Устройство для измерения низкочастотных магнитных полей

 

Союз Советских

Социалксткческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ изовеИТИНИя

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ () 742834 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 29.03.78 (2 I ) 2597190/18-21 (51) M. Кл. с присоединением заявки J%—

G 01 и 33/00

Гэеудерстевнньй K0MNToT

СССР но делам нзебрвтеннй н еткритнй (23) П риоригет

Опубликовано 25 06 80. Бюллетень УЙ

Дата опубликования описания 25.06.80 (53) УДK 621,317.

444 (088.8) Г. Б. Волобуев, В. И. Заец, А. Ю. Нартов, Б. П. Саламахин и С. A. Сбоев (72) Ав.торы изобретения

Опытно-конструкторское бюро специального физического приборостроения прн Воронежском политехническом институте (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНЫХ

МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

° Изобретение относится к магнитометрин н может быть использовано в приемниках сверхнизкочастотных магнитных полей в случае приема сигналов кратковременно работающих станций н в любых других случаях, когда требуется малое время подготовки приемника к рабо5 те.

Известны устройства, содержащие магнитомодуляционный датчик с измерительной, компенсационной обмотками и обмоткой зозбуж10 дения, избирательный усилитель, синхроннофазовый детектор, генератор возбуждения, блок питания и регулятор постоянного тока. Компенсация постоянного поля в таких устройствах осуществляется изменением величины постоянного тока в комненащионных обмотках вручную. Устройства такого типа позволяют производить измерение магнитных полей сколь угодно низких частот (1).

Недостатком этих устройств является длительное время, затрачиваемое на компенсацию.

Наиболее близким по технической сущности, к предлагаемому является устройство, содержащее магнитомодуляционный датчик с обмот2 ками компенсации, возбуждения и измерения, избирательный усилитель, синхронно-фазовый детектор, генератор возбуждения, источник питания н включенные в цепь отрицательной обратной связи по постоянному полю фильтр низкой частоты, например интегрирувмцее

RC-звено, и усилитель постоянного тока (2).

Однако коэффициент преобразования устройств такого гнпа неравномерен в рабочем диапазоне частот и резко падает с понижением частоты принимаемых магнитных полей из-за наличия частопто-зависимых элементов (фильтр низкой частоты) в цепи отрицательной обратной связи. Выбором величины элементов интегрирующего звена и коэффициента усиления усилителя постоянного тока.-можно добиться равномерности коэффициента преобразования устройства до достаточно низких частот. Прн этом постоянная времени интегрирующего звена достигает значительной величины, причем, чем больше постоянная времени иитегрирующего звена, тем больше время установления рабочего режима устройства при его включении.

2834 4

3 74

Цель изобретения — ускорение установления рабочего режима устройства при его включении.

Эта цель достигается тем, что устройство для измерения низкочастотных магнитных по5 лей, содержащее магнитомодуляционный датчик, обмотка возбуждения которого подключена к генератору возбуждения, а измерительная и компенсирующая обмотки подключены к выходу устройства соответственно через избирательный усилитель, соединенный последовательно с синхронно-фаэовым детектором, и усилитель постоянного rosa, соединенный по. следовательно с резистором интегрирующего

RC звена, конденсатор которого одним выводом связан с выходом усилителя постоянного тока; и источник питания, к которому подключены генератор возбуждения, синхронно-фазовый детектор, избирательный усилитель и усилитель постоянного тока, снабжено последовательно соединенными дифференцируюшим блоком, одновибратором коммутатором, причем вход лйфференцируюшего блока подключен к источнику питания, а второй вывод конденсатора связан со вторым входом коммутатора, один выход которого соединен с минусовой шиной, а другой — со входом усилителя постоянного тока.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит магнитомодуляционнЫй датчик 1, обмотка возбуждения 2 которого подключена к генератору 3 возбуждения, а измерительная 4 и компенсирующая 5 обмотки подключены к выходу устройства соответственно через избирательный усилитель 6, соединенный последовательно с синхронно-фазовым детектором 7, и усилитель 8 постоянного тока, соединенный последовательно с резистором 9 интегрирующего RC-звена 10, конденсатор 11 которого одним выводом связан с выходом усилителя постоянного тока; и источник питания 12, к которому подключены генератор 3, детектор 7, усилители б и 8, дифференцируюший блок 13 и одновибратор 14, вход которого соединен с выходом блока 13, а выход — с первым входом коммутатора 15.

Второй вход коммутатора 15 связан со вторым выводом конденсатора 11, а выходы — с минусовой шиной и со входом усилителя 8.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника питания 12 на его выходе появляется напряжение, которое подводится ко всем активным блокам устройства. Возникавший при включении скачок напряжения преобразуется блоком 13 в остроконечный импульс, поступающий на вход одновибратора 14. При этом на выходе одновибратора 14 вырабатывается прямоутольный

2О

4О

55 импульс, длительность выбирается равной времени установления сигнала в тракте прямой передачи (магнитомодуляционный датчик 1, избирательный усилитель б, синхронно-фазовый детектор 7), поскольку постоянное поле в датчике 1 может быть скомпенсировано только после того, как установится сигнал в тракте прямой передачи устройства. Время установления сигнала в тракте прямой передачи определяется временем установления режимов активных блоков, входящих в тракт прямой передачи, и достаточно мало. Прямоугольный импульс с выхода одновибратора 14 поступает на управляющий вход коммутатора 15.

Под действием управляющего импульса конденсатор 11 отключается коммутатором 15 от входа усилителя 8 и подключается к минусовой шине, при этом конденсатор 11 заряжается выходным током усилителя 8 до напряжения, равного выходному напряжению этого усилителя, Поскольку выходное сопротивление усилителя 8 выбирается малым, заряд конденсатора 11 происходит за малое время, то есть осуществляется быстрая компенсация постоянного поля, но при этом коэффициент преобразования устройства имеет спад в области низких частот эа счет глубокой отрицательной обратной связи по переменному полю. По окончании действия импульса коммутации конденсатор 11 коммутатором 15 отсосдиняется от минусовой шины и подключается ко входу усилителя 8. Поскольку усилитель 8 имеет большой коэффициент усиления, то разность потенциалов между его выходом и землей близка по величине разности потенциалов между его входом и выходом, и подключение конденсатора 11, заряженного до выходного напряжения усилителя 8, между входом н вы-. ходом этого усилителя не вызывает появления переходного процесса, срывающего режим автокомпснсации (как это произошло бы в случае подключения такого жс конденсатора, но нс заряженного предварительно до соответствующего напряжения).

Таким образом, после быстрого выхода в рабочий режим устройство продолжает автоматически компенсировать постоянное магнитное поле и следить за его медленными изменениями„и в то же время в области низких частот оно нс имеет спада коэффициента преобразования, Испытания действующего макета предлагаемого устройства показывают, что время установления рабочего режима при его включении нс превышает 0,1 с при нижней граничной частоте 10 Гц, в то времч как у известного устройства при такой жс нижней граничной частоте зто время достигает 10 — 15 с.

742834

Составитель М. Клыков

Техред ОЛегеза

Корректор А. Гриценко

Редактор И. Михеева

Тираж 1019 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и. открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3612/12

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Устройство для измерения низкочастотных магнитных полей, содержащее магнитомодуляционный датчик, обмотка возбуждения которого подключена к генератору возбуждения, а измерительная и компенсирующая обмотка подключены к выходу устройства соответственно через избирательный усилитель, соединенный последовательно с синхронно-фазовым детектором, и усилитель постоянного тока, соединенный последовательно с резистором интегрирующего RC-звена, конденсатор которого одним выводом связан с выходом усилителя постоянного тока; и источник питания, к которому подключены генератор возбуждения, синхронно-фазовый детектор, избирательный усилитель и усилитель постоянного тока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью ускорения установления рабочего режима при включении, оно снабжено последовательно соединенными дифференцирующнм блоком, одновибра тором и коммутатором, причем вход дифференцирующего блока подключен к источнику питания, а второй. вывод конденсатора связан со вторым входом коммутатора, один выход которого соединен с минусовой шиной, а другой — со

10 входом усилителя постоянного тока..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Афанасьев Ю. В. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки, 1972, с. 171-172.

2. Геофизическая аппаратура, Вын, 28, Л., "Недра", 1966, с. 16-23 (прототип).