Феоррозондовый магнитометр

 

Q 11 И С Д Н И Е 1щ72505!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.04.76 (21) 2343341/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 (51) М. Кл.з

G 01К 33/02

Государственный комитет (53) УДК 621.317.444 (088.8) по делам изобретений и открытии (45) Дата опубликования описания 30.03,80 (72) Авторы изобретения

И. А. Цысецкий, В. Л. Мальцев и И. Ф. Мазур

Центральное конструкторское бюро с опытным производством

AH Белорусской ССР (71) Заявитель (54) ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано в устройствах неразрушающего контроля качества термообр аботки, механических свойств структуры материалов и изделий из углеродистых сталей по градиенту поля остаточной намагниченности образца.

Известен феррозондовый магнитометр, содержащий феррозонд, высокочастотный генератор с буферным каскадом, возбуждаю- 10 щий контур, усилитель, синхродетектор, предназначенный для измерения градиента постоянного магнитного поля (1). К недостаткам этого устройства относится то, что измерительный диапазон ограничен свой- 15 ствами материала сердечника феррозонда (индукция насыщения) и устойчивость работы мала, так как линейность и чувствительность феррозонда зависят от тока подмагничивания, 20

Известен магнитометр, содержащий последовательно соединенные датчик, полосовой фильтр, фазочувствительный детектор и цепь отрицательной обратной связи, представляющую собой преобразователь выход- 25 ного напряжения фазочувствительного детектора в постоянный ток, выход которого подключен к датчику, а также измерительный прибор и генератор возбуждения, подключенный к датчику и фазочувствительно- ЗО му детектору, причем отрицательная обратная связь по постоянному току осуществляется подачей постоянного тока с анодов фазоипвертора через сопротивление на средний вывод обмоток возбуждения датчика и средний вывод обмотки трансформатора генератора возбуждения (2).

Недостатком устройства является значительная статическая ошибка измерения вследствие влияния тока компенсации на работу генератора. Кроме того, применение данного устройства ограничено областью слабых магнитных полей. При малых значениях измеряемых магнитных полей постоянная составляющая тока компенсации, протекающего по обмотке трансформатора генератора возбуждения, невелика. При измерении же больших магнитных полей потребуется постоянный ток компенсации, соизмеримый с током возбуждения датчиков.

Протекание постоянной составляющей в данном случае приведет к насыщению сердечника трансформатора возбуждения, искажению формы сигнала возбуждающего напряжения.

Целью изобретения является расширение измерительного диапазона и улучшение метрологических характеристик путем осуществления полной компенсации по измеряемому полю. Поставленная цель достигает725051

l5

55 ся тем, что в феррозондовом магнитометре, содержащем последовательно соединенные генератор возбуждения, феррозонд, полосовой фильтр, синхродетектор, цепь отрицательной обратной связи, включающую источник постоянного тока, элемент, регулирующий ток отрицательной обратной связи, измерительный прибор, следящую систему, включающую в себя нуль-орган, инвертор, ключи и интегрирующий конденсатор, выход синхродетектора подключен к входу следящей системы, выход которой соединен с одним из входов элемента, регулирующего ток отрицательной обратной связи, выход которого через измерительный прибор подключен к измерительной обмотке феррозонда.

На чертеже представлена блок-схема феррозондового магнитометра.

Устройство содержит генератор возбуждения 1, феррозонд 2, полосовой фильтр 3, синхродетектор 4, нуль-орган 5, например операционный усилитель с большим коэффициентом усиления по измеряемой величине, инвертор 6, разрядный ключ 7, интегрирующий конденсатор 8, зарядный ключ 9, источник постоянного тока 10, элемент, регулирующий ток отрицательной обратной связи 11, измерительный прибор 12. Причем нуль-орган, инвертор, ключи, интегрирующий конденсатор образуют следящую систему 13.

Феррозондовый магнитометр работает следующим образом.

Феррозонд 2, имеющий обмотку возбуждения и измерительные обмотки, расположенные на двух магнитопроводах из пермоллоя, возбуждается генератором возбуждения 1, имеющим два выхода на различных частотах f и fz.

Полярный сигнал второй гармоники выделяется полосовым фильтром и детектируется синхродетектором 4. Состояние выхода синхродетектора 4 определяется как величиной, так и фазой полезного сигнала второй гармоники. Сигнал на выходе синхродетектора 4 появляется лишь в том случае, когда величина напряженности измеряемого магнитного поля больше величины напряженности поля, создаваемого током отрицательной обратной связи в измерительных обмотках феррозонда. Во всех остальных случаях (отсутствие измеряемого поля, преобладание поля отрицательной обратной связи над измеряемым полем) сигнал на выходе синхродетектора отсутствует. Состояние выхода синхродетектора 4 при достаточной чувствительности нуль-органа 5 дискретируется в выходные сигналы «1» и «О», которые являются управляющими сигналами зарядного ключа 9 и через инвертор 6— разрядного ключа 7. В любом из состояний выхода нуль-органа 5 открыт один из клю- чей. При этом происходит заряд или разряд интегрирующего конденсатора 8, величина напряжения на котором определяет степень открытия элемента, регулирующего ток отрицательной обратной связи 11, а следовательно, величину компенсирующего магнитного поля, возникающего в измерительных обмотках феррозонда 2. Ток отрицательной обратной связи, протекающий через измерительные обмотки феррозонда, регистрируется измерительным прибором 12.

Питание феррозондового магнитометра осуществляется от источника постоянного тока 10.

Быстродействие феррозондового магнитометра определяется в основном параметрами измерительных обмоток феррозонда.

Так как материал магпитопровода феррозонда в режиме автокомпенсации измеряемого поля не насыщается даже при больших величинах измеряемых полей — это позволяет расширить измерительный диапазон феррозондового магнитометра. Кроме того, в феррозондовом магнитометре устранена зависимость линейности и чувствительности от тока намагничивания, что приводит к устойчивости работы всего устройства.

Формула изобретения

Феррозондовый магнитометр, содержащий последовательно соединенные генератор возбуждения, феррозонд, полосовой фильтр, синхродетектор, цепь отрицательной обратной связи, включающую источник постоянного тока, элемент, регулирующий ток отрицательной обратной связи, измеритель- ный прибор, следящую систему, включающую в себя нуль-орган, инвертор, ключи и интегрирующий конденсатор, отл ич а юшийся тем, что, с целью расширения измерительного диапазона и улучшения метрологических характеристик путем осуществления полной компенсации по измеряемому полю, выход синхродетектора подклю- чен к входу следящей системы, выход которой соединей с одним из входов элемента, регулирующего ток отрицательной обратной связи, выход которого через измерительный прибор подключен к измерительной обмотке феррозонда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 36368074, кл. G 01R

33/02, 25.01.72.

2. Авторское свидетельство СССР

М 123608, кл, G 01R 33/02, 26.01.59.

725051

131

I (L

Составитель А. Филатова

Техред В. Серякова

Редактор В. Левятов

Корректор 3. Тарасова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 147/18 Изд. № 218 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретсний и открытий

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