Способ измерения напряженности низкочастотного магнитного поля
Изобретение относится к магнитным измерениям с помощью фсрромо1 ДУЛЯЦИОЧНЫХ ПриОорОП V МОЖет б.ТЬ ИСпользозано при разработке измерителей мзгнитного поля , работакчцих в условиях сильнь;х ни зкочаст OTiii.ix магнитных помех. ель изобретения - . повышение помехоустойчивости измерений . Способ предусматривает вве2 дение в измеряемое магнитное, поле приемного ферромопуляциончого и инцукр.иончого преобразователей, измерение выходных Э1С указанных преобрпзойателей/ выделение из выходной индукционного преобразователя составляющей, вызванной влиянием магнитного поля помехи, преобразование указанной составляющей в магнитное поле, введение в это поле контрольного преобразователя, идентичного п 1Ийммому, а в качестве сигн;ла коррекции используют выходную контрольного преобразователя, при этом последний экранируют от воздействия измеряемого магнитного поля. Предложенная сопокупность признаков обеспечивает величину остаточного шума, вызванного высокочастотными магнитными помехами, более чем на два порядка меньше, чем остаточным шум прототипа. 3 ил. i
",ь«;,йа., » :< >!<> !. - .1. Г .,- ;<,,,:11
/. -- - = -1
:ф
-т .-
Q = p
СОЮЗ Со- тТСН» ;!
C0L éЛ "1СТК -»ЕСМИ л
ГЕСПУБЛ1 1Н
Д "1 (у }5 G 01 R 33/02
ОЛИОАБКЕ КРОБРН Е-1141 а ! ° ° ! « »<>«». «
Н АВТОРСКОМУ CB .4 ri - ГЕГЬСТВУ
«Ю «» !»»j«> » >< Л Х
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ<ТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯ»4
ПРИ ГКНТ СССР (2l) 4432467/21 (22) 30.05.88 (46) 23.01,92. Бюл, (71) Курский политехнический институт(72) э.А.мельников, л.N.Александров, И.B,Сухо»зяров и В,Г.Букреев (53) 621.3 17, »4 (0SS S) (56) »" »тсрское свидетельство СССР
N 1113757, кл. с 01 1с 33/02, 1с»с»5, (4) СПОСОБ ИЗМЕРЕ11ИЯ Нс,ПРЯ;»HI 00ТН н .1эко ястотн0го идгнит110го полч (57) Изобретение относится к магнитным измерениям с помощью фсрромодуляцио«» ых приборов и может быть использо"ано при раэр »готке измерителей магнитного поля, рабо»ающих
В УС Л О П а Я Х С И Л Ь Н Ь! Х V I>I 3 K A < I R C 1 Ol I I I < Õ магнитl»ых помех. т!ель и.-,обретения повыше,1ие помехоустойчивости 1 эмерен1лй. Способ предус ма1 ри ва е» v»leИзобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано при раэрабо1ке из»лерителей магнитного поля, вклю<»ак>щих ферромос»уляционный преобразователь 11 работающих в условиях сильных магнитных помех с частотами, блиэким1 к кратной частоте мос»уля ции преобразова1еля.
Целью изобретения является повышен»1» по. 1 > «> <1 >л.)oUVi><» . > .. . > >! <»> . спектр выходной Э»10 приемного ферромодуляционного преобразователя, на фиг.2 - частотный спектр выход«o11 С. "„" 1 7 - 1:„ С r n01 -- "" 1111 »а Зс О « дение в иэмерпемос маг«1;тное поле приемного Ферромодуляцион«ого и индукцио»1«ого преобраэова1 елей, иг»;е.— рение выходных Э»1С указа»1-Ib!õ преобразователей, вь»деление 1;з вьходной Э>»С инду»сционного преоГрэ зователя составляющей, вызванной влия нием магнитного поля помехи, преобразованиее указа нной сост а вгл ю»»ей в магнитное поле, ьведенне в это поле контрольного преобразователя, идентичного и» »лем:IOMQ, а в качестве си»н:. ла коррс кции исполь.,уют выходную Э»1С контрольного преобрс»эс»вателя, при этом последний экр >»;ирую-, от ВОЗДЕйСт ВИЯ ИЗМЕРЯСМО» O»лаГНИт НОГQ поля. Предложенная совокупность признаков обеспечив«зет велич ну ос1атОЧНОГО ШУНа, ВЫЗВа«НОГО ВЫСсЛОчастот» ыми магнитнь»л»и помехами, 6олее че»л на двз порядка»ле»<ьн»е, чел. остаточный шу:л прототипа. 3 ил. Э»1С контрольнс" о ферромодуляцион лого преобраэова1еля; на фиг.3 — схема измерений, реализующая предлагаемый способ. Схема измерений содержит измери тельный 1 и кон1рольный 2 феррсз»лоI дуляц1»о»лные преобразователи, магнит- ный экран 3, сул»матор 4 с двул»я входами 5 и 6, последовательно соединенные индукционный преобразователь 7, Филь p S c" рхн». r, <э-..тот, пре", ноид 10. Онутр»л послепне»o, помещенного в магнитный экрзн 3, расположен контрольны!й ферромодуляционный преоб3 1707580 4 разователь 2. Выходы измерительного и контрольного ферромодуляционных преобразователей связаны с входами 5 и 6 сумматора ч соответственно, На приемный ферромодуляционный 1 и индукционный 7 преобразователи (фиг. 3) воздействует измеряемое низкочастотное магнитное поле Нс() и высокочастотное поле помехи Нп(). +(,), Hq (t) =H sin(Q„mt+Öj) ) Где Нс О (- соот Ветственно BM плитуда, частота и фаза Нс(t); Н„,Я„, g соответственно амплитуда, частота v, фаза Нд(С), ЭЦС приемного ферромодуляционного преобразователя 1 . еqn) е(рп) + е(р))п fd ГР4() H(. (t) cf PPq(t) Ня(с)д „,„, Гг. », 7 „ ) где р, = 4» !О И - число витков измерительной обмотки ферромодуляц онного, преобра зоват еля, 30 S - площадь поперечного сечения нагни топровоца ферромодуля ционного преобра зователя, 1 () " действующая проницаемост b . 35 фер ромодуля ци он ног o () реобразооателя, 3 tu((t)=ague+ X Р sin(367M t+V ) Ф ) 40 Ц постоянная c oc TB вля ю щая (g (t), jU,(> - соответственно амплитуда и Фаза )-й гармоники I4$(t). Спектральные составляющие выход-, ного сигнала преобразователя 1, выз-, ванные полем Нс имеют вид e mc0 !"ВPoP,)1!с Qc cos (63ct+$4), 50 е ф) )с) < 2 VS p() 9 "с (j(d„())с) " «sin ((х()„(х) ) х-(j! +((х)) 1 1 фас,!2 2 1 1()1 Q с 1 м С Х sin((js)„+E) ) t+((х -())jj, а спектральные составляющие, вызван1 ные полем Н 1, имеют вид е(рево = ИЗ(Ц 4Ня)„Я„, с() е (О()(п" +(фп),))у 1 ет „Ц ) - 2 2Юрор Нhhl(ЗУ„,+О„„) х s in (()Q„+IDs„) t+ (j)„+ ((s)), 1 e mn(!. ) - — -, VS),p)phd(3 )„-ц.„ 1 х хх(«(х)хх-(х).хх) t-(jsns(tjj х В рабочей полосе частот (фиг. 1) находятся составляющие e(1,j()((ц и е м „, обусловленные pолем Hc(t), и составляющие е „ п(0и е(ь)оп() обусловленные полем Н11(й), 1 ефмс1+еумс = 2 2 Sf)t c(())j()((Ос)" х sin ((t)s-(!)t) t(+((Д - -. vsj()sjt(!Is (()„," -(p) ) s in ((1х) +(х) ) е.х(1х + ()! ), х fVrl(-1 + (!×j) (1! = 2 !4 иР : ™ 1 х х ((а-1)Ух- (х)х,„) sin ((хх-1)(х), -(х)ххх)й + +g>„-Cp„)-- - Ь78)!! 1?1, р (m+1) х ((хх+1Яхх-(()s>)sin (((r+) )!!„— (хх )Х 4„-ß,) Выходной сигнал индукционного преобразователя 7 определяется выражением м цс цг Ю, Г «Ф.. а1:(), d HÄ (t)g " (" )(х(1х О)хт (j t )+t)„+T,(х ) где 4! - магнитная .проницаемость преобразователя, Т - постоянная времени преобраэоват еля . Постоянная времени преобразователя Т 1/У)м, поэтому выделяемая ФВ".0 из U < с ос та вля ющая U обусловленная полем помехи, с помощью преобразователя 9 напряжение - ок и соле1 ноидл 1О прес бра зуе сл в попе Н (ь) I 1 (Hn(t) = Н, „sin(y (, (t)+ >)< ) ГдЕ Няь- ИНя),), Ч(!щ = gn)T) 1707580 ЭцС контрольного ферромодупяционного преобразователя 2, находящегося внутри соленоида 10, помещенного в магнитный экран 3> определяется выражением dCPo(t) 11я(1-) е,—,, -е м- - -WS(Ö i . p .(t) = (и, +,а р, sin(jg„t+(p>) P„> — постоянная составляющая Ъ4 ° 1 ) (1) соответственно амплитуда и Фаза j-й гармоники. 15 Спектральные составляющие выходного сигнала преобразователя 2 имеют вид е „„О=-WSp, P, Н„„(д сов/Я„л („„), e ä (,„) = — + е г 11„ (ЗОм+()рм)" 1 м ()-п) 2 W po " 1ньго(.1 Ъ Яц ) (()Ы„-Ц„,) -У +V ). В рабочей полос; частот (фиг, 2) находятся спектральные составляющие ! ер и е А 1,1 обусловленные по(Рю О1 n_#_M noMeyH I1n(t) вуббо(-<1 + <» (и) 2 1г 1о p (I снР ((т-1 e„- „„) Я п((т-1ым Упм) + +и - )--- Ющ в (m+1) Н„„, х 40 к ((т+1Юц-(дй„)я п,((т+1Им (дица + . Сумматором ч осуществляют коррекцию - из ЭЦС приемного Фераомолуля- 4 ционного преобразователя 1 вычитают ЭДС контрольного Ферроиодуляционного преобразователя 2 с коэффициентом 1/N: 1 м рм "самс qhhn - — етм = е умс = е<рдсв J + (е мс-1 + е мс ) аким образом, выходной сигнал сумматора ч, все его спектральные составляющие обусловлены действую-. щей магнитной проницаемостью P((t) и измеряемым полем H<(t), но не зависят от пог:.л помехи И„,(с). Поэтому при реализации предлаrаемого . способа схемой (Фиг. 3) обеспечивается высокэя помехозащищенность измерений, характеризующаяся уменьщенисм влияния магнитного полн высокочастотной помехи более чем на два порядка по сравнению с извсстным способом. Формула и зо бр ет е ни я Способ измерения напряженности низкочастотного магнитного поля, включающий введение в измсряемое магнитное поле приемного Ферромоду лционного и индукционного преобразователей, измерение выходных 311С указан" ных преобразователей, выделение з выходной ЗЯС индукционного пг,еобразователя составляющей вызва чой "лиянием магнитного поля помехи, и вычитание из выходной ЗяС Ферромодуляционного преобразователя сигнала коррекции, пог ученного с помощью указанной составляющей, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, составляющую выходной 30С индукционного преобразователя преобразуют в магнитное поле, вводят в него контрольный ферромодуляционный преобразователь, идентичный приемному, э выходную ЭПС контрольного преобразователя используют в качестве сигнала коррекции, при этом контрольный преобразователь экранируют от воздействия измеряемого магнитного поля, 1707 80 Ц Я Стах 6jh mgp ю Корректор А,рбруиар Зака,". 2бб ра Пол исное ь 1 i чсу о )с i ье> иогО коми т < 1:> Г и на .ЖРГ .т . <илм и Открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, 8-35, Рауыская наб., д. 4/5 Э производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîpoä, ул.Гагарина, 131 Составитель Г,Клитотехнис Редактор И,Горная Техред 11.длий„„„. Ы Р7 4 t1X
