генератором возбуждения, иэбирателвйый усилитель, включенный на выходе феррозонда, фазочувствительный детектор, выходы которого соединены с генератором возбуждения и с выходом избирательного усилителя,и регистрирующее устройство (3).

Недостаток этого устройства низкий частотный диапазон и точность измерения, Цель изобретения - расширение частотного диапазона и увеличение точности

Это достигается тем, что в магнитометр,содержащий ферроэонд с генератором возбуждения, избирательный усилитель, включенный на выходе феррозои да, фазочувствительный детектор, входы которого соединены с генератором возбуждения и с выходом избирательного усилителя, и регистрирующее устройство, введены второй избирательный усилитель, подключенный к выходу ферроэонда, два апериодических звена и сумматор, входы которого подключены к выходу первого и второго апериодического звена, вход первого апериодического звена соединен с выходом фазочувствительного детектора, вход второго апериодического звена — с вы65359 ходом второго избирательного усилителя, а выход сумматора соединен с регистрирующим устройством.

На фиг,l приведена структурная схема устройства, "на фиг.2 показаны характеристики отдельных элементов системы и суммарная характеристика устройства, Устройство состоит из феррозонда 1, генератора 2 возбуждения высокой частоты, избирательного усилителя 3 по несущей частоте, фазочувствительного 10 детектора 4, апериодического звена 5,, избирательного усилителя б по сигналу, апериодического звена 7, двухвходового сумматора 8 и регистрирующего устройства 9. 15

Магнитометр работает следующим образом.

Феррозонд 1, возбуждаеьый генератором возбуждения высокой частоты 2, совместно с избирательным усилителем

3, фазочувствительным детектором 4 преобразуют в области низко-частотного поддиапазона напряженность переменного магнитного поля в напряжение, Дополнительно введенное апериодическое 5 звено 5, включенное последовательно

c,ôàço÷óâñTâèT ëüíûM детектором 4 ограничивает частотный диапазон выходного сигнала областью, в которой выходной сигнал пропорционален входному, и формирует амлитудно-частотную характеристику в низкочастотном поддиапазоие. Для формирования высокочастотного поддиапазона амплитудно-частотной характеристики магнитометра испольэуется дополнительная ветвь, состоящая из избирательного усилителя б и апериодического звена 7. Выходной сигнал феррозонда 1 дополнительно введенной ветвью преобразуется в напряжение,пропорциональное напряженности переменного маг-40, нитного поля в области высокочастотноГо поДДиапазана. Напряжение с выхода апериодических звеньев 5 и 7 поступает на двухвходовый сумматор 8, где происходит суммирование сигналов с последующей фиксацией регистрирующим устройством 9. На фиг,2а. изображена амплитудно-частотная характеристика первой ветви устройства (йизкочастот-: ный рабочий поддиапазон), .50

В диапазоне частот до 1/ Г обеспечена независимость амплитудно«час-: тотной характеристики от частоты Ж измеряемого магнитного поля, Начиная с частоты 1/ Г1, на характеристику я5 ветви начинает влиять апериодическое звено 5 с постоянной времени Х<, которое обеспечиВает наклон амплитудночастотной характеристики - 20 дБ/дек, В диапазоне частот до 1/ Гз (фиг,2б) наклон характеристики дополнительно введенной ветви устройства определяется пассивным индукционным преобразователем измерительной обмотки феррозонда 1 ° Выходное напряжение в этом случае пропорционально частоте и на- 65

1 4 пряженности измеряемого магнитного поля, что обеспечивает подъем характеристики дополнительной ветви

20 д /дек. В диапазоне частот до 1/Г характеристики усилителя б и апериодическогQ звена 7 можно считать частотно-независимыми. Так как коэффициент передачи апериодического звена 7 начиная с частоты 1/Г можно считать обратно пропорциональным частоте Ии то характеристика второй ветви в. диапазоне частот от 1/ Г до 1/Юэ (высокочастотный рабочий поддиапазон) не зависит от частоты, Для исключения влияния гармоник частоты возбуждения и подъема характеристики, обусловленного собственной резонансной частотой %o феррозонда, во-первых, частота 1/Г (где Г - эквивалентная посЪ з тоянная времени избирательного усилителяя 6 ) должна быт ь выбран а меньше во-вторых, частота возбуждения феррозонда должна превышать частоту

1/ Г, обеспечивая коэффициенты передач первой и второй ветвей магнитометра равными друг другу в диапазонах частот от 0 до 1/Т< и от 1/ до 1/ Г (т.е,коэффициент передачи первой ветви в диапазоне частот от

0 до 1/ Г должен быть равен коэффициенту передачи второй ветви в диапазоне частот от 1/ Г до 1/ Г }.

Выполняя равенство между гостоянными времени „ —, имеем суммарную характеристику магнитометра на выходе сумматора 8 независимую от час" тоты в диапазоне частот до 1/Г (фиг,2в) ° В области частоты сопряже» ния 1/ Г1 выходное напряжение сумматора 8, определяемое сигналами двух ветвей магнитометра, будет где K4,К. - коэффициенты передачи соответственно первой и второй ветвей в районе средней частоты каждого рабочего поддиапазона;

Н(juu) - напряженность измеряемого магнитного поля, Если принять коэффициент передачи сумматора по обоим входам равным 1, то,обеспечивая К =К К и „ = Г >

V=lc й(сЫ

Таким образом, использование магнитометра позволяет существенно расширить диапазон частот измеряемых магнитных попей, что обусловлено значительным снижением погрешности от неравномерности амйлитудно-частотной характеристики магнитометра.

Применение предлагаемого широкополосного феррозондового магнитометра позволяет обеспечйть линейность амплитудно-частотной характеристики в широком диапазоне частот (до сотен килогерц), т.е, расширить частотный,„

653591

Формула изобретения

Уиг. 1

Составитель Б,Коншин

Техред И.Асталош Корректор С.Шекмар

Редактор A.Шмелькин

Заказ 1285/34 Тираж 696 Подписное

ПЙЙИПИ Государственногс комитета СССР по..делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 диапазон измеряемых магнитных полей и увеличить точность измерения, Магнитометр, содержащий феррозонд с генератором возбуждения, избирательный усилительг включенный на выходе феррозонда, фазочувствительный детектор, входы которого соединены с генератором возбуждения и с выходом избирательного усилителя, и регистрирующее устройство, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и увеличения точности, в него введены второй избирательный усилитель, подключенный к второму выходу феррозонда, два апериодических звена и сумматор, входы которого подключены к выходу первого и второго апериодического звена, вход первого апериодического звена соединен с выходом фазочувствительного детектора, вход второго апериодического звена — с выходом второго из5 бирательного усилителя, а выход сумматора соединен с регистрирующим устройством.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе р 1. Чернышев E.Н., Чечурина Н.Г,, Чернышева И,В., Студенцов. Магнитные измерения, иэд-во комитета стандартовг М-1069, с.62 °

2, Гуткин Л.С, Пестряков B,Á., Типугин В.H. Радиоуправление Ю 5, Сов.радио, 1970, с,84 °

З,Технический паспорт и описание магнитометра Г 73.