Устройство для измерения напряженности слабых переменных магнитных полей
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ СЛАБЫХ ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, содержа щее измерительную катушку, последовательно соединенную с электронным интегратором отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений в область верхних частот и снижения порога чувствительности , в него дополнительно введены уси литель тока, преобразователь напряжениеток и сумматор токов, разделительный конденсатор , причем к первому входу усилителя тока подключен конец измерительной катушки непосредственно, а к второму - через разделительный конденсатор, выход усилителя тока подключен к второму входу сумматора токов, к первому входу которого подключен выход преобразователя напряжение - ток, а вход преобразователя напряжение-ток подключен к выходу электронного интегратора. СХ) сх О5 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1188681 цд 4 G 01 R 33/02 и
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPGH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3735180/24-21 (22) 12.01.84 (46) 30.10.85. Бюл. № 40 (72) В. П. Мязин (71) Московский ордена Трудового Красного
Знамени инженерно-физический институт (53) 621.317.44(088.8) (56) Кнопфель Г. Сверхсильные магнитные поля.— М.: Мир, 1972.
Панин В. В., Степанов Б. М. Практическая магнитометрия.— М.: Машиностроение, 1978. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ СЛАБЫХ ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, содержа шее измерительную катушку, последовательно соединенную с электронным интегратором отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений в область верхних частот и снижения порога чувствительности, в него дополнительно введены уси литель тока, преобразователь напряжение— ток и сумматор токов, разделительный конденсатор, причем к первому входу усилителя тока подключен конец измерительной катушки непосредственно, а к второму — через разделительный конденсатор, выход усилителя тока подключен к второму входу сумматора токов, к первому входу которого подключен выход преобразователя напряжение — ток, а вход преобразователя напряжение — ток подключен к выходу электронного интегратора.
1! 88681
Зо
45
Составитель В. Шульгин
Техред И. Верес Корректор О. Луговая
Тираж 747 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор М. Дылын
3a ка з 6741/48
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения напряженности слабых переменных и импульсных магнитных полей.
Цель изобретения — расширение частотного диапазона измерений в область верхних частот и снижение порога чувствительности устройства путем введения дополнительно электронного усилителя тока, включенного параллельно измерительной катушке, преобразователя напряжение — ток, сумматора токов и разделительного конденсатора.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит измерительную катушку 1, соединенную с электронным интегратором 2 и усилителем 3 тока, преобразователь напряжение — ток 4, включенный между интегратором 2 и сумматором 5 токов, через усилитель 3 тока связанный с разделительным конденсатором 6.
Устройство работает следующим образом.
В цепи измерительной катушки наводится ЭДС электромагнитной индукции, пропорциональная изменению во времени напряженности измеряемого магнитного поля. На верхних частотах сигнал с выхода измерительной катушки 1 интегрируется на ее индуктивности L и входном сопротивлении R усилителя 3 тока, начиная с частоты, определяемой постоянной времени т = - . Электронный интегратор 2 напряжения интегрирует сигнал с выхода измерительной катушки, начиная с нижних частот вплоть до частоты, определяемой постоянной времени т. Преобразователь напряжение — ток 4 преобразует напряжение с выхода электронного интегратора 2 в ток. Низкочастотный сигнал с выхода преобразователя напряжение — ток 4 и высокочастотный сигнал с выхода усилителя 3 тока суммируются на сумматоре 5 токов.
Передаточная функция Wo,) устройства в рабочем диапазоне частот имеет вид л (п)= "— 0i н<, Т(Р— „— +1) где р — дифференциальный оператор;
Н (р) — иэображение проекции напряженности магнитного поля на ось измерительной катушки;
1(р) — изображение выходного тока;
p — относительная магнитная проницаемость сердечника измерительной катушки;
25 цo — 4п 10 Гн/м — магнитная постоянная;
N — число витков измерительной катушки;
S — площадь одного витка измерительной катушки;
К1 — коэффициент усиления по току усилителя тока;
S — крутизна преобразователя напряжение †т;
Т вЂ” постоянная интегрирования электронного интегратора напряжения.
Равномерность амплитудно-частотной характеристики устройства во всем его частотном диапазоне достигается регулировкой крутизны S преобразователя напряжения— ток так, чтобы выполнялось соотношение
Кт (2) при этом выражение (1) для передаточной функции устройства упрощается: р) где Wo — коэффициент преобразования (чувствительность) устройства.
Нижняя граничная частота 1„устройства определяется электронным интегратором напряжения, а верхняя граничная частота f>— индуктивностью измерительной катушки, а также частотными свойствами усилителя тока и сумматора токов м не зависит от пара метров электронного интегратора напряжения и преобразователя напряжение — ток.
В выражениях (2) и (3) S и Жо не зависят от величины R входного сопротивления усилителя тока, а это значит, что усилитель тока можно отделить от измерительной катушки переходным конденсатором и при этом не изменится коэффициент преобразования %о устройства. Вход усилителя тока на нижних частотах не будет закорочен измерительной катушкой, поэтому ее токовый шум на нижних частотах будет очень малым. На верхних частотах измерительная катушка работает в режиме источника тока, ее импеданс возрастает, поэтому токовый шум усилителя тока на верхних частотах также будет малым. Вход электронного интегратора напряжения на нижних частотах закорачивается измерительной катушкой, а на верхних частотах — достаточно малым входным сопротивлением усилителя тока, поэтому шум напряжения на его входе будем малым во всем диапазоне рабочих частот.
