Устройство для измерения направления вектора напряженности магнитного поля

 

22ÎÁÇÎ

Союз Советских

Социалистических

Республик

+ч@ (З ф

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”!

Заявлено 08.Х.1966 (№ 1106418/26-10) Кл. 42с, 43 с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет

Комитет по лелам

МПК Ст 01с

УДК 621.317.44(088,8) изобретемий и открытий и ри Совете тй и н и с тров

ССС

Опубликовано 28 т11.1968. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания 20,IX,1968

Авторы изобретения

8. И. Гуревич и М. Е. Фридмай

Азербайджанский институт нефти и химии им. М. Азизбекова

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ВЕКТОРА

НАПРЯЖЕННОСТИ МАГН ИТНОГО ПОЛЯ

Ь з з— — Uèïsiп2соt

Uq — — Uqmsitt2

Изобретение относится к области магнитных измерений.

Известные устройства для измерения и аправления вектора напряженности магнитного поля, выполненные на магнитомодуляционных элементах, чувствительны к колебаниям тока и частоты возбуждения и требуют их высокой стабилизации.

Предложенное устройство позволяет устранить погрешность от нестабильности тока возбуждения датчика. Это достигается тем, что в нем измерительный датчик снабжен двумя взаимно перпендикулярными вторичными обмотками, подключенными через фазосдвигающее устройство к сумматору, выход которого через последовательно включенные избирательный усилитель и формирователь импульсов соединен с одним из входов триггера, причем на другой вход триггера через усилительограничитель подано опорное напряжение.

На фиг. 1 приведена схема измерительного магнитомодуляционного датчика; на фиг. 2— схема эталонного магнитомодуляционного датчика; на фиг. 3 — блок-схема описываемого устройства; на фиг. 4 и 5 — векторные диаграммы выходных напряжений измерительного и эталонного датчиков относительно опорного напряжения.

Измерительный м а гнитомодуляционный датчик 1 представляет собой тороидальный сердечник 2 из пермаллоя с намотанной по всей длине обмоткой 8 возбуждения и двумя идентичными вторичными обмотками 4 и 5, сдвинутыми B пространстве на 90 . Каждая из вторичных обмоток 4 и 5 состоит из двух равных половин, включенных встречно, что устраняет нечетные гармоники.

При питании обмотки возбуждения током с частотой то дифференциальная магнитная про10 ницаемость сердечника pg изменяется с удвоенной частотой 2пт и на выходных обмотках

4 и 5 возникает напряжение удвоенной частототы.

Когда на датчик 1 воздействует внешнее поле Н, амплитуды напряжений U и т1з изхте20 няются в функции от угла поворота а — вектора поля Н относительно датчика 1 по закону синуса и косинуса

Ug= сг2ттг з1п 2спl sirt а

U3 — — U>tm sin 2mt cos а, 25 где а — угол поворота вектора поля Н относительно датчика 1.

Если с помощью фазосдвигающего устройства б сдвинуть эти напряжения U> и U3 отно30 сительно друг друга на 90 и затем их про220530

55 суммировать, то в результате получается напряжение U, ... представляющее собой вектор, угол сдвига которого относительно опорного напряжения Upg определяется углом между вектором поля Н и нулевой линией датчика 1 (фиг. 4).

Такой фазовый метод измерения исключает погрешность от изменений тока возбуждения датчика 1, так как угол и ме>кду векторами

С вых! и U», остается неизменным.

Помимо измерительного магнитомодуляционного датчика устройство содержит эталонный датчик 7, идентичный измерительному датчику 1, но экранированный от измеряемого поля Н и снабженный лишь одной парой вторичных обмоток 8 и 9 (фиг. 2). Обмотки возбуждения измерительного 1 и эталонного 7 датчиков включены последовательно. На эталонном датчике размещена также обмотка 10 подмагничивания, которая питается постоянным током и создает магнитное поле Н, посгоянное по величине и направлению. Поэтому выходное напряжение эталонного датчика 7

U>«, имеет определенный постоянный угол сдвига j5 относительно опорного напряжения

U»

При воздействии на измерительный датчик

1 магнитного поля Н на выходных обмотках

4 и 5 датчика появляются напряжен!!я удвоенной частоты U> и U3, которые подаются на фазосдвигающее устройство б и сдвигаются на 90 относительно друг друга. Затем эти сдвинутые по фазе напряжения суммируются на сумматоре 11 и результирующее напряжение U»!X, подается на избирательный усилитель 12, Угол сдвига фаз этого напряжения относительно опорного U,„îïðåäåëÿåòñÿ углом между вектором поля Н и нулевой линией датчика 1. Отфильтрованное напряжение поступает на формирователь 18 прямоугольны. : импульсов, дифференцируется и проходит на вход триггера 14. Опорное напряжение удвоенной частоты U полученное в результате двухполупериодного выпрямления напряжения возбуждения, подается на усилительограничитель 15, дифференцируется и посту. пает на второй вход триггера 14 (фиг. 3).

Ширина импульсов на выходе триггера 14 пропорциональна углу сдвига фаз между измеряемым напряжением (/,ы,, и опорным

U,„, т. е. пропорциональна углу поворота вектора магнитного поля Н относительно нулевой линии измерительного датчика I.

Угол сдвига фаз в ширину импульса преобразуется для удобства передачи по каналу связи. За нулевую линию датчика условно принимается такое положение измерительного датчика 1, когда векторы выходных напряжений Ьвых, и Ьвых, сдвинуты на рав!!ы!! угол относительно опорного напряжения U», т. е.

P — у (фиг. 5).

Угол поворота вектора магнитного поля Н отсчитывается как разность углов с учетом знака: и=р — у. Ина !е говоря, измеряется у Гол между Вектораъ!и Ьвыч и !- вых, один из которых постоянен, а другой отображает направление вектора измеряемого магнитного поля Н.

Нестабильность частоты тока возбуждения, изменения температурного режима искажает фазовую характеристику избирательного усилителя, в результате чего вносится погрешность — О в измерение фазы напряжения дат-!

- вых, °

Поэтому предусматривается периодическое измерение фазы выходного напряжения эталонного датчика 7 — U ы,,через тот же измерительный тракт при помощи переключателя 1б. При этом погрешность измерения фазы

О, вносимая избирательным усилителем, будет обшей и для измерительного 1 и для эталонного 7 датчиков, т. е, а= — у= (р — О) — (у — О) (фиг, 5), Таким образом, фазовый метод измерения исключает погрешность от колебаний тока возбуждения, а наличие эталонного датчика 7 и дифференциальный метод измерения — погрешность от колебаний частоты тока возбуждения датчика, измерения параметров схемы.

Предмет изобретения

Устройство для измерения направления вектора напряженности магнитного поля, содержащее измерительный и эталонный магнитомодуляционные датчики и индикаторный блок, отллчающееая тем, что, с целью устранения погрешности от нестабильности тока возбуждения датчика, в пем измерительный датчик снабжен двумя взаимно перпендикулярными вторичными обмотками, подключенными через фазосдвигающее устройство к сумматору, выход которого через последовательно включенные избирательный усилитель и формирователь импульсов соединен с одним из входов триггера, причем на другой вход триггера через усилитель-ограничитель подано опорное напряжение.

220530 / а )) у)- ) " +

Ф фи2. 1

Ф ге

Составитель С. Лукинская

Редактор И. Грузова Техред Л. Я. Левина Корректор А. П. Васильева

Заказ 2613i9 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мшшстров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2