Устройство для измерения направления вектора напряженности магнитного поля

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6lj Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.01.77(21) 2436060/18-21 с присоединением заявки ¹ (23} Приоритет— (Sll) М. Кл.

G 01 )2 33/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 250479, Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 280479 (53) УДК 621. 317.. ,44(088,8) P2) Авторы изобретения

В. И. Акулин и Г. В, Кленов (73) Заявитель

Воронежский политехнический институт (5 4 ) устРОЙстВО для измеРения нАп РАВлени я В ектО РА

НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение касается магнитных измерений. Оно может использоваться в геологораэведке, геофизике и в технике физического эксперимента.

Известны устройства для определения координатных углов вектора Я, выполненные на магнитомодуляционных элементах, содержащие два (или три) датчика, предназначенных для измерения ортогональных компонент вектора

Н, по величине которых с помощью известных операций определяют искомые координатные углы (1 1. Такие устройства чувствительны к колебаниям тока.

Недостатком устройс в является не- вв большой диапазон измерения.

Наиболее близко к предлагаемому изобретению устройство, содержащее фаэосдвигающий блок, ойорный генератор, магнитомодуляционный преобраэо- @ ватель, переключатель, двухканальный перестраиваемый усилитель и блок измерения фазового сдвига (2 j.

Недостаток этого устройстванебольшой диапазон измерений, И

Цель изобретения — расширение диапазона измерений.

Это достигается тем, что в устрой ство, содержащее фазосдвитающий блок>, последовательна соединенные опорный генератор, магнитомодуляционный преобразователь, переключатель, двухканальный перестраиваемый усилитель и блок измерения фазового сдвига, дополнительно введен блок коррекции фазы, выход которого соединен с управляющим входом двухканального перестраиваемого усилителя, а первый и второй выходы опорного генератора соединены с входами фазосдвнгающего блока,. выходы последнего связаны с третьим и четвертым входом магнитомодуляционного преобразователя, а магнитомодуляцнонный преобразователь выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных датчиков, каждый иэ которых снабжен двумя сигнальными обмотками, -соединенными попарно-последовательно с .обмотками другого датчика, при этом в одной паре сигнальные обмотки датчиков включены согласно, а в другой паре — встречно.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит магнитомодуляционный преобразователь 1, датчики

2 и 3 с локальным возбуждением, размещенные в базовой плоскости под углом 90, опорный генератор 4, фазосдвигающее устройство 5, сигнальФормула изобретения

1. Устройство для измерения направления вектора напряженности магнитного поля, содержащее фазосдвигающий блок, последовательно соединенные опорный генератор, магнитомодуляционный преобразователь, переключатель, дзухканальный перестраиваемый усилитель и блок измерения фазового сдвига, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него дополнительно введен блок коррекции фазы, выход которого соединен с управляющим входом двухканального перестраиваемого усилителя, а первый и второй выходы опорного генератора соединены с входами фаэосдвигающегося блока, выходы последнего связаны с третьим и четвертым входом магнитомодуляционного преобразователя.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что магнитомодуляционный преобразователь выполнен в виде двух взаимно перпендикулярных датчиков, каждый из которых снабжен двумя сигнальными обмотками, соединенными попарно-последовательно с обмотками другого датчика, при этом в одной паре сигнальные обмотки датчиков включены согласно, а в другой паре — встречно.

3 6584 ные обмотки 6, переключатель 7, двух канальный перестраиваемый усилитель

8, блок 9 коррекции фазы, блок 10 измерения фазового сдвига, обмотки 11 компенсации.

Устройство работает следующим образом. 5

При воздействии внешнего поля, изменяющегося по гармоническому закону с частотой Я, в сигнальных обмотках

6 датчиков 2 и 3 возникают ЭДС с частотами 2 43 1 Я (верхняя и нижняя 1О боковые составляющие в окрестности удвоенной частоты опорного генератора) . Амплгтуды этих ЭДС зависят от угла о вектора Н в базовой плоскости по законам синуса и косинуса, а их

Фазы сдвинуты на угол за счет

2 включения фазосдвигающего устройства между опорным генератором 4.и датчиком 3.

С учетом этого можно записать

Е, 6>СОЭе СОЭ(г +g)g

e e sin@. Ььп(2и+Я)1 где е и е — ЭДС верхней боковой составляющей в сигнальных обмотках

6 первого и второго датчиков соответ- 25 ственно.

При этом суммарный сигнал на выходе сигнальных обмоток, включенных согласно, равен

Е е1+е е сОьфи + 52/-g

Сигнал на выходе обмоток, включенных встречно, имеет фазу противоположного знака

Е е,-е =е соь((2и g)t+g 35

Сигналы Е Е в каналы перестраиваемого усилителя 8, настроенного на верхнюю боковую частоту 2 +Я и затем сравниваются по фазе в блоке 10 измерения фазового 40 сдвига. Измеряемый угол oL определяется как половина фазового сдвига, регистрируемого блоком 10.

Для устранения погрешности, обусловленной неидентичностью частотно- 45 фазовых характеристик каналов усилителя 8, предварительно выравнивают фазовые сдвиги, вносимые каналами усилителя на частоте измерений по-. приходящему сигналу. При этом переключатель 7 устанавливается в положение б, показанное на схеме пунктиром, и в оба канала усилителя 8 поступают синфаэные сигналы, создаваемые одной и той же ЭДС, С помощью блока 9 коррекции фазы фазовый сдвиг, регистрируемый блоком 10, сво дится к нулю. Затем переключатель 7 устанавливается в положение а для измерения угла оС .

В предлагаемом изобретении фазо- 60 сдвигающее устройство 5 включено не в цепь сигнала, а в цепь, возбуждения одного из датчиков ° Это позволяет устранить погрешность, обусловленную неравномерностью его фаэовой характеристики в полосе частот измерений, так как теперь оно работает на фиксированной частоте Q опорного генератора 4.

Для эффективного ослабления сигнала второй гармоники 2и3 в каналах усилителя 8, возникающего от воздействия постоянного магнитного поля

Земли на датчики 2 и 3, последние дополнительно снабжены обмотками 11 компенсации, В предлагаемом устройстве использование датчиков из феррита наиболее целесообразно, так как в отличие от пермаллоевых датчиков, они имеют более высокую граничную частоту возбуждения и, следовательно, позволяют реализовать более широкую полосу частот измерений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Афанасьев Ю. В. Ферроэонды

Л., Энергия, 1969, с. 143-144.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 220530, кл. 5 01 R 33/02, 08.10.66.

658477

Заказ 2049/40 Тираж 1089

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

113035 Москва E- 5 Ра ская наб.

Подписное

° 4 5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Воронина

Редакто Л. Г ебенникова Тех ед 3.Фанта Кор екто A. иценко