Цифровой измеритель магнитной индукции

 

с с ви тс.

1 с с ..—;: Я

2 п11 4

24093

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 29.03.71 (21) 1637877/18-10 с присоединением заявии № (32) Приоритет

Опубликовано 15.04.74. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 19.09.74 (51) М. Кл. G Olr 33/06

Государственный комитет.

Саввта Министров СССР па делам изааретений и открытии (53) УДК 621.317.44 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. А. Масюренко и Ю. А. Скрипник

Институт электродинамики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ И НДУКЦИ И

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерения с повышенной точностью индукции постоянных магнитных полей в широком диапазоне ее значений.

Известные цифровые измерители магнитной индукции с датчиками Холла содержат последовательно соединенные автоматический переключатель, избирательный усилитель, линейный детектор и второй автоматический переключатель, работающий синхронно с первым, запоминающий конденсатор и интегрирующее

RC-звено, при этом управляющие цепи автоматических переключателей соединены со схемой управления, выход датчика через развязывающий трансформатор подключен к одному из входов первого автоматического переключателя, к другому входу которого подключен низкоомный резистор, один из выходов второго автоматического переключателя подключен через интегрирующее звено к одному из входов нуль-органа, а другой выход переключателя соединен со вторым входом нульоргана, к которому также подключен запоминающий конденсатор.

Однако в известном устройстве на результат измерения могут оказывать влияние временные и температурные нестабильности параметров элементов интегрирующего звена и генератора счетных импульсов. Кроме того, появляется погрешность измерения, вносимая элементом памяти.

Для повышения точности измеритель предложенной конструкции снабжен источником опорного напряжения, преобразователем

«код — напряжение» и регистром памяти, при этом входы регистра подключены к счетчику, а выходы — ко входам преобразователя

«код — напряжение», выход которого соединен с Одним контактом второго автоматического переключателя, другой контакт которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход к интегратору, причем управляющие цепи регистра памяти п цепи установки счетчика в нулевое состояние соединены со схемой управления.

На фпг. 1 изображена блок-схема цифрового измерителя магнитной индукции; на фиг, 2 — временная диаграмма напряжений.

В блок-схему, изображенную на фиг. 1, включены: избирательный усилитель 1, линейный детектор 2, автоматический переключа- тель 3. низкоомпый резистор 4, датчик Холла

5, источник переменного тока 6, нуль-орган 7, интегратор 8, автоматический переключатель

9, источник опорного напряжения 10, генератор тактовых импульсов 11, схема управления

12, ключ 13, генератор счетных импульсов 14, счетчик 15, регистр памяти 16, преобразова30 тель «напряжение — код» 17, симметрирующий

424093 трансформатор 18, цифровое отсчетное устройство 19.

Измсрение производится в два такта. В одном такте на вход избирательного усилителя

1, соединенного с линейным детектором 2, через автоматический переключатель 3 подается напряжение, снимаемое с низкоомного резистора 4, включенного в цепь питания датчика

Холла 5 от источника переменного тока 6.

Усиленное и выпрямленное напряжение подается на один из входов нуль-органа 7 и определяется выражением

1 1 "2 Сфо где k — коэффициент передачи усилителя;

k> — коэффициент передачи линейного детектора;

1ор — среднее значение выпрямленного тока питания датчика;

ЯΠ— низкоомный резистор в цепи питания датчика.

На другой вход нуль-органа 7 поступает линейно изменяющееся напряжение с выхода интегратора 8, на вход которого через автоматический персключатель 9 подается сигнал от источника опорного напряжения 10. Наклон линейно изменяющегося напряжения на выходе интегратора определяется выражением

tgO,= ", (2) т

N, =t,f, (3) где 11 — временной интервал, f — частота генератора счетных импульсов.

В соответствии с обозначениями, принятыми па фиг. 2, имеем (4) 1

tgeÄ

Подставив в (4) выражения (1) и (2), получим

1 1 221СР От (5)

Уоп

Тогда число импульсов N1 в соответствии с (3) и (5) равно у Ф21ср11от1

1 ОП где 81 — угол наклона линейного напряжения;

U — напряжение опорного источника;

Т вЂ” постоянная времени интегратора.

Одновременно с началом развертки линейного напряжения генератор тактовых импульсов

11 через схему управления 12 при помощи ключа 13 подключает выход генератора счетных импульсов 14 ко входу счетчика 15.

При равенстве сравниваемых напряжений нуль-орган 7 при помощи ключа 13 отключает счетчик 15 от генератора счетных импульсов 14. Число подсчитанных импульсов будет равно

Таким образом, в конце первого такта измерения число подсчитанных импульсов NI будет зафиксировано счетчиком в виде цифрового статического кода, который по сигналу со схемы управления 12 переносится в регистр памяти 16 и с помощью преобразователя «напряжение — код» 17 обратно преобразуется в соответствующее напряжение У2, определяемое выражением

10 ц 1с1 1 2 Ср от.1 ,=т ——

7 ОП (7) где т — коэффициент обратного преобразования.

Во втором такте измерения на вход избирательного усилителя 1 через автоматический переключатель 3 и симметрирующий трансформатор 18 подается выходное напряжение датчика 5. При этом выпрямленное напряжение U3 на входе нуль-органа 7 будет равно 72: 1 А1срВ (Ь) где S — удельная чувствительность датчика к индукции;

 — измеряемая магнитная индукция.

На другой вход нуль-органа 7 поступает линейно изменяющееся напряжение с выхода интегратора 8, на вход которого через автоматический переключатель 9 подается напряжение с выхода преобразователя «напряжение — код».

Наклон линейного напряжения на выходе интегратора будет определяться выражением

U2 111Й1Й2Есрйоf

1дО, =

35 оп (9) В дальнейшем работа схемы происходит аналогично первому такту измерения. При этом число подсчитанных импульсов будет равно

N,=t,f, (10) где 4 — временной интервал.

В соответствии с обозначениями на фиг. 2 имеем

45 з

tg 82

Подставив в (11) выражения (8) и (9), получим

5О с оп (12)

"1Rof

Тогда число импульсов N2 в соответствии с (10) и (12) равно

N = "В.

РИО (13) U0п

Обозначив " через коэффициент nponopmR циональности k, имеем

N, =- kSB. (14)

Таким образом, на вход счетчика 15, установленного к началу второго такта измерения

65 в нулевое состояние сигналом со схемы управ, 424093 ления 12, поступает число импульсов N>, которое счетчик зафиксирует в виде цифрового статического кода. Состояние счетчика индицируется цифровым отсчетным устройством 19.

Автоматические переключатели 3 и 9 соединены через схему управления 12 с генератором тактовых импульсов 11, осуществляющим двухтактную последовательность преобразований.

На основании выражения (13), в которое не входят такие параметры, как постоянная времени интегратора, частота генератора счетных импульсов, коэффициенты передач избиратель- 15 ного усилителя и линейного детектора и ток питания датчика, можно сделать вывод, что число подсчитанных импульсов N> пропорционально измеряемой магнитной индукции и не зависит как от изменения коэффициентов пе- 20 редач усилителя и детектора и нестабильности тока питания датчика, так и от изменения параметров элементов интегратора и генератора счетных импульсов. Кроме того, схема измерителя не содержит запоминающего устройства, что исключает погрешность измерения, обусловленную нестабильностью его параметров.

Предмет изобретения

Цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий датчик Холла с симметрирующим трансформатором на выходе и с низкоомным резистором в цепи питания датчика от источника переменного тока, последовательно соединенные автоматический переключатель, избирательный усилитель и линейный детектор, подключенный к одному входу нуль-органа, другой вход которого через интегратор связан со вторым автоматическим переключателем, работающим синхронно с первым, а выход— с первым входом ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, третий вход — через схему управления к выходу генератора тактовых импульсов, выход же ключа через счетчик связан с цифровым отсчетным устройством, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен источником опорного напряжения, преобразователем «код — напряжение» и регистром памяти, входы которого соединены с выходами счетчика, а выходы — со входами преобразователя «код — напряжение», выход последнего соединен с одним контактом второго автоматического переключателя, второй контакт которого подключен к выходу источника опорного напряжения.

424093

Фий 1

Составитель Л. Устинова

Редактор Н. Белявская

Техред Е. Борисова

Корректоры: О. Данишева и Е. Давыдкина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2453/8 Изд, № 1496

Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5