Способ уменьшения порога чувствительности (собственных шумов) средств измерений первой производной по времени от магнитной индукции

Авторы патента:

G01R33/00 - Устройства для измерения переменных магнитных величин

Владельцы патента RU 2726028:

Лукин Евгений Валерьевич (RU)

Изобретение относится к области средств измерений величин магнитных полей. Способ уменьшения порога чувствительности средств измерений первой производной по времени от значений магнитной индукции характеризуется тем, что для уменьшения собственных шумов средства измерений выходной сигнал первичного измерительного преобразователя разделяют на два поддиапазона и оптимально согласуют на каждом поддиапазоне с входными характеристиками подключаемых к первичному измерительному преобразователю усилительных элементов, выходные сигналы которых суммируют, что обеспечивает неискаженный сигнал во всем частотном диапазоне. Технический результат – уменьшение порога чувствительности средства измерений. 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое изобретение относится к области средств измерений величин магнитных полей и найдет применение при измерениях первой производной по времени составляющей вектора магнитной индукции (МИ) морского технического объекта (МТО).

Уровень техники

Применение частотного разделения имеет широкое распространение в различных областях техники, среди которых стоит выделить области телеметрии (телекоммуникаций) и аудиосистем.

Использование частотного разделения в области средств измерений магнитных параметров, являясь основой для метода расширения частотного диапазона измеряемой магнитной индукции. В этом случае в каждом поддиапазоне используется свой индукционный первичный измерительный преобразователь (ИПИП) подключенный к своему усилительному элементу (УЭ), то есть для каждого частотного поддиапазона используется собственная измерительная цепь, образованная последовательным соединением ИПИП и УЭ[1]. Выходные сигналы указанных измерительных цепей суммируются и передаются на устройства дальнейшей обработки (при необходимости) и представления информации. Однако использование частотного разделения по шумовым характеристикам усилительных элементов для уменьшения порога чувствительности и оптимального согласования на каждом поддиапазоне каждого усилительного элемента не обнаружено.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является уменьшение порога чувствительности, а в частности собственных шумов средства измерений (СИ) с индукционным первичным измерительным преобразователем, за счет частотного разделения выходного сигнала ИПИП на поддиапазоны.

При индуктивном характере сопротивления первичного измерительного преобразователя с увеличением частоты измеряемого сигнала соответственно растет полное сопротивление (индукционного источника) ,где - омическое сопротивление источника, а – реактивное сопротивление индукционного источника, что приводит к увеличению тока шума.

При значениях полного сопротивления индукционного источника, в диапазоне от 100 кОм до 100 МОм, где преобладает шум тока, наилучшими шумовыми характеристиками, а именно шумом тока, обладают усилители на полевых транзисторах (ПТ). Биполярно-транзисторные (БП) усилители обеспечивают наилучшие шумовые характеристики в области полного сопротивления от 20 Ом до 1 МОм [2].

Уменьшение порога чувствительности достигается путем оптимального согласования (пропорционального частоте измеряемой величины магнитного поля) выходного сопротивления первичного измерительного преобразователя с шумовыми характеристиками УЭ, что предопределяет разделение частотного диапазона выходного сигнала индукционного преобразователя и использование в каждом поддиапазоне усилительных элементов, обеспечивающих наименьшее значение собственных шумов в соответствующих поддиапазонах и последующее суммирование выходных сигналов УЭ.

Краткое описание чертежей

Фиг 1. Структурная схема способа уменьшения порога чувствительности (собственных шумов) средства измерений с пассивными индукционными первичными преобразователями.

1 – индукционный чувствительный элемент; 2 – индуктивный разделительный элемент; 3 – усилитель на биполярном транзисторе; 4 – апериодическое звено; 5 – емкостной разделительный элемент; 6 – усилитель на полевом транзисторе; 7 - дифференцирующее звено; 8 – сумматор; 9 – устройство обработки и представления информации.

Осуществление изобретения

Предлагается для оптимального применения шумовых характеристик усилителей на ПТ и БП использовать разделение измеряемого частотного диапазона на поддиапазоны, разделив области работы УЭ, соответственно на низкие частоты, в области малого импеданса для усилителя на БП, и высокие частоты – в область высокого импеданса для усилителей на ПТ. Диапазон работы каждого из УЭ ограничивается апериодическим звеном для УЭ на БП и дифференцирующим для УЭ на ПТ, точка согласования работы определяется частотой среза и требуемой погрешностью, не приводящей к потере информации о значении измеряемого сигнала.

Для уменьшения перекрестного влияния шумов высоких и низких частот УЭ предлагается ограничить их входы развязывающей цепью (Фиг.1), которая позволит уменьшить влияние шумов БП на ПТ на высоких частотах, и ПТ на БП на низких частотах, соответственно.

Литература

Г.В. Абрамзон, Ю.П. Обоишев, Индукционные измерительные преобразователи переменных магнитных полей. Энергоатомиздат, 1984.— 117 с.

Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники.. Пер. с англ. – Изд. 2-е. М.: Издательство БИНОМ, 2014. – 704 с.

Способ уменьшения порога чувствительности средств измерений первой производной по времени от значений магнитной индукции, отличающийся тем, что для уменьшения собственных шумов средства измерений выходной сигнал первичного измерительного преобразователя разделяют на два поддиапазона и оптимально согласуют на каждом поддиапазоне с входными характеристиками подключаемых к первичному измерительному преобразователю усилительных элементов, выходные сигналы которых суммируют, что обеспечивает неискаженный сигнал во всем частотном диапазоне.

Предложенное изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к производственному контролю характеристики преобразования феррозондом магнитного поля (МП) Земли.

Альтернативное решение для неопределенных областей в изображениях mrcat // 2721932

Изобретение относится к области медицины. Система обработки для вычисления альтернативной карты (84) распределения электронной плотности исследуемого объема содержит систему (30) обработки, выполненную с возможностью вычисления первой карты (80) распределения электронной плотности с использованием множества данных визуализации, вычисления второй карты (82) распределения электронной плотности, при этом вторая карта (82) распределения электронной плотности является упрощенной версией первой карты (80) распределения электронной плотности, вычисления альтернативной карты (84) распределения электронной плотности с использованием первой карты (80) распределения электронной плотности и второй карты (82) распределения электронной плотности, при этом система (30) обработки выполнена с возможностью замены в одной или более зонах (90) артефактов первой карты (80) распределения электронной плотности второй картой (82) распределения электронной плотности с получением альтернативной карты (84) распределения электронной плотности, отличающаяся тем, что система обработки дополнительно содержит систему (40) пользовательского интерфейса, выполненную с возможностью отображения первой карты (80) распределения электронной плотности и содержащую систему (42) пользовательского ввода, позволяющую пользователю вводить пользовательские данные, идентифицирующие и разграничивающие упомянутые одну или более зон (90) артефактов на первой карте распределения электронной плотности.

Система и ручной зонд для неинвазивного анализа в режиме реального времени тканей тела // 2719623

Группа изобретений относится к анализу и обнаружению тканей тела с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Система для неинвазивного анализа ткани содержит неферромагнитный ручной зонд, выполненный с возможностью установления различия между нервами, мышцами и кровеносными сосудами.

Способ измерения магнитных характеристик ферромагнитных пленок и устройство для его осуществления // 2714314

Группа изобретений относится к измерительной технике и предназначена для неразрушающего контроля качества и однородности тонких магнитных пленок. Сущность изобретения заключается в том, что измеряют производную от величины поглощения электромагнитной энергии СВЧ-поля образцом, который помещается в скрещенные высокочастотное магнитное поле и постоянное магнитное поле, причем параллельно высокочастотному магнитному полю формируется модулирующее магнитное поле.

Визуализация силы давления акустического излучения // 2711326

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам для магнитно-резонансной визуализации силы давления акустического излучения (MR-AFRI). Устройство содержит систему высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука и систему магнитно-резонансной томографии для сбора магнитно-резонансных данных из зоны визуализации, при этом область соникации и зона визуализации по меньшей мере частично совмещаются, процессор управления, память для хранения машинно-выполняемых команд импульсной последовательности для управления системой магнитно-резонансной томографии в соответствии с протоколом визуализации силы давления акустического излучения, первых команд соникации для управления системой высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, чтобы воздействовать ультразвуком на область соникации в соответствии с протоколом визуализации силы давления акустического излучения, вторых команд соникации для управления системой высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука, чтобы воздействовать ультразвуком на область соникации в соответствии с протоколом визуализации силы давления акустического излучения, причем команды импульсной последовательности задают сбор магнитно-резонансных данных в течение нескольких повторений импульсной последовательности, устанавливают для каждого из нескольких повторений последовательности первую группу градиентов кодирования движения и вторую группу градиентов кодирования движения, причем первая и вторая группы градиентов кодирования движения подаются с одинаковой полярностью, причем выполнение машинно-выполняемых команд предписывает процессору: собирать первые магнитно-резонансные данные посредством управления системой магнитно-резонансной томографии командами импульсной последовательности и посредством управления системой высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука первыми командами соникации, причем первые команды соникации предписывают системе высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука воздействовать ультразвуком на область соникации в течение первой группы градиентов кодирования движения; собирать вторые магнитно-резонансные данные посредством управления системой магнитно-резонансной томографии командами импульсной последовательности и посредством управления системой высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука вторыми командами соникации, причем вторые команды соникации предписывают системе высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука воздействовать ультразвуком на область соникации в течение второй группы градиентов кодирования движения и вводить разные задержки включения для первых и вторых команд соникации; реконструировать первое изображение с кодированием движения из первых магнитно-резонансных данных; реконструировать второе изображение с кодированием движения из вторых магнитно-резонансных данных и построить карту смещений по разности между первым изображением с кодированием движения и вторым изображением с кодированием движения.

Реактор высокого давления для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса // 2711218

Изобретение относится к области спектроскопии, а именно к устройствам для регистрации спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) в жидкостях и сверхкритических флюидах при высоком давлении.

Силовое и управляющее устройство, предназначенное для средневольтного оборудования, и средневольтное переключающее устройство // 2710209

Изобретение относится к области электротехники. Силовое и управляющее устройство (1) для средневольтного оборудования содержит силовой и управляющий модуль (2), имеющий первый порт (21) питания, выполненный с возможностью электрического соединения с источником (60) электропитания; первое управляющее устройство (3), электрически соединенное в рабочем режиме с первым портом питания и источником электропитания, причем первое управляющее устройство выполнено с возможностью предотвращения подачи электропитания на силовой и управляющий модуль через первый порт питания, если рабочая температура силового и управляющего устройства ниже первого порогового значения (ТН1), отражающего минимальную рабочую температуру, предусмотренную для силового и управляющего модуля.

Способ измерения параметров магнитного поля // 2709703

Изобретение относится к измерению направления или напряженности магнитных полей. Способ измерения постоянного магнитного поля путем измерения параметра, возникающего на обкладках конденсатора из диэлектрического материала, снабженного двумя токопроводящими пластинами с выводами, установленными параллельно друг к другу, где диэлектриком является композит, при помещении его в магнитное поле, при этом применяют композит магнитожидкостной с 10% содержанием частиц из нанокристаллического магнитномягкого материала с высокой магнитной проницаемостью (μ≥50000) продолговатой формы и размеров, лежащих в пределах 1-100 мкм, измерение емкости производят на частоте 1 МГц, и величину магнитного поля определяют по градуировочной кривой или по известной величине, характеризующей чувствительность конденсатора.

Магнитно-резонансная система исследования с подвижным держателем пациента // 2708817

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к магнитно-резонансной системе исследования пациента с подвижным держателем пациента. Система содержит зону исследования, магнит для приложения статического магнитного поля в зоне исследования, держатель пациента с опорной поверхностью, RF-антенну, имеющую фиксированное геометрическое отношение с опорной поверхностью, причем держатель пациента установлен подвижно в направлении, поперечном к опорной поверхности, причем магнит имеет опорную раму и снабжен мостовым элементом, установленным на опорной раме и подвижно в направлении, поперечном к опорной поверхности, и мостовой элемент поддерживает держатель пациента, магнит является магнитом цилиндрической формы с зазором, в котором расположена зона исследования, причем элементы кожуха обеспечены между мостовым элементом и внутренней стенкой зазора или между держателем пациента и внутренней стенкой зазора.

Магнитометр с термокомпенсацией сигнала датчика магнитного поля // 2707586

Изобретение относится к области измерений индукции магнитного поля с помощью магнитометра, например, феррозондового типа. Сущность изобретения заключается в преобразовании индукции магнитного поля ВМП в цифровой или аналоговый сигнал S1(ВМП) с последующей компенсацией температурной погрешности первичного датчика.