Устройство для измерения индукции быстроизменяющихся магнитных полей

 

ОПИС

ИЗОБРЕТЕНИЯ и/ о>648922 тЕВЗ СааатСКНК

Сецнаанстнческнк

Ржпубпнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 010376 (21) 2328290/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

6 01 В 33/02

Государственный комнтет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317..44(088.8) Опубликовано 250279.Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 250279 (72) Авторы изобретения

Ю.A.Ñêpèïíèê и A.A.Êðàâ÷åíêo (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ

БЫСТРОИЗМЕНЯЮЩИХСЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерений с высокой точностью среднеквадратичных значений индукции магнитных полей, изменяющихся по времени по любому законуе

Известны высокоточные устройства для измерения индукции изменяющихся магнитных полей, содержащие датчик

Холла с модулирующей катушкой, делитель выходного напряжения датчика, автоматический переключатель, управляемый коммутационным генератором, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор и выходной. прибор, включенный в цепь обратной связи между модулирующей катушкой и синхронным детектором

t1)

Однако эти устройства недостаточно точны при быстрых изменениях магнитного поля. При изменениях магнитного поля по случайному закону отсчет индукции по выходному прибору вообще теряет смысл.

Целью изобретения является повышение точности измерения среднеквадратичного значения индукции при лю.бых изменениях магнитного поля.

Для этого в устройство, содержащее датчик Холла с модулирующей обмоткой, последовательно соединенные делитель напряжения, управляемый коммутационным генератором, автоматический переключатель, усилитель переменного напряжения и синхронный детектор, второй вход которого подключен к выходу коммутационного. генератора, а также регистрирующий прибор, соединенный с модулирующей обмоткой, дополнительно введены последовательно соединенные широкополосный усилитель и квадратичный детектор, включенные между выходом датчика Холла и делителем напряжения, и автоматический переключатель, управляемый коммутационным генератором, включенный между выходом синхронного детектора и входом регистрирующего прибора.

На чертеже дана функциональная схема предлагаемого устройства, В его состав входят источник питания

1, датчик Холла 2, модулируннщая обмотка 3, в поле которой размещен датчик Холла, широкополосный усилитель 4, квадратичный детектор 5, делитель напряжения 6, автоматический переключатель 7, коммутацнонб489

2 2 xi х2 2 л1 9

xi

Откуда

ЕХ1 — К251Вх . (t)

Мг 2 1В о

40 ный генератор 8, усилитель переменного напряжения 9, синхронный детектор 10, автоматический переключатель

11 и регистирующий прибор 2. зашунтированный емкостью 13.

Устройство работает следующим образом. Датчик холла 2, питаемый от 5 источника 1 и размещенный в поле модулирующей обмотки 3 обратной связи, помещают в измеряемое поле с индукцивй Вх (t). Выходное напряжение датчика поступает через широкополосный 10 усилитель 4 на квадратичный детектор 5. К выходу детектора подключен делитель напряжения б„ вход и выход которого через автоматический переключатель 7 соединены с выходом усилителя переменного напряжения 9. Переменная составляющая выходного напряжения детектора, образующаяся при непрерывной работе переключателя 7, усиливается усилителем 9 и выпрямля- щ ется синхронным детектором 10. Выпрямленный ток через автоматический переключатель 11, управляемый коммутационным генератором 8, поступает в модулирующую обмотку 3 через регистрирующий прибор (миллиамперметр) 12, зашунтированный емкостью 13.

При замкнутом положении переклю чателя ll на датчик Холла 2 воздейст" З0 .вует суммарная индукция от измеряемого поля и поля модулируемой катушки.

Так как в общем случае законы изменения Вх и Вд различны, а датчик Холла является линейным преобразователем магнитной индукции, то напряжение Холла представляет собой сумму двух независимьж напряжений где «J< — ток датчика Холла1

К2- коэфФициент преобразования этого датчика.

Выходное напряжение квадратичного детектора можно представить в виде

К4 8F (Ех + Ехг где К4 -коэффициент усилейия усилителя 4;

Я вЂ” крутизна преобразования детектора 5.

Так как при замкнутом состоянии переключателя 11 переключатель 7 находится в нижнем положении, то выходное напряжение усилителя 9, поступающее через делитель б, равно

ВБ

U "- ° К (Е + Е )

4 х| Х2

К6 где КЬ - коэффициент деления делителя напряжения (K>> 1) .

При разомкнутом йоложении переключателя 11 обратная связь отсутствует, а на вход усилителя 9 поступает непосредственно выходное напряжение

22 ф детектора 5. Так как при этом  †. O то

К4 S5Eõ, =ПЦ °

При непрерывной работе коммутационного генератора 8 во входном напряжении усилителя 9, будет возникать переменная составляющая с амплитудой

Постоянный ток на выходе синхронного детектора соответственно равен

Х Х2 Я

4=>s" Ф "д" о

2 х где К - коэффициент усиления усилителя 9;

Кщ- коэФфициент выпрямления синхронного детектора 1Q.

Индукция, создаваемая модулирую.щей катушкой, пропорциональна вы- .ходному току синхронного детектора

Bo = K3Joi где Кх- постоянная модулирующей катушки.

Так как модуляция магнитного поля и модуляция электрического напряжения противофазны, то измерительная схема уравновешивается при

2 2

Ех " -(Kg- 1) Ex, °

Если выбрать коэффициент деления делителя КЬ- 2, то

Ех

2 х!

Таким образом, показание выходного прибора пропорциональны среднеквадратическому значению индукции измеряемого поля при любом законе изменения последнего. Так как разность напряжений

Х Х2 2 — E

К Х!

6 стремится к нулю в системе с глубокой обратной связью, то нестабильность коэффициентов К2 К,(р Я Кд

К ю и тока J 1, входящих сомножйтелями в выражение для выходного тока

Jg практически не влияет на результат измерения.

По сравнению с описанным прототипом предлагаемое изобретение создает

648922

Формула изобретения

Составитель Ф.тарнопольская

Техред . g Чужих Кощектор Е Папп

Тираж 696 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб.z д. 4 5

Редактор Е.Гончар

Заказ 551/43

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 положительный эффект. Включение широкополосного усилителя и квадратичного детектора позволяет повысить точность измерения при быстрых изменениях измеряемых полей, расширить область применения прибора и предполагает получение ожидаемого технико-экономического эффекта от применения порядка 25000 руб. Внедрение прибора возможно, например, на Жито мирском заводе Электроизмеритель .

Устройство для измерения индукции быстроиэменяющихся магнитных полей, содержащее датчик холла с модулирующей обмоткой, последовательно соединенные делитель напряжения, управляемый коммутационным генератором, автоматический переключатель, усилитель переменного напряжения и синхронный детектор, второй вход которого подключен к выходу коммутационного генератора, а также регистрирующий прибор, соединенный с модулирующей обмоткой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения среднеквадратичного значения индукции при любых измерениях магнитного поля, в него дополнительно введены последовательно соединенные широкополосный усилитель и квадратичный детектор, включенные между выходом датчика Холла и делителем напряжения, и автоматический переключатель, управляемый коммутационным генератором, включенный между выходом синхронного детектора и входом регистрирующего прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 270874, кл. G 01 R 33/12, 1970.