Цифровой магнитовариационный преобразователь

 

О П И А;Н-И вЂ” Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскиж

Социалистииескин

Республик (и) 577495

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) За Явлена02.08.74. (21) 2051391/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25,10.77йюллетень № 39 (45) Дата опубликования описания 23.11.77 (51) М. К а

G 01 V 3I00

Гасударственнын номнтет

Саввтв Мнннстрав СССР по делам нэобретеннй н открытнй (53) УДК 550.838 (088.6) (72) Авторы изобретения

В. И. Одинцов, А. Н. Зайцев и В. С, Борисоглебский (71) Заявитель

Специальное конструкторское бюро физического приборостроения АН СССР (54) ЦИФРОВОЙ МАГНИТОВАРИАЦИОННЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1 .Изобретение. относится к геофизике и может Нэыть использовано при разработке быст родействуюших магнитометрических устройств с высокой разрешающей способностью.

В электроизмерительной технике извес т ны цифровые преобразователи, содержашие генератор опорной частоты и генератор, управляемый напряжением {преобразователь налряжение — частота), цепь вычитания частот и реверсивный счетчик с преобразователем код-1О аналса (1 )

Известны также цифровые магнитовариеционные преобразователи, содержащие кварцевый вариометр с фотопреобразователем и компенсируюшей колечной системой, генера- 1 тор опорной частоты и реверсивной счетчик с преобразователем код-аналог (2 )

Ток в цепи обратной связи указанных при. боров представляет собой ступенчато-изменяюшийся сигнал, приложенный через колеч- gp ную систему к кварцевому магниточувствительному элементу, представляюшему собой механическую колебательную систему, Импульсы тока возбуждают в магниточувствительном элементе колебательный процесс, 2 вследствие чего их частота не может быть сделана выше собственной резонансной чаототы кварцевого вариометра, а это приводит к ограничению быстродействия прибора на уровне одного-двух измерений в секунду, Требования высокой стабильности нуль-пункта прибора и достаточно широкого динамиче кого диапазона приводят к тому, что разрешающая способность прибора находится на уровне десятых долей гаммы, что явно недостаточно для проведения исследований в диапазоне короткопериодных колебаний, где амплитуда колебаний не превышает укаэанной величины.

11елью изобретения является повышение разрешающей способности измерения.

Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены преобразователь напряжение-частота, фазовый дискриминатор, формирователь тока и цепь вычитания частот, подключенная ко входу реверсивного счетчика, причем выходы преобразователя напряже.— ние-частота и опорного генератора соединены со входами фазового дискриминатора поаключепны о;ерез формирователь тока к комле нс ирую щей к ол еч ной с истеме.

На -;.ертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройсгва, Устройство содержит кварцевый вариометэ

1 с фотопреобразователем 2 и компенсир5пэ= щей колечной системой 3„. генератор 4 опорной частоты преобразователь налряжениеЭ частота 5, цепь вычитания частот 6, ревер-. сивный счетчик 7, преобразователь код.=аналог 8, фазовый дискриминатор 9, формирователь тока 3.G, измеритель временных ин= тервалов 13. и отсчетные устройства старших разрядов 12 и младших разрядов 13,.

Луч света, отраженный от зеркала квар= цевого вариометра 1, поступает на дифференциальный фотопреобразователь 2, g случае установившегося состояния измерительной системы сигнал на выходе дифференциального фотопреобразователя равен нулю и частота преобразователя капэяжение — частота 5 сов=. падает с точностью до фазы с частотой генератора : опорной частоты, С выхода фазового дискриминатора 9 следуют импульсы с частотой опорного генератора 4 и длитель= ностью, равной фазовому сдвигу импульсов опорного генератора отно -.ительно импульсов преобразователя напряжени -частота Импульсы с выхода фазового дискриминатора управляют формирователем тока 10 таким образом,ao что постоянная составляющая тока на выходе формирователя пропорциональна фазовому сдвигу импульсов опорногогенератора относительно импульсов преобразователя напряжениечастота, Зтот ток подается через катушку компенсирующей колечной системы 3 на кварцевый вариометр 1 и выделяется за счет интегрирующих свойств датчика (при условии, что собственная частога датчика много мень ше опорной) . .40

Таким образом, малые вариации магнит ного поля отслеживаются по указанному контуру обратной связи в пределах фазового сдвига до одного периода частоты опорного генератора, Сигнал с выхода фазового дискриминатора 9 поступает на измеритель временных интервалов 11, выход которого на отсчетном устройстве 3.3 дает значение мла

L èõ разрядов отсчета вариации магнитного поля, so

В случае„если вариации превосходят пэ величине максималы ое значение младших разрядов, то есть частоты опорного генера,— тора и преобразователя напряжение-частота не совпадают с точностью до фазы, на одному из выходов цепи вычитания частот 6 появляются иъиульсы, которые изменяют содержимое реверсивного счетчика 7. Зто измерение через преобразователь Kolk-аналог 8 поступает на вход кварцевого вариометра 1 чс-;gg рез катуш=.у ксмпенсирующей калечной сис= темы 3, компенсируя вариации магнитного поля на входе вариометра 1. Значение кода в реверсивном счетчике 7 индуцируется отсчетным устройством 12 старших разрядов, Суммарное значение тока в компенсирую-:щей колечной системе 3 в каждый момент времени создает действие, равное и противоположно направленное действию магнитного поля HB кварцевый вариометр 1> компенсируя тем самым последнее, Полное значение отсчета магнитного поля складывается из показаний реверсивного счетчика 7 (старшие разряды) и измерителя временных интервалов 13., младшие разряды),.

Существенное стличиа такой компенсации т чисто цифровой сс"тои в следующем, t-.a датчик воздействует не ступенчатое, а линейноизменяющееся значение тока обрат= ной связи„чтэ улучшает устойчивость систе=-мы и устраняе опасность возникновения ая:тэкопебаний, -, .астота импульсов, поступаю= щих на вход реверсивного счетчика, зависит от величины рассогласования на входе сис темы,, уменьшаясь по мере приближения к состоянию равновесия, что в свою очередь повы-" шает устойчивость. Наличие второго конту-. ра обратной связи позволяет повысить разрешающую способность и динамический диапазон системы в сторону малых значений входных воздействий, при этом стабильность нуль-пункта полностью эпоеделяется чисто цифровым контуром обратной связи.

Формулаизобретения

1 ифрэв оА магии тэвариаци онный пре эбразс-ватель, сэдержащий кварцевый вариометр с фотэпреэбразэвателем и компенсирующей кэлечнэй системой.генератор опорной частоты и реверсивный счетчик с преобразователем коданалог, отличающийся тем,что, с целью повышения разрешающей способнооти измерения, в него дополнительно введены преобразователь напряжение — частота, фазовый дискриминатор, формирователь тока и цепь вычитания .астот, подключенная ко входу реверсивного счет-вика.„- выходы преобразователя на пряжение-частота и опорного генератора соедин ны со входами фазового дискриминатора, подклк ченнэгэ через формирователь тэка к компенсирующей кэлечцэй системе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

3. Новицкий П, В. и др, "цифровые приборы с частотными датчиками", Л., "Знергия", с. 401, рис. 14-13..

2. Авторское свидетельство СССР

N> 409175, кл б О1 Ч 3/ОО, 1972.

577495

Составитель Т. Первова

Техред Н. Андрейчук КорректоР С, Шекмар

Редактор М. Рогова

Заказ 3677/31 Тираж 717 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Моокаа ЛГ35 Ра шакая наб д 4/5 фнлнал ПГГП Патент, г. Ужгород, ул. Проектнан, 4