Устройство для измерения приращения потока магнитной индукции

 

О П И С А Н И Е,789936

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетскик

Социалистическик

Респубпик (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 02.10.78(21) 2669306/18-21 (51) М. Кл.

G 01 R 33/02//

G 01 R 33/04 с присоединением заявки РЙ—

Гесударстеенный комитет (23) Приоритет— ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 23. 12.80.Бюллетень Ж4 7

Дата опубликования описания 26.12.80 (53) УДК621. .31 7.44 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

B. M СCиHд о0р о в, Ю. А. Незамаев и B. С. Плеханов

Новосибирский электротехнический институт (7l ) Заявитель

1»--(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЯ

ПОТОКА МАГНИТНОЙ ИНДУК(СИИ

Изобретение относится к технике измерения потока магнитной индукции и может использоваться, в частности, при измерении параметров и характеристик магнитных сердечников, в магнитных цифровых и анапоговых запоминающих устройствах.

Известны измеритепи приращения потока магнитной индукции сердечников методом импульсного считывания, содержащие генератор программы перемагничивающих

1О токов, схему стробирования и интегратор или фи пьтр нижних частот, соединенный с усилителем постоянного тока (1).

Недостатком таких измеритепей явпяет.

i5 ся малая чувствитепьность и низкое быстродейс твие.

Наиболее близкий предлагаемому измеритель содержит генератор программы перемагничивающих токов, схему стробирования, вкпючающую в себя бпок управления ключами и два ключа, один иэ которых нормально разомкнут и соединен с выход ной обмоткой исследуемого сердечника, а

2 второй нормально замкнут, фильтр нижних частот и усилитель постоянного тока 12).

Однако при понижении частоты входных импупьсов уменьшается чувствительность известного измерителя уменьшается, поскольку фильтр нижних частот обпадает частотназависимой характеристикой передачи, требуемая точность результата измерения может быть обеспечена только при определенном и достаточно большом количестве входных импупьсов. Это влечет эа собой снижение быстродействия. цепь изобретения — повышение чувст вительности и быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дпя измерения приращения потока магнитной индукции, содержащее генератор программы перемагничивающих токов и подкпюченный к его выходу блок стробирования, вкпючающий в себя бпок управления с двумя ключами, один из которых нормально разомкнут и соединен с выходной обмоткой сердечника, а второй нормапьно замкнут, введены интегра гор, 7899 удвоитель напряжения, два аналоговых элемента памяти и сумматор, причем выход блока стробирования соединен через интегратор с одним входом сумматора и через тот же интегратор, аналоговый элемент памяти и удвоитель напряжения - с другим входом сумматора, выход которого связан со входом второго аналогового элемента памяти, а BblKoll последнего — с Bblкодом всего устройства, причем управпяющие вкоды обоих элементов памяти присоединены к соответствующим выходам бпока управления ключами.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого измерителя прираще!

5 ния потока магнитной индукции; на фиг. 2нормированная спектральная ппотность шумов его измерительной части.

Измеритель содержит генератор 1 программы перемагничивающих токов (ГППТ), испытуемый сердечник 2, блок 3 управления ключами и аналоговыми элементами памяти (БУ), стробирующие ключи 4 и 5, интегратор 6, аналоговые элементы памяти (АЭП) 7 и 8, удвоитель 9 напряжения (УН), сумматор 10 и измеритель 11 напря;кения (И). Блок стробирования включает в себя блок 3 управления ключами

4 и 5 и аналоговыми элементами памяти

7 и 8, синхронизируемый от генератора

1 программы перемагничивающих токов, и два ключа 4 и 5, один из .которых (4) нормально разомкнут и служит дпя стробирования сигнала, поступающего с выходной обмотки исследуемого сердечника на

35 вкод интегратора, другой (5) нормально замкнут и служит для замыкания входа интегратора на нулевую шину.

Устройство работает следующим образом.

49

В режиме измерения генератор 1 вырабатывает программу импульсов, непрерывно поступающих на сердечник 2, с другого плеча генератора синхронизируется работа блока 3 управления ключами и ана$5 логовыми элементами памяти. Импупьсы тока, проходя через обмотку возбуждения сердечника 2, вызывают его перемагничивание. Одновременно на выкодной обмотке наводятся импульсы напряжения, воль-се50 кундные площади которых пропорциональны, приращениям потока магнитной индукции.

Измерение приращения потока магнитной индукции осуществляется по реакции сердечника на импульсы тока одной какой55 либо полярности. Выделение требуемых импульсов перемагничивания, поступающих на вход интегратора 6, осуществляется ключами 4 и 5, управляемых потенциапа36 ф ми с блока управления ключами. Процесс измерения в устройстве осуществляется в течение времени Т. Причем импульсы перемагничивания сердечника поступают на вход интегратора 6 только в течение половины этого времени, т. е. Т/2. Напряж ние на выходе интегратора в этот момент времени может быть записано как тя

0„= И0с() Ош()1с) uñ®ñ t+ t uø(t)aa > ш где U<(t) — напряжение измеряемого сит нала; w (t) — напряжение шумов и дрейфа.

Аналоговый элемент 7 памяти, подключенный к выходу интегратора 6, по сигна пу с блока 3 управления запоминает это напряжение. В течение следующего времени, т. е. от Т/2 до Т, токи, перемагничивающие сердечник, не поступают, и напряжение на выходе интегратора 6 в момент времени Т можно записать как

Т)2 Т)2 Т

О ®сН+I цш Юс + I (ш (И : о о т)2

Это напряжение поступает на вычитающий вход сумматора 10. На суммирующий вход сумматора 10 через удвоитель

9 поступает напряжение с выхода аналогового элемента 7 памяти. Таким образом, напряжение на выходе сумматора в момент времени Т равно

ТР тр Т о -20„-U = о Жж- о (<}at-Jg (q)d< о о тр и по сигналу с блока 3 управления запоминается вторым аналоговым элементом

8 памяти, поступая затем на выход всего устройства. Таким образом, на выходе присутствует составляющая. обусловленная шумами и дрейфом Од, т(2 т

u =Ju t,)dt-Ju .(de, О т)2

Очевидно, что величина Од зависит от частоты и фазы гармонических составляющих U (t)

Для определения нормированной спект ральной плотности шумов предлагаемого устройства будем считать, что

0Ш ()=0051 ((Ut,+ Ч), тогда

Считая с случайной величиной, равномерно распределенной от 0 до 2 I/

7899 по Ч

5 цг опРеделяем дг „1, усредненное г ставпяющую погрешности, обусповпениой шумами и дрейфом элементов иэмеритепьной части устройства.

Таким образом, измеритель прираще,ния потока магнитной индукпии обладает более высокими чувствительностью и бысг» родействием, что дает возможность применения измерителя в более быстродействующих устройствах.

g() = - — Л2(ъ+со5ж -4cosw - .

Ш 7 2

Полученная нормирован ная спектральная плотность шумов дпя спучайно распре1S деленной величины Ч от 0 до 2 изображена на фиг. 2.

Аналогичная характеристика для фильтра нижних, частот, используемого в известном устройстве, имеет коэффициент передачи в области низких частот, равный 1, и ю затем бопее ипи менее быстро, в завис мости от порядка фипьтра, спадает до нуля. Иэ сравнения этих характеристик видно, что уровень помех на выходе устрой25 ства значительно ниже, т. е. выше чувствительность.

Известно также, что обеспечение высокой точности при использовании фильтра нижних частот первого порядка требует нескольких сотен перемагничивающих импульсов,. т. е. длительного времени измерения, Уменьшение времени измерения в известном устройстве достигается путем повышения порядка фильтра нижних частот, т. е. путем эгачитепьного увепичения 35 спожности устройства. В предлагаемом устройстве в приниипе достаточно одного .импупьса, но дпя получения требуемой величины выходного напряжения измерение осуществляется в течение нескольких еди- 4О нии-десятков импульсов перемагничивания.

Использование интегратора, удвоителя напряжения, аналоговых элементов памяти и сумматора. позволяет уменьшить соФормула изобретения

Устройство для измерения приращения потока магнитной индукции, содержащее генератор программы перемагничивающих токов и подключенный к его выходу блок стробирования, включающий в себя блок управления с двумя ключами, один из которых нормально разомкнут и соединен с выходной обмоткой сердечника, а второй нормально замкнут, о т и и ч а ю m е— е с я тем, что, с <елью повышения чувствительности и быстродействия, в него введены интегратор, удвоитель напряжения два аналоговых элемента памяти и сумматор, причем выход блока стробирования соединен через интегратор с одним входом сумматора и через тот же интегратор, аналоговый элемент памяти и удвоитель напряжения — с другим входом сумматора, выход которого связан со входом второго аналогового эпемента памяти, а выход последнего — с выходом всего устройства, причем управляющие входы обоих элементов памяти присоединены к соответствующим выходам блока управления ключами.

Ис точнихи информ а пии, принятые во внимание при экспертизе

1. Пирогов А. И., Шамаев Ю. М. Магнитные сердечники для устройств автоматики и вычислительной техники. М., 1973, с. 1 75- 1 76 °

2. Авторское свидетельство СССР

Ко. 222470, кп. H 03 K 13/20, 1968.

7В993В

Составитель E. данилина

Текред М.Рейвес Корректор Б. Бутяга

Редактор А. Маковская

Заказ 9035/47

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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