Устройство для измерения направления магнитного поля

 

ОП И

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик

736028

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено, 09. 12.77(21) 255 1667/18-2 1 (51) М. Кл, GOl Ц 33/02 с присоединением заявки Ж

Гасударственный комитет (23) Приоритет да делан изобретений н открытий

Опубликовано 25.05.80,Бюллетень № 19

Дата опубликования Описания 28.05.80 (53) УДК 621.317. . 44(088. 8) B. И. Акулин, Г. Б. Голобуев, В. M. Головин и В. Ф. Камсков (72) Авторы изобретения

Воронежский политехнический институт (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к магнитным измерениям и может использоваться в качестве устройства для измерения направления постоянного или переменного магнитного поля в геофизических, навигационных и пеленгационных устройствах.

Известно устройство для измерения направления магнитного поля, содержащее два однокомпонентных магнитомодуляционных датчика, размешенных на гори- . зонтальной платформе, так, что их магнитные оси взаимно перпендикулярны, при этом непосредственно измеряются компоненты В„и В,, поля, жестко. связанные с платформой, в результате измерений могут быть вычислены направляюшие косинусы и, следовательно, угловое положение платформы относительно направления вектора поля В $1).

26

Однако в этом устройстве точность измерения направления поля зависит от степени идентичности измерительных каналов и поэтому в процессе измерений

2 требуется тщательная калибровка ка- налов и стабилизация как режима .возбуждения каждого датчика, так и коэффициента передачи каждого канала вплоть до регистрируюшего прибора. Это усложняет устройство, снижает точность и скорость измерений, особенно в тех случаях, когда интенсивность измеряемого поля изменяется в широких пределах.

Известно также устройство для измерения направления магнитного поля, содержашее перемагничиваемый ферритовый модулятор с обмоткой возбуждения и пристыкованные к нему симметрично и ортогонально две пары ферритовых стержней -концентраторов с расположенными на них сигнальными обмотками, соединенными попарно последовательно (2) .

Однако при большом динамическом диапазоне изменения интенсивности измеряемого поля возможны е:ерегруэки каналов и регистрирующего устройства, приводящие к нарушению идентичности каналов и к снижению точности измере30

3 73602 ний или даже делающие измерения вообще невозможными. Реализация we вклю- ченных после магнитомодуляционнсго датчика двухканальных усилителей и регистратОрОв с бОльшим динамическим диапазоном или одновременное автоматическое или ручное управление коэффициентами их передачи при жестких требованиях к идентичности каналов вызывает большие затруднения. l0

Цепь изобретения — повышение точности измеренчя, Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения направле15 ния магнитного поля, содержащее перемагничиваемый кольцевой ферритсвый модулятор с подключенной к генератору возбуждения обмоткой возбуждения, к которому пристыкованы симметрично и

20 ортогонально две пары ферритсвых стержней — концентраторов с сигнальными обмотками, соединенными попарно последовательно, и два измерительных канала, снабжено сбмоткои управления, расположетпюй на перемагничиваемсм кольцевом ферритсвом модуляторе и последовательно соединенными сумматором и усилителем постоянного тока, выход которого соединен с обмоткой возбуждения, а каждый из измерительных каналов выполнен в виде последовательно соединенных усилителя и амплитудного детектора, при этом выходы амплитудных детекторов соедине- 35 ны со входами сумматора, а входы усилителей, выходы которых соединены с выходами устройства, подключены к сигнальным обмоткам.

На чертеже представлена функциональ40 ная схема устройства.

Это устройство содержит перемагничиваемый кольцевой ферритовый модулятор 1 с подключенной к генератору 2 возбуждения обмоткой 3 возбуждения. 45

К модулятору 1 пристыкованы симметрично и сртсгонально две пары ферритовых стержней — концентраторов 4,5 и 6,7 с сигнальными обмотками 8,9 и

10, 1 1 соответственно, соединенными попарно последовательно.

Кроме того, устройство содержит также два измерительных канала ) 2 и 13„ обмотку управления 14, расположенную

55 на модуляторе 1, последовательно соединенные сумматор 15 и усилитель 16 псстомгного тока, выход которого соединен с обмоткой возбуждения, а каждый

8 4 из измерительных каналов 12 и 13 выполнен в виде последовательно соединенных усилителя 17, 18 и амплитудного детектора 19, 20, соответственно.

Выходы амплитудных детекторов 19 и 20 соединены со входами сумматора 15, а входы усилителей 17 и 18, выходы которых являются выходами устройства, подключены к сигнальным обмоткам 8 и 1 1, соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Периодическое перемагничивание моду— лятора 1 током в обмотке возбуждения 3 приводит к модуляции магнитных потоков в стержнях концентратора 4,5 и 6,7 следовательно, к появлению в сигнальных обмотках 8,9 и 10, 11 каждого кана— ла 12 и 13 ЭДС, пропорциональных ортогональным составляющим измеряемого поля. Напряжения о сигнальных обмоток 8,9 и 10, 11 каждого канала 12 и 13 усиливаются усилителями 17 и 18 соответственно, детектируются амплитудными детекторами 19 и 20 и подаются на входы сумматора 15. Сигнал с выхода сумматора 15, зависящий от интенсивности измеряемого магнитного поля, усиливается усилителем 16 постоянного тока и изменяет ток в обмотке управления 14, а следовательно и смещающее поле в модуляторе 1. Исходное смещающее поле в модуляторе 1 выбра— но такхм, чтобы при отсутствии измеряемого поля или при очень малой его интенсивности коэффициент преобразования модулятора 1 был максимальным (например, при четкогармоническом рекиме возбуждения исходное смешаюшее поле должно быть нулевым). При этом условии изменение смешаюшего поля в модуляторе 1, вызванное увеличением интенсивности измеряемого магнитного поля, приводит к уменьшению амплитуды рабочей гармоники магнитной проницаемости модулятора 1, а следовательно, к уменьшению коэффициента преобразования модулятора 1. Поскольку модулятор 1 для обоих каналов 12 и 13 общий, это уменьшение коэффициента преобразования прОисхОдит ОднОвременно и ОдинакОвым образом для каждого из каналов 12 и 13.

Такое автоматическое управление коэффициентом преобразования модулятора 1 одновременно по двум каналам 12 и 13 сохраняет соотношению между сигналами и каналах 12 и 13, определяемое направлением измеряемого поля, но зна73602Э

БНИИПИ Заказ 2419/37 Тираж 1018 Подписное

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 чительно уменьшает зависимость этих сигналов от интенсивности поля, за счет чего достигается увеличение точности измерения направления поля при широком диапазоне изменения его интенсивности.

Формула изобретения

Устройство для измерения направления магнитного поля, содержащее перемагничиваемый кольцевой ферритовый модулятор с подключенной к генератору возбуждения обмоткой возбуждения, к которому пристыкованы симметрично и ортогонально две пары ферритовых стержней — концентраторов с сигнальными обмотками, соединенными попарно последовательно, и два измерительных канала, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерении, оно снабжено обмоткой управления, расположенной на перемагничиваемом кольцевом ферритовом модуляторе и последовательно соединенными сумматором и усилителем постоянного тока, выход которого соединен с обмоткой возбуждения, а каждый из измерительных каналов выполнен в виде последовательно соединенных усилителя ц амплитудного детектора, при этом выходы амплитудных детекторов соединены со входами суммато30 ра, а входы усилителей, выходы которых соединены с выходами устройства, подключены к сигнальным обмоткам.

Источники информации, принятые во внюлание при экспертизе

1. Шумиловский И. Н. и Блажкевич Б. И.

Пути использования магнитно-модуляционных датчиков при контроле наггравления прсбуриваемых скважин. Автоматика и телемеханика, 1950, Хо 11, Ло 6, 20 с . 383-406, 2. Авторское свидетельство СССР

iо 354372, кл. С,01 0 33/02, 1971.