Устройство для измерения параметров магнитного поля

 

(72) Авторы изобретеиия

Ю.Н. Бобков.и Б.М. Смирнов (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДРЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров магнитного поля (составляющих вектора магнитной индукции, пространственных производных вектора магнитной индукции и т.д.), например в геофизике для проведения магнитораэведочных работ, в медицине для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний, в промышленности для автоматизации производственных процессов и т.д.

Известно устройство для измерения параметров, магнитного поля, которое содержит ферромодуляционный преобразователь, удвоитель частоты, первый генератор, выходы которого подключены к первому входу ферромодуляционного преобразователя и ко входу удвоителя частоты, второй генератор, первый синхронный детектор, первый вход котсюос

ro подключен к выходу ферромодуляционного преобразователя, а второй вход - к выходу удвоителя частоты, модулятор, первый вход которого подключен к выходу первого синхронного детектора, а второй вход - к выходу второго генератора, фазовращатель, S вход которого подключен к выходу второго генератора, усилитель, второй синхронный детектор, первый вход которого подключен к выходу усилителя, а второй вход - к выходу фазовраща о теля. Кроме того, известное устройство содержит регистрирующий прибор, вход которого подключен к выходу второго синхронного детектора, и элемент отрицательной обратной связи, t5 вход которого подключен к выходу второго синхронного детектора, а выходко второму входу ферромодуляционного преобразователя.

Выход ферромодуляционного преоб" разователя подключен к фильтру (первому синхронному детектору), который пропускает синфазную составляющую

ЗДС второй гармоники и не пропускает,. как нечетные гармоники, так и квад901951 1 ратную составляющую ЗДС второй гармоники. Выходной сигнал с первого синхронного детектора преобразуется модулятором в переменный, усиливает- ется, детектируется и подается на регистрирующий прибор, s выходном сигнале известное устройство исключает погрешность, обусловленную влиянием нечетных гармоник и квадратурной составляющей ЭДС второй гармоники f1).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения параметров магнитного поля из"за дрейфа нуля первого синхронного детектора. Дрейф нуля первого синхронного детектора в виде медленно изменяющегося напряжения преобразуется модулятором в переменное напряжение, которое затем детектируется и поступает на регистрирующий прибор. Таким образом, дрейф нуля первого синхронного детектора регистрируется как полезный сигнал в магнитном поле.Следовательно, дрейф нуля ограничивает порог чувствительности известного устройства и тем самым снижает точность измерения параметров магнитного поля.

Цель изобретения — повышение точности измерения параметров магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения параметров магнитного поля, содержащее последовательно соединенные первый генератор, ферромодуляционный преобразователь, первый сийхронный детектор, усилитель, второй синхронный детектор и регистрирующий прибор, вход которого через элемент отрицательной обратной связи соединен со вторым входом ферромодуляционного преобразователя, снабжено вторым генератором и формирователем разностной. частоты, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго генераторов, при этом выход первого генератора подключен ко входу второго, а выход второго генератора — ко второму входу первого синхронного детектора, выход формирователя часто ты соединен со вторым входом второго синхронного детектора.

Применение формирователя разностной частоты в предлагаемом устройстве и такое включение его и первого синхронного детектора с первым и вторым генераторами, усилителем и вторым синхронным детектором ослабляет вли5

56 яние дрейфа нуля первого синхронного детектора на результат измерения параметров магнитного поля на два, и более порядка, что обеспечивает уменьшение порога чувствительности предлагаемого устройства, а следовательно, и повышение точности измерения.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения параметров магнитного поля.

Устройство содержит ферромодуляционный преобразователь 1, первый генератор 2, выход которого подключен к первому входу ферромодуляционного преобразователя 1, первый синхронный детектор 3, первый вход которого подключен к выходу ферромодуляционного преобразователя 1, второй генератор 4, усилитель 5, регистрирующий прибор 6, второй синхронный детектор 7, первый вход которого подключен к выходу усилителя 5, а выход — ко входу регистрирующего прибора 6, элемент 8 отрицательной обратной связи, вход которого подключен к выходу второго синхронного детектора 7, а выход - ко второму входу ферромодуляционного преобразователя 1, и формирователь 9 раэностной частоты, первый вход которого подключен к выходу первого генератора 2, а второй вход — к выходу второго генератора 4. Выход формирователя 9 разностной частоты подключен ко второму входу второго синхронного детектора 7. Второй вход первого синхронного детектора 3 подключен к выходу второго генератора

4, а выход этого детектора — ко входу усилителя 5.

Устройство работает следующим образом.

При перемагничивании ферромодуляционного преобразователя 1 возбуждающим сигналом с частотой f<, воспроизводимой первым генератором 2, и при наличии магнитного поля,в выходной ЭДС ферромодуляционного преобразователя 1 возникают кратные нечетные и четные гармонические составляющие.

В ферромодуляционном преобразователе 1 в качестве полезного сигнала, пропорционального измеряемым параметрам магнитного поля, используется вторвя гармоника. Выход ферромодуляционного преобразователя 1

901951

IS

ЭО

l5

55 подключен к первому входу первого синхронного детектора 3. Второй вход первого синхронного детектора 3 подключен к выходу второго генератора

4, частота напряжения которого отличается от второй. гармоники первого генератора 2 на Д f.

При наличии измеряемого магнитного поля на выходе ферромодуляционного преобразователя 1 появляется сигнал второй гармоники, который в первом синхронном детекторе 3 преобразуется в сигнал суммарной и раэностной частоты, равной 2 + f2. где

f0 - частота второго генератора 4.

Напряжение раэностной частоты выделяется- фильтром нижних частот первого синхронного детектора 3 и далее используется как полезный сигнал.

Напряжение с выхода первого синхронного детектора 3 усиливается усилителем g и подается на второй синхронный детектор 7.

На второй вход второго сийхронного детектора 7 поступает опорное напряжение с частотой, равной разности частот 2f -f =Sf, которое подается с формирователя раэностной частоты 9. На первый вход формирователя раэностной частоты 9 поступает напряжение частотой,f< с первого генератора 2, а на второй вход напряжение частотой fg второго генератора 4.В формирователе разностной частоты 9 осуществляется преобразование поступающих напряжений упомянутых частот с первого 2 и второго 4 генераторов и образование напряжения частотой Rf< -f> . При этом частота hf много меньше частоты f< .

Второй синхронный детектор 7 преобразует переменный сигнал, поступающий на его первый вход, в постоянный, пропорциональный амплитуде и Фазе упомянутого сигнала. Сигнал с второго синхронного детектора 7 снимается регистрирующим прибором 6 и поступает через элемент 8 отрицательной обратной связи на второй вход ферромодуляционного преобразователя 1 для обеспечения необходимой отрицательной;обратной связи по измеряемому магнитному полю. В устройстве осуществляется хорааее подавление фильтром нижних частот

nepsoro синхронного детектора 3 не4 четных гармоник, кратных частоте первого генератора 2, поступающих с ферромодуляционного преобразователя 1, вследствие того, что b, f C< Г ..

Ю

Однако по сравнению с известным устройством полеэныи сигнал в предлагаемом устройстве отстает от нулевой частоты на Ь f, где уровень шумов первого синхронного детектора

3 много меньше, чем на нулевой частоте, что снижает порог чувствительности данного устройства, и, как следствие, повышает точность измерения параметров магнитного поля.

Лабораторные испытания макета предлагаемого устройства показывают его высокие метрологические характеристики. В диапазоне температур от - 10 до +50 С порог чувствительности устройства составляет порядка

1 ° 10 Тл, что позволяет повысить точность измерения приблизительно на два порядка по сравнению с магнитометром СГ-76.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров магнитного поля, содержащее последовательно соединенные первый генератор, ферромодуляционный преобразователь, первый синхронный детектор,усилитель, второй синхронный детектор и регистрирующий прибор, вход которого через элемент отрицательной обратной связи соединен со

BTGpblM входом ферромодуляционного преобразователя, о т л и ч а ю щ ее с .я тем, что, с целью повышения точности измерений параметров маг" нитного поля, оно снабжено вторым генератором и формирователем раэностной частоты, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и второго генераторов, при этом выход первого генератора под" ключен ко входу второго, а выход второго генератора - ко второму входу первого синхронного детектора, выход Формирователя частоты соединен со вторым входом второго синхронного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР " 737894, 03.01 ° 78.

901951

Составитель Г. Змиевская

Редактор Л. Горбунова Техред Т.Фанта . Корректор Г. Огар

Заказ 12373/55 Тираж 718 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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