Устройство для измерения напряженности магнитного поля

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее Первую и вторую компенсируювше катушки с ферромагнитными сердечниками включенные последовательно-встречно , соединенный параллельно им первый регулируемый резистор , дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к точке соединения первой и второй компенсирующих катушек, а второй - к входу управления первого регулируемого резистора, и генератор пилообразного напряжения, первый выход которого подключен к второму выводу второй компенсирующей катушки, отличающееся тем, что, с целью повьш1еиия точности измерений , в него введены резистор и первьй блок выборки-хранения, при зтом резистор включен между вторым выS ходом генератора пилообразного на-, пряжения и первым выводом первой компенсирующей катушки, первый вход первого блока выборки-хранения подключен к выходу дифференциального усилителя, а второй - к первому выводу первой компенсирующей катушки. со 00 о

ОООЙ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1Е (11) 1Ю 4 С 01 К 33 02

gl Г,":

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, "

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЮИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЮ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3699317/24-2! (22) 13.02.84 (46), 23.1I 85.8þë. 9 43 (71) физико-технический институт со специальным конструкторским бюро и опытным производством Уральского

- научного центра АН СССР, (72) С.Э.Бабкин и В.А.Захаров (53) 621.317.44(088.8) . (56) Проблемы магнитных измерений и магиитоизмерительной аппаратуры., Труды метрологических ийститутов

СССР. Изд-во стандартов, 1971, вып. 133(I93), с.54.

Авторское свидетельство СССР

В 464879, кл. С 01 R 33/02, 1973. (54)(57)I. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содер кащее первую и вторую компенсирующие катушки с ферромагнитными сердечниками, включенные последовательно-встречно, соединенный параллельно им первый регулируемый резистор, дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к точке соединения первой и второй компенсирующих катушек, а второй— к входу управления первого регулируемого резистора, и генератор пилообразного напржкения, первый выход которого подключен к второму выводу второй компенсирующей катушки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены резистор и первый блок выборки-хранения, при этом резистор включен мелщу вторым выходом генератора пилообразного на-, пряжения и первым выводом первой компенсирующей катушки, первый вход первого блока выборки-хранения подключен к выходу дифференциального усилителя, а второй — к первому выводу первой компенсирующей катушки.

l1

2. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения внутреннего поля ферромагнитных образцов, оно снабжено включенными последовательно-встречно третьей и четвертой компенсирующими катушками с ферромагнитными, сердечниками, вторым регулируемым резистором, вторым дифференциальным усилителем, вторым блоком выборки-хранения, четырехпозиционным переключателем и вычислительным блоком, при этом второй регулируемый резистор подключен параллельно третьей и четвертой компенсирующим катушкам, первый вход второго дифференциального усилителя

93611 подключен к точке соединения третьей и четвертой компенсирующих катушек, а второй — к входу управления второго регулируемого резистора, первый вход второго блока выборки — хранения подключен к выходу второго дифференциального усилителя, а выход — к входу вычислительного бло-! ,ка, первые выводы первой и третьей компенсирующих катушек, вторые выводы второй и четвертой компенсируклцнх катушек, вторые входы первого и второго блоков выборки-хранения и второй вход вычислительного блока с выходом первого блока выборки-хранения соединены соответственно через четырехпозиционныйпереключатель, 10

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения напряженности магнитного поля в диапазоне от одного до нескольких тысяч ампер на сан- 5 тиметр.

Цель изобретения — повышение точности измерения напряженности магнитного поля эа счет использования в качестве информационного параметра тока в компенсирующих катушках, а также повышение точности измерения внутреннего поля ферромагнитных образцов путем устранения влияния на . точность измерений конечных размеров 15 преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурноэлектрическая схема предлагаемого устройства; на фиг . 2.-первичный преобразователь. 20

Устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержит первую 1 и вторую 2 компенсирующие катушки с ферромагнитными сердечниками, включенные последовательно-встречно 25

1 соединенный параллельно им регулиру.емый резистор 3, дифференциальный усилитель 4, первый вход которого подключен к точке соединения первой

1 и второй 2 компенсирующих катушек, 30 а второй вход к входу управления регулируемого резистора 3 и генератор

5 пилообразного напряжения, первый выход которого подключен к второму

2 выводу второй компенсирующей катупгки 2. Кроме того в него введены резистор 6 и блок 7 выборки-хранения, при этом второй резистор 6 включен между вторым выходом генератора 5 пилообразного напряжения и первым выводом первой компенсирующей катушки 1, первый вход блока 7 выборкихранения подключен к выходу дифференциального усилителя 4, а второй вход — к первому выводу первой компенсирующей катушки l.

Устройство снабжено также включенными последовательно-встречно третьей

8 и четвертой 9 компенсирующими катушками с ферромагнитными сердечниками, вторым регулируемым резистором 10, вторым дифференциальным усилителем

Il, вторым блоком 12 выборки-хранения и вычислительным блоком 13, при этом второй регулируемый резистор 10 подключен параллельно третьей 8 и четвертой 9 компенсирующим катушкам

У включенным последовательно-встречно, первый вход второго дифференциального усилителя 11 подключен к точке соединения третьей и четвертой ком- пенсирующих катушек 8 и 9, а второй вход — к входу управления второго регулируемого резистора 10, первый вход второго блока 12 выборки-хранения подключен к выходу второго дифференциального усилителя 11, а выход — к входу вычислительного

193611 блока 13, первые выводы первой 1 и третьей 8 компенсирующих катушек! вторые выводы второй 2 и четвертой 9 компенсирующих катушек, вторые входы первого 7 и второго !2 блоков выборки-хранения и второй вход вычислительного блока 13 с выходом первого блока 7 выборки-хранения соединены соответственно через четырехпозиционный переключатель 14. Компен сирующие катушки 1 и 2 и регулируемый резистор 3 соединены по мостовой схеме 15 .(соответственно катушки 8 и 9 и резистор 10 в схему моста 16 ).

Первичный преобразователь. устройства(фиг.2 ) при измерении внутреннего поля ферромагнитного образца 17 содержит компенсирующие катушки 1, 2, 8 и 9,расположенные попарно одна над другой, и устанавливается у одной из поверхностей испытуемого образца 17.

Устройство работает следующим образом.

Пилообразные импульсы напряжения с генератора 5 создают в катушках 1 и 2 электрического моста 15 магнитные поля противоположных направлений.

При этом в зависимости от полярности измеряемого поля будет перемагничиваться ферромагнитный сердечник в .одной из катушек. В момент перемаг- . ничивания во второй диагонали моста

15 появляется сигнальный импульс, иэ которого дифференциальный усилитель 4 формирует импульс выборки, поступающий на управляющий вход блока

7 выборки-хранения. На основной вход блока 7 подается напряжение с резистора 6. Если величина подстроечного сопротивления много больше суммарного сопротивления катушек l и 2> то напряжение на резисторе 6 прямо пропорционально току в катушках 1 и 2. Это напряжение фиксируется блоком 7,за время выборки, а потом запоминается (хранится ) до следующего управляющего .импульса. Ток в ка-. тушках l и 2 в момент появления сигнала с моста 15 характеризует величину компенсирующего, а значит и измеряемого поля. Полярность поля определяется на выходе дифференциального усилителя 4.

Компенсирующее поле в катушках

1 и 2 Н < в момент появления сигнального импульса с моста равно. Н»

К! д к=КУр /R, где К вЂ” постоянная

5 !

О !

55 катушки; ig и Ull — мгновенные значения тока и напряжения на резистг.— ре 6 в момент компенсации измеряемого магнитного поля; R — величина активного сопротивления резистора 6.

Таким образом, напряжение U,фиксируемое блоком 7, является йнформативным параметром, непосредственно характеризующим компенсирующее и, соответственно, измеряемое магнитное поле.

При определении внутреннего поля ферромагнитных образцов (тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля на поверхности образцов) ошибка, обусловленная конечными размерами преобразователя, может достигать 207 при измерении напряженности поля на расстоянии от поверхности 0,25-0,5 мм. Известно, что на некотором расстоянии от поверхности (до 4-5 мм ) значение касательной составляющей магнитного поля изменяется линейно. Таким образом, измерив значение поля на некоторых заданных расстояниях а1 и а> от поверхности образца 17, можно экстраполяцией найти значение поля на его поверхности. Если на расстоянии а1 (Лиг.2 } значение напряженности поля

Н=Н„, а на расстоянии а — Н, то на поверхности образца 17 значение поля Н .будет:

Для.осуществления операции линейной экстраполяции в предлагаемом устройстве (фиг.11 с помощью переключателя 14 подключаются первая диагональ второго моста 16, основной вход втброго блока 12 выборки-хранения и один из входов вычислительного блока 13. Иост !6, содержащий компенсирующие катушки 8 и 9 с ферромагнитными сердечниками, идентичен мосту 15, причем с помощью катушек

l и 2 производится измерение магнитного поля на расстоянии а„ от поверхности изделия 17 (фиг.2), а с помощью катушек 8 и 9 — на расстоянии а от той же поверхности. Вычислительный блок 13 выполняет операции, реализующие формулу (! ), т. е. выходным параметром устройства является .напряженность поля на поверхности изделия или его внутреннее поле.

1193611

Составитель M.Êëûêîâà

Редактор В.Петраш Техред Т.Дубинчак Корректор E,Ðîøêî

Заказ 7312/49 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. Ужгород, ул.Проектная, 4