Способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей и устройство для его осуществления

 

1. Способ измерения мгновенных Значений периодических магнитных полей, заключающийся з преоб-разовании поля в электрические сигналы , пропорциональные производной от поля по времени, фиксации перед него фронта сигналов, фиксации момента отсечки сигналов относительно переднего фронта, изменении длительности отсечки и интегрировании отсеченных сигналов, о т л и ч а юtq и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, осуществляют поочередно отсечку передней и задней части .сигналов, отсеченные сигналы интегрируют в течение фиксированного временного интервала, а величину цндукции магнитного поля вычисляют по формуле . B(t) ( Uj) SW, i где U - Ug - алгебраическая раэг ность регистрируемых (Л сигналов; - постоянная интегрирос вания} - коэффициент преобра зования поля.

agl <И>

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 5п G 01 R 32/02!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3381565/18-21 (22) 15 ° 01.82 (.46) 30.06.83. Бюл. Р 24 (72) .А.Г. Седой и М.М. Штейн (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при

Томском ордена Октябрьской Революции и орден.> Трудового Красного Зна" мени политехническом институте им. С.N. Кирова (53) 621.317.44(088.8),(56) 1. Измерительная техника. Под ред..Е.Т. Шрамкова. М., 1972, с ° 359361.

2. "Приборы и техника эксперимента", 1976, В 5, с. 24. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ

ЗНАЧЕНИЙ ПЕРИОДИЧЕСКИХ MAI НИТНЫХ

ПОЛЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВ

ЛЕНИЯ, (57) 1. Способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, заключающийся B преобразовании поля в электрические сигналы, пропорциональные производной от поля по времени, фиксации переднего фронта сигналов, фиксации момента отсечки сигналов относительно переднего фронта, изменении длительности отсечки и интегрировании отсеченных сигналов, о т л и ч а юц и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, осуществляют поочередно отсечку передней и задней части .сигналов, отсеченные сигналы интегрируют в течение фиксированного временного интервала, а величину индукции магнитного поля вычисляют по формуле

В() = (Ug - Ug) < где U< - U< - алгебраическая раз-, ность регистрируемых сигналов, - постоянная интегрирования, SW - коэффициент преобразования поля.

1026097

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее последовательно соединенные индукционный преобразователь поля, ключ, интегратор и регистрирующий прибор, последовательно соединенные блок фиксации переднего фронта сигналов и блок задержки, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно соединенные генератор дополнительной задержки и генератор фиксированного временного

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения магнитных полей, и может использоваться для измерения магнитных полей ускорителей заряженных частиц и для определения характеристик магнитных материалов.

Известен способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, заключающийся в преобразовании магнитных полей в электрические сигналы, пропорциональные производной от магнитного поля по времени, фиксации переднего фронта сигналов, отсечении части сигналов, интегрировании отсеченных сигналов и измерении проинтегрированных сигналов f13 .

Однако точность измерений известным способом недостаточна.

Известно устройство, осуществляющее известный способ, содержащее индукционный преобразователь поля

t преобразующий магнитное поле в ЭДС, пропорциональную производной от поля по времени, соединенный через ключ с входом интегратора, схему фиксации переднего фронта сигнала преобразователя, схему задержки момента отсечки сигналов, генерирующей импульс, длительность которого равна времени задержки, причем вход схемы задержки подсоединен к выходу схемы фиксации переднего фронта, а выход схемы задержки связан с управляющим входом ключа, и схему регистрации проинтегрированных сигналов, подсоединенную к выходу интегратора (2) .

Иагнитное поле В (t) определяется по величине регистрирующего сигнала

0 из выражения

B(t) = i S Х 1.1 где С вЂ” постоянная интегратора, 5Ф - постоянная преобразователя.

Недостатком известного способа является ограничение точности измереинтервала, а также два элемента И и триггер, при этом выход блока задержки через первые входы элементов

И подсоединен к второму входу генератора фиксированного временного интервала и к входу генератора дополнительной задержки соответственно, выход генератора фиксированного временного интервала и вход триггера связаны с управляющим входом ключа, а выходы триггера подсоединены к вторым входам элементов И. ния из-эа погрешности, возникающей при выполнении операции интегрирования. Эта погрешность приводит к искажению измеряемого поля на величину, численно равную погрешности интегрирования. Основной вклад в погрешность интегрирования вносит дрейф нуля интегратора.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет уменьшения влияния дрейфа нуля интегратора на точность выполнения операции интегрирования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно =пособу измерения

15 мгновейных значений периодических магнитных полей, заключающемуся в преобразовании поля в электрические сигналы, пропорциональные производной от поля по времени, фиксации

2п переднего фронта сигналов, фиксации момента отсечки сигналов относительно переднего фронта, изменении длительности отсечки, интегрировании отсеченных сигналов, осуществляют поочередно отсечку передней и задней части сигналов, отсеченные сигналы интегрируют в течение фиксированного временного интервала, а величину индукции магнитного поля вычисляют по формуле

a(t,1 = (U, - u ) S И

2 " где U Ui — алгебраическая разность регистрируемых сигналов, л

35 — постоянная интегрирования, ЯИ вЂ” коэффициент преобразования поля.

В устройство, с помощью которого осуществляется предлагаемый способ, 40 содержащее последовательно соединенные индукционный преобразователь поля, ключ, интегратор и регистрирующий прибор, последовательно соединенные блок фиксации переднего

45 фронта сигналов и блок задержки, 1026097

20 введены .последовательно соединенные генератор дополнительной задержки и генератор фиксированного временного интервала, а также.два элемента

И и триггер, лри этом выход блока задержки через первые входы элементов И подсоединен к второму входу генератора фиксированного временного интервала и к входу генератора дополнительной задержки соответственно, выход генератора фик- !О сированного временного интервала и вход триггера связаны с управляющим входом ключа, а выходы триггера подсоединены к вторым входам элементов И, 15

На фиг. 1 изображена диаграмма, .поясняющая способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, на фиг. 2 — устройство для осуществления способа.

На фиг. 1 обозначено  — эпюра поля,  — эпюра сигналов, пропорциональных производной от поля, эпюра интервалов задержки, to — эпюра фиксированных интервалов, эпюра отсеченных сигналов, Вц — эпюра проинтегрированных сигналов.

Сущность способа заключается в следующем.

В первом цикле фиксированный ин- 30 тервал формируется в момент окончания задержки и интегрируется часть сигнала от момента задержки до зад-. негс фронта. Величина лроинтегрированного сигнала пропорциональна зна- 35 чению поля в момент ty,, но имеет противоположный знак. Во втором цикле фиксированный временной интервал формируется ло окончании дополнительной задержки, т.е. с опережением от- 4О носительно переднего фронта третьего сигнала, и заканчивается в момент окончания задержки 1 . Таким образом, интегрируется часть сигнала от переднего фронта до момента задержки.

Необходимость интегрирования сиг- налов в течение фиксированного интервала, превышающего длительность сигналов, вытекает из того, что в этом .случае возможна наиболее полная компенсация дрейфа нуля интегрирующего 50 устройства.

Можно заМетить, что в обоих случаях выходное напряжение содержит составляющую, пропорциональную значению поля в момент ty., но с разны- 55 ми знаками, и составляющую, пропорциональную дрейфу нуля, величина и знаки которой одинаковы в обоих случаях. Поэтому разность П - П< =

У

=.я БИВ(й 1 не содержит составляющей, 6О пропорциональной дрейфу нуля..

Устройство (фиг. 2) осуществляю,щее предлагаемый способ, содержит индукционный преобразователь 1 поля, подсоединеннь>й через ключ 2 к 65 входу интегратора 3, регистрирующий прибор 4, включенный на вь|ходе интегратора, блок 5 фиксации переднего фронта сигналов преобразователя, выход которого подсоединен к входу блока 6 задержки, генератор 7 фиксированного временного- интервала, выход которого соединен с управлявшим входом ключа 2, а один из запускающих входов с выходом генератора

8 дополнительной задержки. Другой вход генератора 7 и вход генератора

8 через элементы И 10 и 11 подсоединены к выходу блока б. Вторые вхо- ды элементов И 10 и 11 связаны с выходами триггера 9, счетный вход которого подсоединен к выходу генератора 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Преобразователь 1 (фиг. 2) преобразует магнитное лоле в ЭДС, пролор" циональную производной от поля ло времени, ключ 2 выполняет операцию отсечки части сигнала преобразователя, интегратор 3 — операцию интегрирования отсеченных сигналов. Блок 5 фиксируют передний фронт сигналов лупутем генерации импульса в момент появления сигналов. Этим импульсом запускается блок 6, выполняющий Функ-, цию задержки. Задним фронтом импульса блока б запускается, в зависимости от состояния триггера 9, либо генератор 7, либо генератор 8. Для определенности положим, что триггер запрещает прохождение импульса через элемент И 11. В этом случае генератор 7 запускается непосредственно от блока б в момент окончания задерж" ки и интегрируется часть сигнала преобразователя 1 от момента в течение фиксированного интервала, по окончании которого задним фронтом импульса генератора 7 триггер перебрась1вается в другое положение, запрещающее прохождение импульса блока б через элемент И 10 и разрешающее через элемент H 11. С приходом второго импульса поля блок 5 запускает блок б, который по окончании интервала задержки запускает генератор 8 дополнительной задержки. Последний генерирует импульс длительностью Т вЂ” t,,где Т вЂ” период повторения поля. Задним фронтом импульса запускается генератор 7 к.-ключ 2 замыкается с опережением по отношению к переднему фронту третьего сигнала. Интегрируется часть третьего сигнала от переднего фронта до момента задержки. В момент задержки задним фронтом импульса генератора 7 триггер 9 перебрасывается в исходное состояние, подготавливая схему к повторению цикла. Таким образом, назначение генератора дополнительной задержки обесле >ива-

1026097

Составитель E. Данилина

Редактор Н. Безродная Техред Л. Пекарь . Корректор A. Тяско

Заказ 4553/38 Тираж 710 Подписное

BHHHIIH 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 ет отсечку части сигнала от переднего фронта до момента задержки.

Процесс измерения разбивается на два цикла. В первом цикле отсе кается, интегрируется .и регистрируется задняя по отношению к моменту задержки часть сигналов, а во втором -. передняя часть сигнапов. В первом цикле жестко фиксируется начальный момент интегрирования, равный 1, во втором цикле - конечный момент интегрирования, также равный

На этом процесс измерения за канчивается и величина индукции магнитного поля вычисляется по формуле

a(t ) = (U< — и,) ". ° sw, где В(1 ) - значение индукции в момент tp, UI Ug - величина регистрируемых сигналов на первом

5 и втором циклах постоянная интегратора, 5® - постоянная преобразователя.

10 Преимущества предлагаемых способа и устройства заключаются в упрощении процесса измерений посредством исключения операции додстройки дрейфа нуля.