Магнитометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОИ:КОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ

СОЗФ2 COOOTCICIIX

C IIaIIIICWeeCWIIX

Рвспублик,1>873170

{61) Дополнительное к ает. сеид-ву

) (22) Заявлено 04.12.79 (2t) 2846808/18-21 (53)М. Кл

G 01 R. 33/02 с присоединением заявки МГесударстеенный комитет

СССР не делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,1081. Бюллетень N9 38 (53) УДК 621. 317. . 757 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 10. 81

/-В.В. Афанасьев, Ю.С. Бедов, В.Д.. КфбенкО

В.С. Мирошниченко и Ю.П. Обоишев (72) Авторы изобретения

l

I (7! ) Заявитель (54) МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к электро измерительной технике и предназначе- ° но, в частности, для измерения магнитной индукции (напряженности) постоянного магнитного поля, и можеъ бЫть использовано в геофизике,приборостроении, электро- и радиотехнихе, машиностроении, медицине и других областях народного хозяйства.

Известны феррозондовые,магнйтометры, состоящие иэ генератора возбуждения (с удвоителем частоты), феррозонда, полосового усилителя, регистрирующего прйбора, причем генератор возбуждения подключен к ферроэонду (обмотке воэбуждения),а вы ход феррозонда (индикаторная обмотка) через полосовой усилитель, синхронный детектор и регистрирующий при« бор подключен к другому входу ферро- 20 зонда (обмотке обратной свяЗи) Щ.

Однако магнитометры с отрицатель ной обратной связью по измеряемой постоянной магнитной индукции (на-. пряженности) имеют низкую помехоустойчивость по отношению к помехам . полевого характера, т.е. отношение сигнал-помеха на входе синхронного детектора в магнитометрах с обратной связью меньше, чем в магнитометрах Р0 беэ отрицательной. обратной связи.Для . сохранения необходимого (нормированного) значения выходного сигнала синхронного детектора {входного сигнала регистрирующего прибора) при использовании отрицательной обратной связи необходимо пропорциднально увеличивать коэффициент передачи узлов прямой цепи (феррозонда, полосового усилителя и синхролного детектора). В связи с тем, что обратная связь существует только по полезному сигналу, а по помехе отсутствует, то происходит перегрузка полосового усилителя и, как следствие,появление ложного сигнала, т.е. погрешность в измерении.

Наиболее, близкими по технической сущности являются ферроэондовые магнитометры, состоящие из генератора возбуждения, ферроэонда, полосового усилителя, синхронногь детектора, регистрирующего прибора, причем генератор возбуждения подключен к феррозонду (обмотке возбуждения), а выход феррозонда (индикаторная обмотка) через полосовой усилитель и синхронный детектор подключен к регистрирующему прибору (т.е. магнитометры без

Отрицательной обратной связи) E2) .

873170

Однако магнитометры беэ отрицательной обратной связи имеют меньший диапазон линейности амплитудной характеристики, так как на феррозонд воздействует не разность измеряемого и компенсационного магнитных полей, а только измеряемая постоянная магнитная индукция (напряженность), т.е. феррозонд работает при больших значениях магнитной индукции (напряженности), что и ограничивает диапазон линейности.

Целью изобретения является расширение диапазона линейности.

Эта цель достигается тем, что в магнитометр, содержащий последовательно соединенные ферроэонд и усилитель, генератор возбуждения,один выход которого соединен со входом феррозонда, а другой выход — со входом синхронного детектора, выход которого соединен с регистрирующим при- 20 бором, дополнительно внедены последовательно соединенные пороговый элемент, блок управления и управляющая фазосдвигающая цепь, второй вход которой подключен к выходу усилителя, 5 выход управляющей фазосднигающей цепи соединен с синхронным детектором, а выход порогового элемента — с выходом феррозонда.

На чертеже изображена функциональ- о ная схема устройства.

Магнитометр содержит генератор 1 возбуждения, подключенный к феррозонду 2, причем выход феррозонда 2 через полосовой усилитель .3 и упранляющую фазосдвигающую цепь 4 подключен ко входу синхронного детектора 5, и одновременно выход феррозонда 2 через пороговый элемент 6 и блок 7 управления (например, набор ключей) подключен к управляющей 40 фаэосдвигающей цепи 4. Второй нход синхронного детектора 5 подключен к генератору 1 возбуждения, а выход к регистрирующему прибору 8.

Работа. предлагаемого феррозондо- 4 ного магнитометра состоит в следующем.

На феррозонд 2, возбуждаемый синусоидальны.> током > от генератора

1 возбУждения, воздействует измеряемая постоянная магнитная индукция (напряженность) В (Нр). Выходное напряжение U> феррозочда 2, пропорциональное измеряемой магнитной индукции Вц(Н>), подается на полосовой усилитель 3. Выделенное из напряжения 55

U полосовым усилителем,3 напряженйе второй гармоники частоты возбуждения 0,» »(4»> +д) подается на управляющую фаэосдвигающую цепь 4 и в зависимости от режима ее работы по- 6(» лучает необходимый фазовый сдвиг

U . siи(4Гf с +DL+u:). Через управляющую

gc фазосднигающую цепь 4 напряжение второи гармоники подается на синхронный д тектор 5, преобразуется в постоян- g5 ное напряжение О,> и регистрируется регистрирующим прибором 8. Величина начального сдвига фазы напряжения второй гармоники U g s i n (4ХГ с+ 4+У), управляемой фаэосдвигающей цепью, обусловлена необходимым расширением диапазона линейности. Одновременно выходное напряжение U ферроэокда 2, пропорциональное измеряемой магнитной индукции, поступает на пороговый элемент 6. В зависимости от,уровня выходного сигнала U> феррозонда 2 пороговый элемент 6 может принимать два различных состояния. При малом уровня напряжения 0< выходной сигнал 0„ порогового элемента 6 равен нулю. Параметры управляющей фазосдвигающей цепи 4 выбираются таким образом, чтобы фазовый сдвиг между полезным сигналом на выходе полосового усилителя U sin(4ТГ +с() и опорным напряжением U < синхронного детектора 5 был отличен от нуля, т.е. равен углу Ч (Ugq s i n (4Т Г + +4) ) .

Этим обеспечивается хотя и не максимальный коэффициент передачи синхронного детектора, но близкий к нему. Таким образом, работа предлагаемого устройства при малом уронне напряжения U не отличается от известных.

При большом уровне сигнала 0 в конце диапазона линейности пороговый элемент 6 срабатывает, и его выходной сигнал U„ пропорционален его входному сигйалу U . Выходной сигнал порогового устройства U воздействует на параметры управляющей фазосдвигающей цепи 4 через блок 7 управления посредством управляющего напряжения 0,В зависимости от уровня

М напряжения U> фазовый сдвиг между полезным сигналом на выходе полосового усилителя U s i n (4Л f с+> ) и опорным напряжением синхронного детектора U уменьшается. Уменьшение фазового сдвига обеспечивает увеличение коэффициента передачи синхронного детектора 5, компенсируя тем самым уменьшение коэффициента передачи феррозонда 2 и расширяя диапазон линейности всего устройства.

Таким образом, данный магнитометр беэ отрицательной обратной связи, обеспечивая необходимое расширение диапазона линейности, одновреМоННо обладает повышенной помехоустойчивостью и по отношению к помехам полевого. характера, т.е. обладает положительными качествами „магнитометрон без отрицательной обратной связи и магнитометров с Отрицательнои обратной связью.

Формула изобретении

Магнитом:тр, -содержащии последовательно соединенные. ферра .оид и усили873170

Составитель Г;Семенова

Техред М. Гол инка Корректор Г. Назарова

Редактор И. Нестерова

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9027/72

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 тель, генератор возбуждения, один выход которого соединен со входом ферроэонда, а другой выход - со входом синхронного детектора, выход которого соединен с регистрирующим прибором, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона линейности, в него дополнительно введены последовательно соединенные пороговый элемент, блок управления и управляющая фаэосдвигающая цепь, второй вход которой подключен к вы-ходу усилителя, выход управляющей фазосдвигающей цепи соединен с синхронным детектором, а вход порогового элемента — с выходом феррозонда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Афанасьев Ю.В. Ферроэонды. Л., ."Энергия", 1969, с. 121, 128.

2. Там же, с.10, рис. 26.