Устройство для измерения низкочастотных магнитных полей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф

1 I

/ г.%.

Ю" (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 071279 (21} 2849700/18-21 (53)М. КлЗ

О 01 и ЗЗ/00 с присоединением заявки ЙоГосударственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Прморитет—

{53) УДК б21. З17.7И (088.8).

Опубликовано 15Л081. Бюллетень ЙЯ 38

Дата опубликования опиСвимя 151081 (72) Авторы изобретения

Г.Б.Волобуев, В;И.Заец, С.A.Cáîåí, С.П.Сал ахни и A ° È.Àíàøêè, с

Опытно-конструкторское бюро Специального физического приборостроения при Воронежском политехническом институте (73) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ МАГНИТНЫХ

ПОЛЕЙ.

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть испольэо. вано для измерения ниэкочастотныХ магнитных полей при одновременном воздействии на устройство сильного постоянного магнитного поля.

Известны устройства, содержащие магнитомодуляционный датчик с обмотками компенсации, возбуждения и иЭмерительной, избйрательный усилитель, синхронно-фазовый детектор, генера:тор возбуждения, интегрирующее кС-зве но и усилитель постоянного тока:(1 ).

Такие устройства имеют значительное время установления. рабочего, ре- 15 жима при включении и при реэком Изменении внешнего магнитного поля.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для мэ- 20 мерения низкочастотных магнитных по. лей,содержащее магнитомодуляционный датчик с обмотками возбуждения, измерительной и компенсационной, генератор возбуждения, избирательный уси- 2э литель, синхронно-фазовый детектор, интегрирующее йС-звено, усилитель постоянного тока, коммутатор, дифференцирующий блок, одновибратор и источник питания 2 ). 30

Такое устройство осуществляет быструю компенсацию постоянного магнитного поля при включении. Однако при резком изменении постоянного магнитного поля, действующего на магнитомодуляционный датчик, которое возникает, .например, при его повороте илн при движении ферромагнитных масс в непосредственной близости от устройства, приращение магнитного поля компенсируется в течение длительного времени пропорционального постоянной времени интегрирующего Rc-звена, величина которой в случае приема низкочастотных полей значительна.

Время компенсации может существенно возрасти также эа счет того, что при больших перепадах магнитного поля напряжение на измерительной обмотке может ао много раз превысить уровень, прн котором в петле отрицательной обратной связи (магннтомодуляцнонный датчик, избирательный усилитель, синхронный детектор, усилитель постоянного тока) возникает ограничение сигнала. Прн этом в течение всего времени компенсации устройство лишено. способности принимать полезный сигнал, то есть оно неработоспособно.

873169

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Эта цель достигается тем, что устройство, содержащее магнитомодулюционнйй датчик," измерительная и компенсационная обмотки котоорого подключены к выходу устройства соответственно через синхронно-фазный детектор и через последовательно соединенные усилитель постоянного тока и резистор интегрирующего RC-звена, конденсатор которого одним выводом связан с выходом усилителя постоянного тока, а другим подключен к коммутатору, соединенному со входом усилителя постоянного тока, дополнительно снабжено последовательно соединенными с измерительной обмоткой амплитудным детектором, фильтром низких частот и компаратором, выход которо- . го соединен с управляющим входом коммутатора, последовательно соединенными источником опорного напряжения и рег улирующим блоком, выход которого соединен со вторым входом компаратора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения низкочастотных магнитных полей.

Устройство содержит магнитомодуляционный датчик 1 с измерительной обмоткой 2 и компенсационной обмоткой 3, синхронно-фазовый детектор 4, включенный между измерительной обмоткой 2 и выходом устройства, усилитель 5 постоянного тока, выход которого соединен с компенсационной обмоткой 3, а вход через резистор 6 интегрирующего RC-звена — с выходом устройства, конденсатор 7 интегрирующего RC-звена, включенный между выходом усилителя 5 постоянного тока и коммутатором 8, компаратор 9, один вход которого подключен через последовательно соединенные амплитудный детектор 10 и фильтр 11 низких частот к.,измерительной обмотке 2, а другой вход соединен через регулирующий блок 12 с источником 13 опорного напряжения, при этом выход компаратора 9 подключен к управляющему . входу коммутатора 8.

Устройство работает следующим образом.

При резком изменении внешнего постоянного магнитного поля на измерительной обмотке 2 образуется значительное по величине переменное напряжение, обусловленное действием на магнитомодуляционный датчик 1 нескомпенсированного постоянного магнитного поля. Это напряжение выпрямляется амплитудным детектором 10, постоянная составляющая выходного напряжения которого при любом направлении внешнего постоянного магнитного поля имеет одну и ту же полярность необходимую для переключения компаратора 9. Эта постоянная составляющая выделяется фильтром 11 низких частот и поступает на один вход компа- ратора 9. На другой вход компаратора 9 через регулирующий блок 12, определяющий уровень срабатывания компаратора 9, подается напряжение от источника 13 опорного напряжения.

При превышении постоянным напряжением на выходе фильтра 11 низких частот уровня срабатывания компаратора 9 на выходе последнего возникает управляющее напряжение. Уровень сраба.тывания компаратора 9 устанавливается равным напряжению, соответствующему началу ограничений в петле отрицательной обратной связи по постоянному полю. Управляющее напряжение на выходе компаратора 9 воздействует на коьакутатор 8, который отключает вывод конденсатора 7 от входа усилиЩ теля постоянного тока 5 и соединяет его с общим проводом. При этом происходит быстрая компенсация постоянного магнитного поля эа счет того, что интегрирующее RC-звено в цепи отрицательной обратной связи .образуется конденсатором 7 и малым входным сопротивлением усилителя 5 постоянного тока и его постоянная времени мала. В процессе компенсации конденсатор 7 заряжается до напряжения, необходимого для поддержания режима компенсации. Однако при таком режиме компенсации в области низких частот имеет. место сильный спад коэффициента преобразования за. счет того, что при малом значении постоян. ной времени интегрирующего RC-звена вводится глубокая отрицательная связь по переменному низкочастотному полю. После того, как постоянное поле, 40 действующее на датчик, уменьшится до величины, при которой произойдет обратное срабатывание компаратора 9, коммутатор 8 отключит вывод конденсатора 7 от общего провода и подключит

4 его но входу усилителя 5. При этом режим автокомпенсации сохранится эа счет того, что конденсатор 7 зарядился до соответствующего напряжения, и в то же время в области низ о ких частот устройство не имеет спада коэффициента преобразования. Таким образом, при резком изменении постоянного магнитного поля устройство быстро восстанавливает работоспособность.

Использование данного изобретения позволяет существенно повысить быстродействие устройства для измерения низкочастотных магнитных полей. Как показали испытания дейст60 вующего макета, при резком изменении внешнего постоянного магнитного поля время неработоспособности устройства ие превышает 0,1 с при нижней граничной частоте 10 Гц. Столь

65 высокое быстродействие позволяет

873169

Формула изобретения

15

Составитель Г.Семенова .

Техред Т.Маточка Корректор М.йароши

Редактор И.Нестерова

Заказ 9026/71 Тираж 735 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. использовать предлагаемое -устройство в приемниках низкочастотных маг- i нитных полей в случаях, когда требуется высокая степень непрерывности процесса измерения.

Устройство для измерения низкочастотных магнитных полей, содержа-. щее магнитомодуляционный датчик, измерительная и компенсационная обмотки которого подключены к выходу устройства соответственно через синхронно-фазовый детектор и через последовательно соединенные -усилитель постоянного тока и резистор интегрирующего RC-звена, конденсатор которого одним выводом связан с выходом усилителя постоянного тока, а другим подключен к коммутатору, соединенному со входом усилителя постоянного тока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыае-. ния быстродействия, оно дополнительно снабжено последовательно соединенными с измерительной обмоткой амплитудным детектором, фильтром низких частот и компаратором, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, последовательно соединенными источником опорного напряжения и регулирующим блоком, выход которого соединен со вторым входом компаратора.

Источники информации принятые во -внимание при экспертизе

1„ Беличенко A.È. Автокомпенсация постоянного магнитного поля при измерении слабых переменных магнитных полей. — Геофизическая аппарату ра. "Недра", вып. 28, 1966.с. 16-23.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2597190/18-21, кл. G 01 В 33/00,,1978. !