Магнитометрический градиентометр

 

Союз Севетскнх

Социалистических

Р®спубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ КОМУ СВ ЕТИЛЬСТВУ

{ц847236 (61) Дополнительное к авт. свйд-ву—

@ м 3 (22) Зая,леио 20.12 77 (21) 2557038/18-21 с присоединением заявки Нов

G 01 и 33/02

Государственный комитет ссср но делам изобретений н открытн и (23) Приоритет—

Опубликовано 15.0781. Бюллетеиь No 26

Дата опубликования описания 15.07.81

Ж) НЖ 821.317.44 (088.8) (А, È. Êîðoëåâ, В.А. Мешков, И. Н. Ь ирзойн ".;::,:=,;; .,-" . (72) Авторы изобретения

7,: . . °" (!

f 1 2 -:.

I — (и П.-П.Шовгенев (71) Заявитель (54) МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ ГРАДИЕНТОМЕТР

Изобретение. предназначено для измерения градиента напряженностей постоянного и низкочастотного магнитного поля. Работа градиентометра основана на измерении двумя ферроэондовыми датчиками напряженностей магнитного поля и получение их разности.

Известен магнитометрический градиентометр, содержащий два автокомпенсатора магнитного поля, генератор возбуждения и индикатор (1)..

Однако данный градиентометр имеет недостаточную точность измерания.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем увеличения стабильности коэффициента преобразования ферроэондовых датчиков.

Цель достигается тем, что в градиентометре, содержащем два автокомпенсатора магнитного поля, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных с сигнальной обмоткой феррозондового датчика, широкополосного усилителя напряжения, синхронного детектора и усилителя постоянно-. го тока, генератор возбуждения, подключенный ко второму входу синхронных детекторов и блок индикации,. кажжый иэ автокомпенсаторов магнитного ! пОля снабжен элементом отрицательной обратной связи по полю и подключенным к ним общим-дифференциальным вычитателем-усилителем сигналов, выход которого -связан со входом блока индикации, а генератор возбуждения снабжен цепью; состоящей из дросселя, включенного последовательно с последовательно соединенными обмотками возбуждения феррозондовых датчиков, и конденсатора, включенного параллельно упомянутым обмоткам, при этом устройство удовлетворяет условию феррорезонанса токов i9 t (L + L ) 1 и условию резонанса .напряжении

C6 L, где Ю- циклическая час1

ОЬС тота воэ буждения, L, L <- индуктив ности обмоток возбуждения первого и второго феррозондового датчика соответственно, f - индуктивность дросселя, С вЂ” емкость конденсатора.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит ферроэондовые датчики 1 и 2, широкополосные усилителя 3 и- 4, синхронные детекторы 5 и 6, усилители 7 и 8 постоянного тока, дифференциальный вычитатель 9, генератор 10, через делитель часто847236 ты и усилитель 12 мощности, соединенный с дросселем 13 и конденсатором

14, элементы 15-1 и 15-2 отрицательной обратной связи по полю и блок 16 индикации, связанный с индикатором

17.

Емкость С конденсатора 14 выбрана такой величины, чтобы в контуре возбуждения, состоящем из конденсатора

14 и последовательно соединенных обмоток 18 и 19 возбуждения с индуктив- ностями Lg u L был параллельный феррорезонанс цепй (феррорезонанс токов) N C(Lg+ <) = 1, а последовательно с этим контуром включен дроссель 13 индуктивностью L,äàþùèé с конденсатором 14 последовательный резонанс цепи (резонанс напряжений) (g(, (QOC где 0U — - циклическая частота возбужде- 20 ния,которые за счет накопленного заря да на конденсаторе 14 в течение полупериода возбуждающего напряжения обеспечивают при малом среднем токе потребления большой ток разряда через 5 обмотки 18 и 19 за короткий промежу.ток времени в момент насыщения сер:дечников, Устройство работает следующим образом. 30

При наличии магнитного поля с сигнальной обмотки каждого из двух феррозондовых датчиков 1 и 2, расположенных на одной линии и разнесенных на 100 мм, на вход широкополосо- 35 ного усилителя 3(4) напряжения поступает сигнал частотой 2 f, пропорциональный величине магнитного поля в объеме каждого датчика. С выхода каждого широкополосного усилителя

3(4) напряжения сигнал подается на 4О синхронный детектор 5(6), а с выхода детектора сигнал приходит на вход усилителя 7 (8) постоянного тока.

С выхода каждого из двух усилителей 7(8) постоянного тока сигналы 45 подаются . в элементы 15-1 (15-2) отрицательной обратной связи по полю для компенсации внешнего поля и на входы вычитателя-усилителя 9 для получения сигнала ЬН, пропорционально- щ

ro величине разности полей 9Н = Н -Н4) от датчиков 1 и 2.

С выхода вычитателя-усилителя 9 сигнал подается на блок 16, с выхода которого поступает на индикатор 17.

Ввиду того, что внешнее магнитное поле всегда точно скомпенсировано элементами отрицательной обратной связи по полю и сердечники датчиков всегда находятся в нулевом поле, их коэффициенты преобразования не изме- 40 няются при измерении различных по величине градиентов поля.

С генератора 10 импульсы частоты

2f подаются на управление синхронными детекторами 5 (6) обеих схем 4$ автокомпенсации поля и на делитель

11 частоты, с выхода которого импульсы частотой f подаются на усилитель

12 мощности.

С выхода усилителя 12 мощности напряжение частотой f подается на обмотки возбуждения датчиков 1 и 2, параллельно которым включен конденсатор 14, а последовательно с этим контуром включен дроссель 13. Полученный при этом двойной резонанс (феррорезонанс токов и резонанс напряжений) в цепи возбуждения значительно ослабляет зависимость коэффициентов преобразования датчиков 1 и 2 от величины питающего напряжения, так как за счет резонанса напряжений повышаются потенциалы на конденсаторе 14 и дросселе 13, а за счет феррорезонанса токов накопленный в течение всего полупериода возбуждения, большой заряд на конденсаторе 14 разряжается через обмотки 18 и 19 с большими токами за короткий промежуток времени в момент насыщения сердечников, создавая большие поля возбуждения (до

1500 A/ì), слабо зависящие от величи— ны питающего напряжения при малом потреблении энергии на возбуждение.

Кроме того, за счет сильного поля возбуждения повышается стабильность

"Нуля" на выходе градиентометра, т.е. точность измерения градиента магнитного поля при измерении различных по величине градиентов поля и изменении величины питающих напряжений.

Формула изобретения

Магнитометрический градиентометр, содержащий два автокомпенсатора магнитного поля, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных с сигнальной обмоткой феррозондового датчика, широкополосного усилителя напряжения, синхронного детектора и усилителя постоянного тока, генератор возбуждения, подключенный ко второму входу синхронных детекторов и блок индикации, о т л и ч а — ю шийся тем, что, с целью повыщения точности измерения путем увелиМения стабильности коэффициента преобразования феррозондовых датчиков, каждый иэ автокомпенсаторов магнит, ного поля снабжен элементом отрицательной обратной связи по полю и подключенным к общим дифференциальным вычитателем-усилителем сигналов, выход которого связан со входом блока индикации, а генератор возбуждения снабжен цепью, состоящей из дросселя, включенного последовательно с последовательно соединенными обмотками ,,возбуждения феррозондовых датчиков, В и конденсатора, включенного паралле льно упомянутым обмоткам, при этом

847236 Составитель Е.Данилина

Редактор О.Персиянцева Техред М. Рейвес Корректор Л, Ив ан

Подписное

Заказ 5481/72 Тираж 732

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 устройство удовлетворяет условию феррореэонанса токов C (L + L ) 1

1 и условию резонанса напряжения (!=в

"5 QK где {Ф вЂ” циклическая частота возбуждения, L < L< индуктивности обмоток возбуждения первого и второго ферроэондового датчика соответственно

L — индуктивность дросселя, С вЂ” ем» кость конденсатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 2471656/21, С 01 R 33/02, 16.04.77 (прототип).