Устройство измерения пространственно неоднородного постоянного или меняющегося во времени магнитного поля

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой многоканальное устройство измерения пространственно неоднородного магнитного поля и может быть использовано при регистрации исходных данных, необходимых для построения диаграммы распределения магнитного поля. Устройство состоит из однотипных независимых интеллектуальных модулей измерительных каналов (ИМИК), имеющих беспроводную оптическую связь с блоком управления, регистрации и обработки (БУРО). Количество и пространственное местоположение ИМИК задаются исходя из условий конкретной задачи измерения и регистрации распределения магнитного поля. Техническим результатом является снижение влияния помех при измерении магнитного поля за счет использования оптической связи и применения автономных источников питания, а также повышение функциональности измерительного устройства за счет возможности наращивания количества измерительных каналов до заданного исходя из условий конкретной задачи с возможностью размещения измерительных каналов и задания индивидуальных значений параметров опроса магнитного поля в конкретных точках пространства, где требуется проводить измерение магнитного поля. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам измерения параметров магнитных полей, и может быть использовано при регистрации исходных данных, необходимых для построения диаграммы распределения пространственно неоднородного магнитного поля.

Известно устройство [1] для сканирования магнитных полей, реализующее способ, основанный на измерении магнитного поля поочередно в количестве точек плоскости посредством последовательно соединенной матрицы чувствительных элементов, включающей N феррозондов, с последующей обработкой измеряемых напряжений с помощью электронно-вычислительной машины. Элементы устройства представлены в виде матрицы и имеют проводное соединение, возможность измерения ограничивается только периодическими магнитными полями без возможности определения направления поля.

Известен способ топографии магнитного поля, реализованный в устройстве [2], который основан на измерении магнитного поля одновременно в большом количестве точек плоскости посредством матричной регулярной структуры из столбцов и строк взаимосвязанных элементов, расположенных на полупроводниковой пластине. Ограничением реализованного в устройстве способа является возможность измерения магнитного поля в плоскости, где магнитные силовые линии должны быть направлены перпендикулярно плоскости полупроводниковой пластины, причем расстояние между элементами строго фиксировано и не может быть изменено в процессе эксплуатации.

Существует способ [3] измерения распределения векторной функции магнитной индукции периодически изменяющего во времени поля в любых точках исследуемого пространства для произвольно выбранных моментов времени на периоде, основанный на последовательных поступательных и угловых перемещениях рабочего магнитоизмерительного органа, выполненного в виде ортогонально ориентированных в пространстве контуров, а также на представлении исследуемого объема совокупностью параллельных сечений, распределения магнитной индукции в которых получают посредством применения процедуры вычислительной томографии к индуцируемым напряжениям. Однако указанный способ ориентирован на измерения исключительно периодических во времени магнитных полей, при этом конечное значение магнитного поля в точке пространства определяется в результате ресурсоемких вычислений, основанных на методах вычислительной томографии, требующих наличие данных, полученных при измерении поля в нескольких сечениях исследуемого пространства.

Наиболее близким к заявленному является устройство [4] для измерения и топографии магнитных полей рассеивания вблизи поверхности объекта исследования, в котором используется один трехкомпонентный датчик Холла, перемещаемый вдоль заданной траектории с помощью измерительной штанги относительно объекта измерения посредством блока механических перемещений с поворотным столиком и подвижными каретками, приводимыми в движение шаговыми двигателями. Фиксируемые датчиком данные подвергаются статистической обработке в измерительно-вычислительном блоке. Недостатком устройства являются функциональные ограничения, а именно возможность получения данных для построения распределений магнитных полей не изменяющихся во времени, кроме того, при регистрации поля требуется значительное время на перемещение датчика вдоль заданной пространственно траектории.

Результат изобретения - это многоканальное устройство измерения пространственно неоднородного магнитного поля, состоящее из однотипных независимых интеллектуальных модулей измерительных каналов (ИМИК), имеющих беспроводную оптическую связь с блоком управления, регистрации и обработки (БУРО), количество и пространственное местоположение ИМИК не оказывают влияние на процесс функционирования устройства, при этом задаются исходя из условий конкретной задачи измерения и регистрации распределения магнитного поля, обладающего пространственной неоднородностью и являющегося постоянным или меняющимся во времени.

Устройство состоит из М независимых ИМИК, оптического приемопередатчика 8, блока согласования 9 и электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 10 (фиг.), которая является БУРО. Каждый из ИМИК включает в свой состав датчик магнитного поля 1, преобразователь 2, элемент идентификации 3, блок управления 4, элемент памяти 5, оптический приемопередатчик 6 и автономный источник питания 7.

Датчик магнитного поля 1, являющийся трехкомпонентным датчиком Холла, формирует аналоговые электрические сигналы, эквивалентные значению трех составляющих вектора индукции магнитного поля. Преобразователь 2 осуществляет предварительную обработку каждого аналогового сигнала и включает в свой состав элемент коммутации и аналогово-цифрового преобразователя (АЦП), посредством которого формируется цифровой код. При обмене в качестве индивидуального адреса ИМИК используется уникальный код элемента идентификации 3.

Беспроводная связь позволяет исключить элемент коммутации многоканального устройства, характеристики которого накладывают ограничения на максимальное количество измерительных каналов. Применение оптической связи позволяет снизить искажения, вносимые измерительным устройством на регистрируемое магнитное поле, вследствие отсутствия соединительных проводов, выполняющих косвенную функцию передающей антенны сигнала помехи. Каждый ИМИК обладает уникальным адресом, что позволяет выполнить конфигурирование, настройку и управление измерительного канала в индивидуальном порядке, а также ИМИК присваивается ряд групповых адресов для реализации режимов синхронной работы каналов за счет использования команд, включающих групповые адреса. ИМИК содержит в своем составе автономный источник питания, что позволяет снизить погрешность измерения за счет уменьшения влияния сетевых наводок. Процесс функционирования ИМИК определяется входящим в состав измерительного канала блоком управления, работающим в соответствии с заданной программой.

Таким образом, цель изобретения снижение влияния помех при измерении магнитного поля за счет использования оптической связи, применения автономных источников питания, а также повышение функциональности измерительного устройства за счет возможности наращивания количества измерительных каналов до заданного исходя из условий конкретной задачи с возможностью размещения измерительных каналов и задания индивидуальных значений параметров опроса магнитного поля (частота, количество отсчетов, точность преобразования) в конкретных точках пространства, где требуется проводить измерение магнитного поля.

Работа устройства начинается с этапа конфигурирования, в ходе которого ЭВМ 10 через согласующее устройство 9 и оптические приемопередатчики 6, 8 отправляет блоку управления 4 каждого ИМИК параметры конфигурирования измерительных каналов с целью назначения принадлежности канала к группе измерительных каналов, задания точности путем выбора используемого количества разрядов кода АЦП, количества отсчетов в серии наблюдений, частоту опроса АЦП.

Для регистрации распределения магнитного поля ЭВМ 10 через согласующее устройство 9 и оптические приемопередатчики 6, 8 передает групповую команду «начать измерение», которая поступает на блок управления 4 каждого ИМИК, после чего блок управления 4 выполняет регистрацию сигнала, поступающего с датчиком магнитного поля 1 через преобразователь 2. Регистрируемый сигнал в виде кода записывается в блок памяти 5. Длительность регистрации сигнала определяется исходя из заданного количества отсчетов в серии наблюдений и частоты опроса АЦП.

По завершению регистрации распределения магнитного поля ЭВМ 10 осуществляет последовательный опрос ИМИК, в ходе которого каждый из ИМИК передает на ЭВМ коды, хранимые в блоке памяти.

Текущий уровень развития науки и техники позволяет при практической реализации ИМИК использовать микроконтроллер, который включает в свой состав аппаратные модули мультиплексора, АЦП и блок памяти, программную реализацию элемента идентификации канала и алгоритмов работы блока управления. Функциональные возможности устройства могут быть расширены за счет использования специального программного обеспечения микроконтроллеров ИМИК, реализующих, например, алгоритмы контроля питающего напряжения, коррекции показаний датчиков поля, адаптивной подстройки параметров оптической связи.

Одной из задач, требующей использование предлагаемого устройства, является контроль пространственного распределения магнитных полей, используемых при комплексной магнитотерапии, где на основе зафиксированного распределения магнитного поля принимается решение о необходимости коррекции параметров воздействия на пациента с учетом его антропометрических и прочих индивидуальных особенностей.

Таким образом, предложенное устройство позволяет выполнить регистрацию распределения неоднородного в пространстве, постоянного либо меняющегося во времени магнитного поля за счет использования множества однотипных ИМИК, осуществляющих обмен данными посредствам оптического канала связи, причем количество и местоположения ИМИК заданных в рамках конкретной задачи измерения и регистрации магнитного поля, не повлияют на функциональность устройства, то есть не приведут к изменению алгоритма процесса управления устройством.

Литература

1. Патент SU 1762282 A1, кл. G01R 33/02, 1992.

2. Патент SU 1652951 А1, кл. G01R 33/02, 1991.

3. Патент RU 2463620 С1, кл. G01R 33/02, 2012.

4. Патент SU 1684761 А1, кл. G01R 33/06, 1991.

Устройство измерения пространственно неоднородного постоянного или меняющегося во времени магнитного поля, отличающееся тем, что состоит из электронно-вычислительной машины 10, согласующего блока 9, оптического приемопередатчика 8 и независимых однотипных интеллектуальных модулей измерительных каналов (ИМИК), количество и пространственное местоположение которых не оказывает влияние на процесс функционирования устройства в виду наличия у каждого ИМИК автономного источника питания 7 и элемента идентификации 3, обеспечивающего возможность индивидуального доступа к ИМИК, который кроме блоков 3 и 7 включает в свой состав датчик магнитного поля 1, преобразователь 2, блок управления 4, фиксирующего с выхода преобразователя 2 цифровой код, значение которого эквивалентно величине магнитного поля, воздействующего на датчик магнитного поля 1, при этом блок управления 4 осуществляет запись кода в элемент памяти 5, обмен данными и управляющими последовательностями с электронно-вычислительной машиной 10, выполняющую функцию блока управления, регистрации и обработки устройства, через оптические приемопередатчики 6, 8 и согласующий блок 9.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство воспроизведения магнитного поля и предназначено для калибровки и поверки рабочих средств измерений магнитной индукции переменного магнитного поля.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ автономной регистрации амплитуды напряженности двухполярного импульса магнитного поля и может применяться к импульсам магнитного поля в динамическом диапазоне напряженностей в сотни килоампер на метр при длительностях импульсов в десятки микросекунд в моноцикличных электромагнитных процессах.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство трехмерного сканирования электромагнитных излучений в ближнем поле электронных средств и может быть использовано для измерения напряженности электромагнитного поля при проведении испытаний, диагностики и тестирования электронных устройств и приборов на выполнение требований по электромагнитной совместимости в части помехоэмиссии.

Изобретение относится к области измерительной техники и представляет собой способ калибровки трехкомпонентного магнитометра с помощью меры магнитной индукции через определение корректирующей матрицы и уходов нулей магнитометра с исключением влияния внешних неоднородных (индустриальных) помех в процессе калибровки.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в магнитно-резонансных томографах. .

Изобретение относится к устройствам индикации и измерения электрических и магнитных полей. .

Изобретение относится к криогенной СВЧ микроэлектроники и предназначено для определения скорости движения решетки магнитных вихрей (РМВ) в сверхпроводниках II-го рода; скорость решетки является одним из основных показателей свойств сверхпроводникового материала II-го рода.

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к феррозондовым приборам, осуществляющим неразрушающий контроль качества различных металлоконструкций и изделий. Магнитометр содержит датчики напряженности магнитного поля, связанные через мультиплексор с измерительным устройством, в цепи, связывающей мультиплексор с измерительным устройством, установлен ключ, снабженный управляющей связью с блоком детектирования помех, включающим в себя соединенные последовательно дифференциатор коммутационных помех, компаратор, логический элемент И с устройством управления, при этом дополнительно введен датчик скорости, снабженный управляющей связью с компаратором, при этом датчик скорости механически скреплен с датчиками напряженности магнитного поля. Технический результат - повышение точности измерения. 1 ил.

Изобретение относится к модульной системе возбуждения для испытаний сердечника статора. Устройство возбуждения для высокоэнергетических испытаний сердечников (5) статоров электрогенераторов или двигателей, содержащее один или несколько модулей возбуждения, при этом каждый модуль возбуждения содержит обмотку (1-4) возбуждения и источник (10-13) питания и выполнен с возможностью проведения тока возбуждения через обмотку (1-4) возбуждения, при этом ток возбуждения через каждую обмотку (1-4) возбуждения способствует общему возбуждению сердечника (5) статора, при этом модуль возбуждения дополнительно содержит конденсатор (6-9), и источник (10-13) питания модуля возбуждения действует как источник тока на своем выходе. Технический результат заключается в уменьшении реактивной составляющей тока возбуждения. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля микроструктуры металлической мишени. Варианты реализации настоящего изобретения предоставляют электромагнитный датчик (400) для детектирования микроструктуры металлической мишени, содержащий магнитное устройство (410, 420) для предоставления возбуждающего магнитного поля, магнитометр (430) для детектирования результирующего магнитного поля, индуцированного в металлической мишени; и схему (450) калибровки для создания калибровочного магнитного поля для калибровки электромагнитного датчика. Причем калибровочное магнитное поле создается электрическим током, индуцированным в схеме калибровки возбуждающим магнитным полем. Технический результат - повышение чувствительности датчика за счет исключения искажений его показаний, обусловленных помехами различной природы. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способам измерения магнитного поля и включает воздействие на кристалл карбида кремния гексагонального или ромбического политипа, содержащего спиновые центры с основным квадруплетным спиновым состоянием, вдоль его кристаллографической оси с симметрии сфокусированным лазерным излучением, переменным магнитным полем низкой частоты и постоянным магнитным полем. При этом измеряют интенсивность люминесценции спиновых центров с основным квадруплетным спиновым состоянием при различной величине постоянного магнитного поля. В области изменения интенсивности люминесценции снимают первую кривую зависимости изменения интенсивности люминесценции от величины постоянного магнитного поля и градуируют первую кривую по известному значению величины магнитного поля в точке перегиба первой кривой. Затем помещают на поверхность упомянутого кристалла карбида кремния исследуемый образец и измеряют интенсивность люминесценции спиновых центров с основным квадруплетным спиновым состоянием при различной величине постоянного магнитного поля. В области изменения интенсивности люминесценции снимают вторую кривую зависимости изменения интенсивности люминесценции от величины постоянного магнитного поля и определяют величину магнитного поля, создаваемого исследуемым образцом в точке фокуса лазерного излучения, по величине горизонтального сдвига второй кривой относительно первой кривой. Технический результат изобретения заключается в увеличении точности измерений, а также в устранении нагрева исследуемого объекта. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к приборам, предназначенным для измерений компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли, а также к средствам автоматизированного контроля магнитометров. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для измерения магнитных полей содержит стабилизатор напряжений, первый коммутатор, триггер, первый элемент задержки и последовательно соединенные феррозондовый датчик, предварительный усилитель, частотно-избирательный усилитель, фазочувствительный демодулятор, аналоговый интегратор, аналого-цифровой преобразователь и цифровой вычислитель, при этом выход аналогового интегратора через первый масштабный резистор подключен к компенсационной обмотке феррозондового датчика, контрольная обмотка которого через второй масштабный резистор подключена к выходу первого коммутатора, введение элемента «или», второго элемента задержки, второго коммутатора, третьего масштабного резистора и образование новых функциональных связей позволяет повысить глубину автоматического автономного тестового контроля исправности устройства. Технический результат - повышение достоверности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к области измерения и может быть использовано при измерении магнитных полей. Датчик магнитного поля содержит вентиль, чувствительный элемент, включающий в себя индуктивность L с сердечником и два резистора, триггер Шмитта, при этом в него дополнительно введены источник опорного напряжения, выходы которого подключены к прецизионному пороговому устройству с нижним и верхним порогами срабатывания, и к прецизионному формирователю напряжения, вход которого соединен с выходом вентиля, а выход подключен к чувствительному элементу, соединенному с прецизионным пороговым устройством с нижним и верхним порогами срабатывания, выход которого подключен к входу триггера Шмитта, выход которого является входом вентиля. Технический результат – повышение точности от изменения питающего напряжения и от изменения температуры. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для бесконтактной внетрубной диагностики технического состояния подземных ферромагнитных нефтяных и газовых труб. Устройство для бесконтактной диагностики технического состояния подземных трубопроводов с возможностью калибровки в полевых условиях, содержащее узел датчиков постоянного магнитного поля, состоящий по меньшей мере из двух однокомпонентных датчиков, соединенных креплениями из немагнитного непроводящего материала, устройство сложения и вычитания сигналов постоянного магнитного поля, блок сбора данных и управления (БСДУ) и полевой компьютер, при этом дополнительно введены катушки с соленоидальными обмотками, создающими калибрующее переменное низкочастотное магнитное поле, расположенные в центральной части креплений датчиков из немагнитного непроводящего материала, блок прецизионных резисторов, генератор, измерительный блок, при этом катушки с соленоидальными обмотками с помощью бифилярного провода соединены с блоком прецизионных резисторов и генератором, кроме того, блок прецизионных резисторов соединен с БСДУ, который, в свою очередь, соединен с полевым компьютером. Технический результат – расширение функциональных возможностей и улучшение характеристик устройства для бесконтактной диагностики технического состояния подземных трубопроводов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к метрологии, в частности к способам для измерения плотности потока энергии электромагнитного излучения от мобильного телефона. Измерения проводят в заданных точках, равномерно расположенных в плоскости, параллельной плоскости передней панели мобильного телефона, зафиксировав мобильный телефон напротив указанной плоскости на заданном расстоянии от нее, из полученных значений формируют матрицу распределения плотности потока энергии. Измерения проводят в трех режимах работы мобильного телефона: набор номера, прием входящего вызова и разговор. При измерении мобильный телефон устанавливают под углом примерно 43±1° к горизонтали, полученную матрицу распределения значений плотности потока энергии совмещают со схемой черепно-мозговой топографии головы человека, совмещая область расположения динамика мобильного телефона на матрице с обозначением наружного слухового прохода на упомянутой схеме головы человека. Полученные значения плотности потока энергии могут быть отображены на матрице графически. Для графического отображения полученных данных используют шкалу градаций серого, в которой минимальному значению плотности потока энергии соответствует белый цвет, а максимальному - 50% серого. Технический результат – обеспечение измерений, величины которых соответствуют реальным условиям эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электрическим испытаниям транспортных средств. В способе испытаний электрооборудования автотранспортных средств на восприимчивость к внешнему электромагнитному полю испытываемое электрооборудование устанавливают в бортовую сеть транспортного средства и подвергают воздействию внешнего излучения с заданными параметрами. На каждой частоте воздействующего излучения транспортное средство позиционируется в горизонтальной плоскости по отношению к внешнему источнику электромагнитного поля в диапазоне определенных углов. Во время испытаний угловая скорость вращения транспортного средства относительно внешнего источника излучения не должна превышать 5 град/с. При этом минимальное расстояние между внешним источником излучения и транспортным средством выбирается исходя из максимального линейного размера транспортного средства в горизонтальной плоскости и угла главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости внешнего источника излучения. Повышается полнота определения помехоустойчивости. 2 ил.

Изобретение относится к электромагнитным испытаниям технических средств. Способ оценки технических средств на соответствие требованиям по уровню излучаемого электромагнитного поля заключается в проведении измерений уровней электрической составляющей излучаемого электромагнитного поля в заданном диапазоне частот количественно ограниченной выборки технических средств и в сравнении результатов испытаний с критериальными показателями качества. Измерения электрической составляющей излучаемого электромагнитного поля выполняют в заданном диапазоне частот и по результатам измерений определяют параметр, характеризующий качество большой партии выпускаемых технических средств одной модели одинаковой комплектации. Повышается достоверность оценки. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой многоканальное устройство измерения пространственно неоднородного магнитного поля и может быть использовано при регистрации исходных данных, необходимых для построения диаграммы распределения магнитного поля. Устройство состоит из однотипных независимых интеллектуальных модулей измерительных каналов, имеющих беспроводную оптическую связь с блоком управления, регистрации и обработки. Количество и пространственное местоположение ИМИК задаются исходя из условий конкретной задачи измерения и регистрации распределения магнитного поля. Техническим результатом является снижение влияния помех при измерении магнитного поля за счет использования оптической связи и применения автономных источников питания, а также повышение функциональности измерительного устройства за счет возможности наращивания количества измерительных каналов до заданного исходя из условий конкретной задачи с возможностью размещения измерительных каналов и задания индивидуальных значений параметров опроса магнитного поля в конкретных точках пространства, где требуется проводить измерение магнитного поля. 1 ил.

Наверх