Магнитомодуляционный датчик

 

патент„

С*

О П И С А НИ ЕСоюз Советских

Социалистических

Реслублик

<>789924

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCNOMY СВИДИтаЛЬСтВМ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 26. 04. 79 (21) 2757999/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 23.1280. Бюллетень ¹ 47 (51)М. Кл.

С 01 R 33/00 01 V 3/00

Государственный комитет

СССР оо делан изобретений и открыти и (53) УДК 6 21. 317 .

44 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 12. 80 (72) Автор изобретения

Э. А. Мельников

Курский политехнический институт (71) Заявитель (54) МАГНИТОМОДУЛЯЦИОННЫЯ ДАТЧИК

Магнитомодуляционный датчик относится к измерительной технике и предназначен для преобразования напряженности слабых постоянных и переменных магнитных полей в электрический сигнал, он может быть использован для измерения слабых магнитных полей в геофизике, геологии и других областях науки и техники.

Известен магнитомодуляционный датчик, содержащий ферритовые стерж ни, магнитосвязанные через замкнутый кольцевой ферритовый сердечник

all,.

Однако данному устройству свойственны следующие недостатки: высокий уровень шумов и помех, а также, большая мощность, потребляемая моцулятором.

Известен датчик, представляющий ,,собой два неперемагничивающихся ферритювых стержня с приемными обмотками, связанных между собой посредством магнитного модулятора, который представляет собой кольцо с обмоткой возбуждения с двумя диаметрально противоположными сквозными отверстиями, прорезанными в образующей поверхности кольца. Прорезь имеет прямоугольную форму с широкими стенками,. параллельными торцовой поверхности кольца (2).

Это устройство имеет высокую индуктивность обмотки возбуждения, 5 выполненной в виде тороидальной обмотки на кольце, что требует повышенного выходного напряжения генератора возбуждения, также относительно высокий уровень шумов пере10 магничивания, как Наркгаузена, так и модуляционных.

Дель изобретения - повышение чувствительности и снижение потребляемой мощности.

g5 С этой целью магнитомодуляционный датчик, содержащий ферромагнитное кольцо-модулятор с обмоткой возбуждения и магнитосвязанные через кольцо-модулятор ферромагнитные стержни-концентраторы с приемными обмотками, снабжен двумя кольцевыми постоянными магнитами, каждый из которых расположен с торцовой стороны кольца-модулятора перпендику25 лярно продольной оси датчика, а в кольце-модуляторе выполнено h щелевых отверстий в радиальных направлениях, через которые проходит обмотка возбуждения, выполненная

Зр в виде ленточного проводника.

709924

На фиг. 1 изображена конструкция магнитомодуляционного датчика на фиг. 2 — конструкция модуляторного кольца, на фиг. 3 — распределение магнитных потоков вокруг отверстий модуляторного кольца; на фиг. 4 распределение магнитных потоков в датчике.

Магнитомодуляционный датчик состоит из двух неперемагничивающихся стержней-концентраторов 1, на которых расположены приемные обмотки.

Стержни-концентраторы 1 внутренними кольцами входят в центральные отверстия переходных ферритовых контактных колец 3. Контактные кольца 3 входят во внутрен»ее отверстие кольца-модулятора 4 с расположенной на нем обмоткой 5 возбуждения. С двух сторон к кольцу-модулятору 4 примыкают два кольцевых постоянных магнита 6. Между контактными кольцами

3 располагается экранирующий диск

7 из немагнитного металла. Кольцомодулятор 4 имеет радиальные щелевые отверстия 8 (фиг. 2) . В эти отверстия проходит обмотка 5 возбуждения, представляющая собой ленту из сплава с высокой проводимостью

Через одно отверстие лента входит внутрь кольца, а через соседнее выходит. Участки 9 кольца модулятора являются модуляторными промежутками. как коэффициент преобразования датчика пропорционален Й . Таким образом выигрыш в отношении сигнал/модуляторный шум пропорционален -Я . Несмотря на наличие многих изгибов об$ мотка возбуждения по существу является одним витком и имеет значительно меньшее реактивное сопротивление, чем многовитковая обмотка возбуждения, что требует значительно мень р шего напряжения генератора возбуждения, а следовательно, и меньшей мощности, потребляемой последним. На фиг. 4 перемагничиваемые участки кольца-модулятора 4 обозначены штриховкой. Пунктиром показан магнитный поток сигнала Ф, проходящий по неперемагничивающимся стержням-концентраторам 1, переходным кольцам

3, кольцу-модулятору 4 и через перемагничивающиеся .модуляторные про20 межутки 9, заштрихованные на фиг. 4.

Постоянные магнитный поток подмагничивания Фп, обеспечивающий перевод материала модуляторных промежутков. в режим несимметричного частного цикла, обозначен штрих-пунктирной линией. Обусловленный кольцевыми постоянными магнитами б с осевым направлением намагниченности, он проходит через кольцо-модулятор 4, замыкаясь через воздух или специальный магнитопровод (на чертеже не показан ) . При протекании переРаботает датчик следующим обра- менного тока через обмотки возбуж- дения он создает магнитный поток

-эом.

3$ с частотой Возбуждения Ф, направПри протекании переменного тока ленный вдоль продольной оси датчика, через обмотку 5 возбуждения вокруг обозначенный точками. Для исключения участков обмотки, находящихся в от- его прохождения в концентраторы и верстиях 8, в материале модулятора создания им помех приемной катушке образуются магнитные поля возбУждения внутри кольца-модулятора пергендипоказанные на -фиг, 3 пунктирными 40 кулярно оси расположен экранирующий стрелками. Точками в окружностях диск 7, Возбуждаемые потоком Фр обозначен ток возбуждения, текУщий вихревые токи в диске создают лоток в одну сторону относительно образую- протовоположного направления и лик,щей поверхности кольца-модулятора 4, видируют поток Ф в стержнях-конкрестиками †ток, текущий в противо- 4$ центраторах. . положную сторону. Как видно на фиг.

3, в каждом модуляторном промежутке

9 магнитные потоки, образованные формула изобретения двумя соседними участками обмотки 5, складываются, обРазУя сУммаРный поток >О Магнитомодуляционный датчик, совозбуждения в модуляторном промежут- держащий ферромагнитное кольцо-моф обозначенный сплошной стрел- дулятор с обмоткой возбуждения и кой. На фиг. 3 видно также, что по- магнитосвязанные через кольцо-модутоки возбуждения в соседних промежут- лятор ферромагнитные стержни-конках, направ

Ф направлены в противоположные центраторы с приемными обмотками, $$ стороны. то прив отличающийся тем, что, в соседних модуля дуляторных промежутках .с целью повышения чувствительности направлены в про противоположные сторо- и снижения потребляемой мощности, ны потоки шумов Баркгауэена, что в Он снабжен двумя кольцевыми постоянэначительно ной степени снижает общий ными магнитами, каждый из которых у ов датчика ПосколькУ 6{) расположен с торцовой стороны кольмодуляторные шумы ные шумы в соседних моду- ца-модулятора перпендикулярно про,ляторных промеж ромежутках не коррелированы, дольной оси датчика, а в кольце-мо то общи уровень модуляторных шумов дуляторе выполнено и f åëåâûõ отверстий в радиальных направлениях, модуляторных проме ных промежутков в то вРемя 65 через которые проходит обмотка возI

789924

d фиаg

Фуа б буждения, выполненная в виде ленточного проводника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

/

I

4 у 41<

1. Авторское свидетельство СССР

Р 368560, G01 R 33/00, 1971.

2. Авторское свидетельотво СССР

9 468201, G 01 h 33/00, 1974.

8 У 8,9

4иа3

ВНИИХИ Заказ 9034/46

Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП"Патент", r.Óæãoðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4