Способ измерения индукции переменного магнитного поля и устройство для его осуществления

 

1. Способ измерения индукции переменного магнитного поля, заключающийся в воздействии измеряемого магнитного поля на магнитометрический преобразователь, через который пропускается постоянный ток, выделений переменной составляющей выходногр сигнала.преобразователя и измерении ее, отличающнйс я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, выделенная переменная составляющая выходного сигнала преобразователя суммируется с дополнительным постоянным сигналом до установления равенства длительности поло)4ительного и отрицательно- Q го полупериодов суммарного сигнала, S а измерения проводят на линейном (Л полупериоде измерительной характеристики преобразователя. о sl со

СОЮЗ СО8ЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

3(50 G 01 .R 33 06 I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3399733/18-21 (25) 3398607/18-21 (22) 18.02.82 (46) 15.12.83. Бюл. -В 46 (72) И.П.Гринберг, С.Г.Мдивани, К.К.Сталерайтис и В.И.Щилальникас (71) Ордена Трудового Красного Зна, мени институт физики полупроводников AH Литовской CCP (53) 621.317.42(088.8) (56) 1. Афанасьев Ю.В. и др. Магни.тометрические преобразователи, приборы, установки. Л., Энергия, 1972, с.205-206.

2. Денис В. и др. Полупроводниковые преобразователи. Под ред.

Ю.ПожеЛы, Вильнюс, 1980, с.124. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ ПЕ»

РЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ измерения индукции переменного магнитного поля, заключающийся в воздействии измеряемого магнитного поля на магнитометрический преобразователь, через который пропускается постоянный ток, выделений переменной составляющей выходного сигнала преобразователя и измерении ее, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, выделенная переменная составляющая выходного сигнала преобразователя суммируется с дополнительным постоянным сигналом до установления равенства длительности положительного и отрицательного полупериодов суммарного сигнала, 9 а измерения проводят иа линейном полупериоде измерительной характеристики преобразователя .

С::

1061079

2. Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля, содержащее последовательно соединенйые генератор постоянного тока, магнитометрический преобразователь, конденсатор и блок регистрации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него дополнительно введены последовательно соединенные управляемый формирователь импульсов положительной полярности, первый ограничитель амплитуд импульсов, сумматор эффективных значений имИзобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для измерения переменных магнитных полей.

Известен способ измерения индукции переменного магнитного поля

° путем помещения в измеряемое поле двух датчиков Холла, пропускания через первый иэ них постоянного тока, а через второй -.переменного тока от ЭДС Холла первого датчика 10 и селективного измерения напряжения на холловских контактах второго датчика Холла.

Устройство для реализации данного способа содержит генератор постоянного тока, подключенный .к нему датчик Холма, к холловским контактам которого подключены токовые контакты второго датчика Холла, и селективный измеритель напряжения, подключенный к выходным Холловским контактам второго датчика Холла (1) .

Однако известные способ и уст-. ройство для его реализации обеспечивают нелинейную зависимость измеряемого напряжения от амплитуды индукции переменного магнитного поля (квадратичную),что с учетом малой чувствительности датчиков Холла приводит к ограниченному динамическому диапазону измерений.

Наиболее .близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерений индукции переменного магнитного поля, заключающийся в воздействии измеряемого магнит- З ного поля на магнитометрический преобразователь, через который пропускается постоянный ток, выделении переменной составляющей выходного сигнала преобразователя и измере- 40 нни ее. ., етройство для реализации из«б<"гиого <..пособа содержит последопульсных сигналов и управляемый генератор постоянного напряжения, выход которого подключен к второму входу блока регистрации, а также последовательно соединенные управляемый формирователь импульсов отрйцательной полярности и второй ограничитель амплитуд импульсов, выход которого подключен к второму входу сумматора эффективных значений импульсных сигналов, а входы управляемых фориирователей импульсов положительной и ртрицательной полярности подключены к первому входу блока регистрации. вательно соединенные генератор постоянного тока, магнитометрический преобразователь, конденсатор и блок региатрации (2g.

Однако известные способ и устройство для его осуществления не обеспечивают линейное измерение индукции, что связано .с укаэанной спецификой; передаточной характеристики йреобразователя и существенно .ограничивает использование способа в тесламетрах с широкими пределами измерения

Цель изобретения - расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения индукции переменного магнитного поля, заключающемуся в воздействии измеряемого магнитного поля на магнитометрический преобразователь, через который пропускается постоянный ток, выделении переменной составляющей выходного сигнала преобразователя и измерении ее, выделенная переменная составляющая выходного сигнала преобразователя суммируется с дополнительным постоянным сигналом до установления равенства длительности положительного и отрицательного пелупериодов суммарного сигналов, а измерения проводят на линейном полупериоде измерительной характеристики преобразователя.

Предлагаемый способ реализуется устройством для измерения индукции переменного магнитного поля, содержащим последовательно соединенные генератор постоянного тока, магннтометрический преобразователь, кон- денсатор и блок регистрации, в которое дополнительно введены последовательно соединенные управляемый формирователь импульсов положитель1061079

Ю ной полярности, первый ограничитель амплитуд импульсов, сумматор эффективных значений импульс-. ных сигналов и управляемый.генератор постоянного напряжения, выход которого приключен к второму входу блока регистрации, а также последовательно соединенные управляемый формирователь импульсов отрицательной полярности и второй ограничитель амплитуд импульсов, выход которого подключен к второму входу сумматора эффективных значений импульсных сигналов, а входы управляеьых формирователей импульсов положительной и отрицательной полярнос- (5 тей подключены к первому входу -блока регистрации.

На фиг.1 представлена блок-схема . устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — времен- ;щ

° ные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для реализации способа содержит последовательно соединенные генератор 1 постоянного тока, магии- 25 тометрический преобразователь 2, конденсатор 3 и блок 4 регистрации, последовательно соединенные управляемый формирователь 5 импульсов положительной полярности, первый ог- ЗО раничитель 6 амплитуд импульсов, сумматор 7 эффективных значений импульсных сигналов и управляемый генератор 8 постоянного напряжения, выход которого подключен к второму входу блока 4 регистрации, а также последовательно соединенные управляе. вый формирователь 9 импульсов отрицательной полярности и второй огра.ничитель 10 амплитуд импульсов, выход которого подключен к второму 40 входу сумматора 7 эффективных значений импульсных сигналов, а входы управляемых формирователей 5 и 9 импульсов положительной И.отрицательной полярностей подключены к перво- 45 му входу блока 4 регистрации.

Споаоб реализуется следующнм образом.

При пропускании через преобра- . зователь 2 постоянного тока от генератора 1 и наличии переменного маг нитного поля с индукцией В где Bo — амплитуда индукции; " 55 и — циклическая частота;

- время (фиг.2а), на преобразователе, кроме постоянного напряжения Uo от генератора 1, возникает периодический информаци- 60 онный сигнал aU (B,t), частотный спектр которого в общем случае состоит из постоянной составляющей напряжения а 0 и ряда гармоник, Пол- ноЕ напряжение на преобразователе 2 65 может быть выражено следующим образом1

11

0=00+ аЦ aUoi 2 (ьО ь111((ыЦ =1

+ o 3 с соз(с ыц), где hU --- напряжение, медленно меняющееся во времени из-за амплитудного дрейфа выходного сопротивления пре" образователя 2, не зависящее от В (это напряжение по сравнению с

LU(Bo 1) можно считать квазипостоянным); (Д11,hU - амплитуды гармоник инс формационного сигнала

ЬЬ(ВО,А) S

h - -число гармоник.

Временная диаграмма напряжения

ЬU(Bo,t) за один период для типичного гальваномагниторекомбинационного преобразователя показана на фиг.2б. Вследствие линейности положительной ветви передаточной характеристики во время положительного полупериода временная зависимость

gU(Bo,t) подчиняется синусоидальному закону аО(So,Ö=U-Uo ь0 = k Sos(n(ut), (3) где К вЂ” коэффициент пропорциональности °

При этом длительности положительного и отрицательного полупериодов Т(и Т равны между собой

Т,= Т .,(4)

После пропускания информационно го сигнала через конденсатор 3 для того, чтобы исключить проникновение в тракт измерения постоянного напряжения ()О и квазипостоянного—

IUD, величина переменного напряжения равна ь11 Щ ° Е (sU> sin (gut) < s U< sos(qrattj .

1 =4

В этом случае отсутствуют все .постоянные составляющие, включая и величину 6(10 . Из-за отсутствия последней

1 полупериоды Т и Т не равны между собой (фиг.2в)

Т„Т (6) и для амплитуды напряжения в положительном полупериоде (Т ) соотношение (3) недействительно. Для его восстановления часть информационного сигнала после конденсато,ра 3 поступает в формирователи 5 и 9 импульсов, в которых формирует импульсы положительной и отрицательной полярности с длительностями Т<

I и Т соответственно и с частотой повторения f11=(a/2К Ограничители 6 я 10 поддерживают одинаковыми аб1061079 Ь

-IVY фиа2

ВНИИПИ Заказ 10034/48 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 солютные значения амплитуд этих импульсов. Полученные таким образом импульсы (фиг.2г) поступают в сумма" тор 7 эффективных значений импульсных сигналов, выходное напряжение кото ого 0 пропорционально величине Т -Т

II ° j„u.dg д р,.z <з> о где д0; - амплитуда импульсов (фиг.2r)g

T - периоду

A — постоянная.

Напряжение О далее подается на управляющий вход генератора 8 постоянного напряжения, коэффициент передачи которого удовлетворяет соотношению 6U>

Ое . .(8)

При соблюдении соотношения (8) на выходе генератора 8 имеет место постоянное напряжение

Utt =дзот (9) при котором временная диаграмма информационного сигнала на входе блоВ Q Ву.ка 4 регистрации тождественна показанной на фиг. 2б, т.е. в положительном полупериоде действительно .соотношение (3). Выполнение блока 4 регистрации однополупернодным обеспечивает измерение амплитуды или эффективного значения напряжения д0(ВО,С) в положительном полупериоде й, следовательно, имеет место линейное преобразование индукции измеряемого переменного магнитного поля.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа по срав35 нению с известным динамический и линейный диапазоны измерения расширяются не менее чем в три раза.

Кроме того, предложенный способ расширяет возможности применения в

2Q магнитоизмерительной технике большого класса высокочувствнтельных полупроводниковых преобразователей, характеризуемых лишь одной линейной ветвью передаточной характеристиз5 киг магнитодиодов, магнитотранэисторов и т.д.