Преобразователь магнитной индукции в частоту

 

Союз Соввтсних

Социалистичвсних

Рвсяублин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву " (22) Заявлено 0401.80 (21) 2864223/18-21 с присоединением заявки М " (23) Приоритет(51}М. Кп.

6 01 и 33/02

3ЪеудеретеанныН комитет

СССР

IIo делам наабретеннй н етнрытнй

Опубликовано 3011.81.1 бюллетень я 44

Дата опубликования описания 30.11.81

А И Рудой и Э.А Бакай (72) Авторы изобретения

1(7l) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНОЙ ИНДУ1(ЦИИ

В ЧАСТОТУ

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователь магнитной индукции в частоту, содержащий пос" ледовательно соединенные фильтр нижних частот, управляемый генератор и смеситель, выход которого соединен с выходом устройства, генератор опор-. ной частоты, выход которого соединен со вторым входом смесителя, а также выпрямитель положительного полупериода напряжения, введены выпрями" тель отрицательного полупериода напряжений и сумматор, выход которого соединен со входом фильтра нижних частот, а входы - с выходами обоих выпрямителей, входы которых соединены с выходами управляемого генератора.

На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства, на фиг.2временные диаграммы работы устройства.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и, в частности,. к преобразователям типа "магнитная индукция-частота".

Известен .преобразователь "магнитная индукция-частота", содержащий каскадно соединенные. фильтр нижних . частот, управляемый генератор для воздействия на него измеряемой магнитной индукции, смеситель, выход кото" рого соединен с выходом устройства, генератор опорной частоты с выходом, соединенным со вторым входом смесите" ля, выпрямитель положительного полу" периода напряжения и шину питания постоянным напряжением fig.

Однако с .помощью этого преобразователя невозможно достигнуть нужной точности, что объясняется разными условиями эксплуатации сердечника, различием параметров и подверженностью сердечников трансформатора изменениям состояния под действием измеряемого магнитного поля. (53} УДК 621.317.44 (088. 8) 5

88593

Устройство содержит фильтр 1 нижних частот, состоящий из резистора 2, ; араллельна соединенного с ним кон"

;.еч атора 3, управляемый генератор 4, выполненный на основе схемы магнитопo!iуправодниковаго генератора Роера, .:брачный на транзисторах 5 и 6 о6мотках 7 8, 9 и 10 трансформатора, в качестве которого используется феррозонд с одним или двумя сердечник=-ми 11 и 12, смеситель 13. Генератор опорной частоты 14 выполнен аналогично управляемому генератору 4. ,Выпрямители положительного и отрица ",åëüíîã0 полупериодов напряжения 1с и ":6 выполнены в виде диодов I u

i8 и соединенных с ними конденсаторов 19 и 20, а сумматор 21 выполнен

ФЪ н=- операционном усилителе .

Устройство работает следующим

20 образом.

При наличии одиночного замкнутого или разомкнутого сердечника, внешнее маг-.итное поле приводит к появлению 2 широтно-импульсной модуляции колебания генератора 4 при неизменной |астоте, то есть па преобразованию (магнитное поле - интервал времени).

При включении напряжений питания схемы в силу неодинаковости характеристик транзисторов 5 и б ток коллектора cqÿого из них, например, .б, ока ;-:веется больше, чем ток другого.

::гда чапряиечие наводимое в перФ

З5 ви -.чой обмотке 7 трансформатора бу,. т способствовать увеличению тока тр:= чэистара 6 и уменьшению тока транзи,-. .:оа 5, что вызовет появление ча базовых (первичных) обмотках трансфор4О матopoe соответственно открывающего

=:-:nètàîùåão напряжения. Зто приводи.; к дальнейшему росту тока транзистора Ь и уменьшению тока транзистора 5, в результате транзистор б пол45 ностью открывается, а транзистор 5 закрывается, благодаря чему происхо-. дит насыщение и отсечка соответственно. За время, в течение которого транзи-..òoð б находится в режиме насыщения, происходит перемагничивание сердечника 11 трансформатора из состоя:-гия - В, в состояние + В, где В индукция, соответствующая насыщению сердечника, при этом на обмотке 7 трансформатора индукцируется ЗДС, 55 благодаря которой происходит перемагчичивание сердечника трансформатора в противоположном направлении.

9 4

При достижении сердечником 12 состояния + В ЗДС, наводимая в базовой (первичной) обмотке резко падает.

Ток транзистора 6 уменьшается. ЗДС наводимая в первичной обмотке трансформатора, также начинает уменьшаться, способствуя дальнейшему уменьшению тока транзистора 6 и увеличению тока транзистора 5. В результате лавинообразного процесса„ транзистор б закрывается, а транзистор 5 открывается, что приводит к изменению направлений перемагничивания сердечников 11 и 12 трансформаторов. Далее процессы в схеме повторяются. Действие измеряемого магнитного поля приводит к уменьшению времени перемагничивания сердечников 11 и 12, таким образом происходит увеличение рабочей частоты преобразователя. При изменении значения индукции измеряемого магнитного поля, изменится частота выходного сигнала управляемого генератора 4 и одновременно с этим произойдет смещение нулей линии этого напряжения за счет четных гармо(фиг. 2и), однако при неизменной температуре сумма напряжений, получаемых с помощью диодов 17 и 18 и конденсаторов 19 и 20, выпрямителей

15 и 16 останется также неизменной, что и должно наблюдаться при отсутствии возмущающих воздействий. Зто суммарное напряжение совместно с напряжением питания устройства через сумматор 21 и фильтр 1 нижних частот подводится ко входу генератора 4, что способствует стабилизации его начальной частоты, При изменении температуры или других возмущающих воздействий (дестабилизирующих факторов)суммарное напряжение на конденсаторах 19 и 20 также изменится вследствие изменения индукции насыщения в сердечниках 11 и 12 ферроэондов управляющего генератора 4 (фиг. 2б). Зто изменение через сумматор 21, собранный на операционном усилителе 22 фильтр 1, резистор 2 и конденсатор 3 - передают на вход управляемого генератора 4, что приводит к восстановлению требуемого значения начальной частоты управляемого генератора 4.

Закон переключения транзисторов мультивибратора,на основе которого собран управляемый магнитным полем генератор .4 показан на фиг. 2б. При прямоугольном законе перемагничива885939 6 ископаемых, например, с помощью спу тиноковых систем и в других областях позволит повысить точность преобразования магнитного поля и эквивалентный параметр " частоту, что повысит точность съема измеряемых параметров ориентировочно на 5-104.

Формула изобретения

5 ния индукция в сердечниках 11 и 12 феррозонда нарастает по линейному закону до уровня насыщения (фиг.2б) после чего дальнейший рост индукции не происходит, Во вторичной обмотке феррозонда индуктируется напряжение, показанное на фиг. 2в. Выпрямляя отдельно положительную полуволну (фиг. 2г), отрицательную полуволну (фиг. 2д), а затем суммируя их,получим о результирующее напряжение (фиг. 2е), которое через фильтр 1 подается для питания управляющего генератора 4, Если в результате воздействия дестабилизирующих факторов изменяется уро- д вень индукции насыщения, как изображе но пунктиром на фиг. 26, то вследст" вие этого изменится и суммарный сиг" нал(фиг. 2е), причем так, что при использовании его в качестве напряжения питания управляемого генератора 4 начальная частота его остается неизменной, что и нужно для исключения погрешности от температуры и других возмущающих воздействий. При отсутствии воз- и мущений под действием только магнитного поля произойдет смещение нулевой линии (фиг, 2и), при котором уровни положительного и отрицательного полупериодов станут неравными между собой, но сумма этих уровней сохранится.

Использование преобразователя

"магнитное поле - частота" при дефектоскопии в электросварке, литейном производстве, разведке полезных

Преобразователь магнитной индукции в частоту, содержащий последовательно соединенные фильтр нижних частот, управляемый генератор и смеситель, выход которого соединен с выходом устройства, генератор опорной частоты, выход которого соединенсо вторым входом смесителя, а также, выпрямитель положительного полупериа,да напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразователя в него введены выпрямитель отрицательного полупериода напряжений и сумматор, выход которого соединен со входом фильтра нижних частот, а входы - с выходами обоих выпрямителей, входы которых соединены с выходом управляемого генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Семенов H.È., Яковлев Н.И.

Цифровые феррозондовые магнитометры.

Л., "Энергия", 1978, с. 71-72.

885939

Опа

МоЕр

Ьол фиг. 2

Редактор И.Тыкей

Заказ 10537/67 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Ug е

Составитель Е.Данилина

Техред А.Бабинец Корректор Г.Решетник

Филиал flflfl "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4