Цифровой магнитостатический измеритель магнитной индукции

 

ЦИФРОВОЙ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержащий последовательно соединенные магнитостатический чувствительный элемент, частотный нуль-орган и реверсивный счетчик, а также преобра зователь код-аналог и первую катушку обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и точности измерения , в него введены вторая катушка обратной связи, широтно-импульсный модулятор, преобразователь напряженне-ток , переключатель и коммутатор тока, управляющий вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, подключенного к реверсивному счетчику, сигнальный вход соединен с выходом преобразователя напряжение-ток, подключенного к выходу преобразователя код-аналог, а выходы соединены с первой и второй катушками обратной связи, включенны (Л ми встречно относительно один другого , причем управляющие входы преобс разователя код-аналог и частотного § нуль-органа подключены к выходу переключателя . ;0 4J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (l I) (5()4 01 33 00

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

s niaxo»ceo с иде л с (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3488412/24-21 (22) 02.09.82 (46) 07,11.85. Бюл. В 41 (71) Специальное конструкторское бюро физического приборостроения

АН СССР (72) В.И. Одинцов (53) 621.317.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 577495, кл. G 01 В 33/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

В 1100601, кл. G 01 V 3/00, 01,03.82. (54 ) (57) ЦИФРОВОЙ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЙ

ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержащий последовательно соединенные магнитостатический чувствительный элемент, частотный нуль-орган и ре" версивный счетчик, а также преобразователь код-аналог и первую катушку обратной связи, о т л и ч а юшийся тем, .что, с целью повышенйя стабильности и точности измерения, в него введены вторая катушка обратной связи, широтно-импульсный модулятор, преобразователь напряже- ние-ток, переключатель и коммутатор тока, управляющий вход которого соединен с выходом широтно"импульсного модулятора, подключенного к реверсивному счетчику, сигнальный вход соединен с выходом преобразователя напряжение-ток, подключенного к выходу преобразователя код-аналог, а выходы соединены с первой и второй катушками обратной связи, включенныии встречно относительно один другого, причем управляющие входы преобразователя код-аналог и частотного нуль-органа подключены к выходу переключателя.

317

1 )190

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для использования в аппаратуре, применяемой при исследовании магнитного поля

Земли и планет. 5

Цель изобретения - повышение стабильности и точности.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит магнитостатический чувствительный элемент 1, помещенный в геометрическом центре первой 2 и второй 3 катушек обратной связи, частотный нуль-орган 4 ре15 версивный счетчик 5, к которому подключен широтно-импульсный модулятор

6, соединенный выходом с управляющим входом коммутатора 7 тока, преобразователь 8 напряжение-ток, подклю20 ченный к выходу преобразователя 9 код-аналог, управляющие входы преобразователей 8 и 9 подключены к выходам переключателя 10.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии магнитостатический чувствительный элемент 1 занимает нулевое положение и сигнал на

его выходе отсутствует.Как следствие З0 этого.. на выходах частотного нуль-органа 4 не формируются импульсы счета и в реверсивном счетчике 5 фиксируется постоянное значение кода. Широтно" импульсный модулятор 6, подключенный 35 к выходам реверсивного счетчика 5, формирует импульсы с периодом Т, длительность которых с определяется значением кода, записанного в реверсивном счетчике 5. Выходной сигнал 40 широтно-импульсного модулятора 6 управляет коммутатором 7 тока таким образом, что ток 1 с выхода преобразователя напряжение-ток 8 в течение вре. мени протекает через первую ка- 45 тушку 2 обратной связи, а в остальную часть периода, равную (T-ь ), через вторую катушку 3 обратной связи, включенную встречно по отношению к первой. Если катушки 2 и 3 обрат- 50 ной связи имеют равные коэффициенты преобразования К д тока I в значение магнитной индукций В, то среднее значение магнитной индукции В р, формируемое катушками 2 и 3 обратной свя55 зи в объеме магнитостатического чувствительного элемента 1, определяетest из выражения: p T пр е 1 "p о 1 "np д

Исходное состояние устройства сохраняется до тех пор, пока среднее значение магнитной индукции В р уравновешивает значение измеряемой магнитной индукции в объеме магнитоста" тического чувствительного элемента l.

Любое нарушение равновесия вследствие изменения измеряемой магнитной индукции вызывает появление сигнала на выходе магнитостатического чувствительного элемента 1, что, в свою очередь, приводит к появления импульсов счета на выходах частотного нуль-органа 4 и изменению значения кода в реверсивном счетчике 5. Этот процесс продолжается до достижения нового состояния равновесия.

Анализ выражения (1) позволяет сделать следующие выводы.

1. Среднее значение магнитной индукции В в объеме магнитостатического чувствительного элемента 1 может принимать как положительные (при

0 = ь — ), так и отрицательные т (при — Т) значения, проходя г л Т через нулевое значение при

2. Величина ступени изменения магнитной индукции обратной связи определяется числом разрядов реверсивного счетчика 5 и значением тока 1 на выходе преобразователя 8 напряжение" ток. А она, в свою очередь, определяет цену деления младшего разряда цифрового отсчета магнитной индукции.

3. Точность преобразования значения кода реверсивного счетчика 5 в значение магнитной индукции В в объеме магнитостатического чувствительного. элемента 1 определяется лишь точностью работы широтно-импульсного модулятора 6, а он может быть сделан сколь угодно точным путем использования цифровых методов модуляции (например, с использованием дополнительного счетчика).

4. Повышение стабильности работы устройства достигается эа счет ого, что при регистрации стационарных про" цессов изменения геомагнитного поля работа устройства происходит вблизи середины его измерительного диапазона, где среднее значение магнитной индукции В в объеме магнитостатического чувствйтельного элемента 1 близ-, 3 1190317 4 к нулю. Таким образом, близ- Мия элементов устройства оставался ка к нулю и абсолютная неста- неизменным. бильность В за счет нестабиль- Устройство обладает меньшей нестаности I и К сти „ и бильностью, которая в основном определяется нестабильностью тока I

Устройство допускает простое рег бе р У формируемого преобразователем напрялирование цены деления младшего раз- жение-ток, и может быть сделана пре. ряда цифрового отсчета магнитной ин- небрежимо малой рациональным выбором дукции путем изменения значения тока т преобразователя. Преооразование кода

Т на выходе преобразователя 8 на я.? пр 1р реверсивного счетчика в значение магжение-ток. Это достигается за счет нитной индукции, основанное на провключения на входе преобразователя и р разо ателя 8 межуточном преобразовании кода в шинапряжение-ток преобразователя 9 коод ротно-импульсный модулированный сиганалог, управляемого переключателя 10 нал, позволило исключить погрешносцены деления цифрового отсчета. Одно- ти преобразователя код-аналог, как временно с изменением цены деления погрешность нелинейности и погрешпроизводится изменение крутизны пре- ность, обусловленную различием весообразования частотного нуль-органа 4 вых резисторов п б

У ов прео разователя, и чтобы общий коэффициент преобразовл- повысить точность устройства.

Составитель А, Гуськов

Редактор С. Лыжова Техред А.Кнкемеэей Корректор Л.Пилипенко

Заказ 6975/48 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r..Óæãoðîä, ул. Проектная, 4