Феррозондовый магнитометр
Союз Советскме
Соцкалкстмческих
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
G 01 R 33/02 с присоединением заявки J% Гасударстееммый комитет (23) Приоритет о денем иэаоретений и открытий Опубликовано 25.06.80. Бкэллетень J% 23 Дата опубликования описания 2506.80 (53 ) Уд К 621.317. .444 (088.8) (72) А вторы изобретения И. А. Кузнецов и Н. Н. Петров Уральский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет.им. А. М. Горького (71) Заявитель (54) ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТР Изобретение относится к технике измерения магнитных полей и может быть использовано для измерения параметров постоянного или медленного меняющегося магнитного поля. Известен феррозондовый магнитометр, который содержит генератор переменного тока, фер5 розонд, усилитель, первый электронный ключ, второй электронный ключ, формирователь, комплексный электродинамический прибор (индикатор), делитель тока, источник постоянного 10 тока (11. Принцип действия магнитометра основан на выделении четных гармоник, появляющихся при наложении на феррозонд магнитного поля. Однако, из-за нестабильности амплитуды и 15 частоты генератора возбуждения и параметров усилителя и ключей, извесптый магнитометр обладает значительной погрешностью. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения напряженности постоянного магнитного поля, которое содержит измерительный блок, две компенсирующие катушки с ферромагнитными сердечниками, включенные в схему электрического моста, усилитель, счетчик интервалов времени, генератор прямоугольных импульсов, дифференцирующую цепочку и блок формирования пилообразного напряжения, соединенные последовательно и включенные между одной из диагоналей электрического моста и выходом усилителя с симметричным входом (2). Устройство работает на принципе сравнения собственного поля компенсирующих катушек, создаваемого пилообразным током от блока формирования пилообразного напряжения, с внешним, наложенным на эти же катушки, измеряемым магнитным полем. Интервал времени от начала подачи пилообразного импульса напряжения на катушки до получения с них сигнала перемагничивания в момент "равенства" полей измеряется счетчиком интервалов времени и пропорционален напряженности измеряемого магнитного поля. Недостатком известного устройства является значительная зависимость его качественных ха; рактеристик, а именно точности, чувствительности и разрешающей способности, от параметров (длительности, амплитуды) пилообразного 3 74 импульса и передаточных характеристик уснли теля с симметричным входом. Цель изобретения — повышение точности, чувствительности и разрешающей способности устройства. Эта цель достигается тем, что феррозондовый магнитометр, содержа1ций генератор прямоугольных импульсов, соединенный с дифференцирующим блоком, и измерительный блок, соединенный с усилителем, снабжен последовательно соединенными блоком формирования импульсов, возрастаю|ах по амплитуде во временн, вторым генератором прямоугольных импульсов и счетчиком числа импульсов, причем второй и третий входы блока формирования импульсов соединены соответственно с первыми выходами дифференцируюшего блока и усилителя, а выход связан со входом измерительного блока; второй и тре гий входы счетчика импульсов соединенф со вторыми выходами дифференцирую-:.цего блока и усилителя. На фиг. 1 приведена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, подкшоченный к пифференцнрующему блоку 2, выходы которого соединены;: со входаь.и блока 3 формирования импульсов. возрастающих по амплитуде во времени, и счетчика 4 импульсов. Между блоком 3 и счетчиком 4 ш."лючан второй генератор 5 прямоугольных импульсов. Выход блока 3 связан со входом измерительного блока 6, содержащего две компенсирующие катушки с ферромагнитньпи сердечниками, вкгпоченные в мостовую схему. Усилитель 7 соединен с выходом блока 6 и со входами блока 3 и счет ика 4. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 прямоугольных импульсов запускает через дифференцируюший блок 2, (фиг. 2а), блок 3 формирования последовательности импульсов, (фиг. 2в„ точка A) и одновременно счетчик 4 числа импульсов (фиг. 2д). Генератор 5 прямоугольных импульсов подает постоянно на управляющий вход блока 3 и вход счетчика 4 последовательность импульсов (фиг. 2б), В частном случае это короткие импульсы длительностью 10 мкс, с частотой следования 1000 Гц (частота стабилизирована кварцем), положительной полярности. Блок 3 формирует последовательность коротких (по отношению к периоду следования) импульсов, возрастающих по амплитуде во вре. мени, Скос вершины импульса относительно мал (менее 0,.1 — 0,01% амплитуды) .. поэтому им можно пренебречь. Когда поле, создаваемое этими короткими 2837 4 поля, происходит быстрое перемагничивание сердечника и на выходе блока 6 и соединенного с ниЙ усилителя 7 появляется импульс перемагничивания (фиг. 2г, точка Ь), который останавливает счетчик 4 (фиг. 2д, точка Б), 5 импульсами в компенсирующих катушках срав нивается со значением измеряемого магнитного Одновременно по этому же сигналу прекращается дальнейшее формирование последователь. ности импульсов (фиг. 2,в, точка Б). Так как напряженность измеряемого магнит. ного поля прямо пропорциональна отрезку времени АБ и колйчеству подсчитаннъ1х импульсов, то при соответствующем подборе масштаб. ных коэффициентов на цифровом индикаторе 15 счетчика 4 результат соответствует напряженности измеряемого поля. Иа этом период измерений заканчивается и начинается период индикации (фиг. 2, БВ). В момент времени И импульс сброса от блока 2 приводит счетчик 4 в первоначальное состояние и устройство готово к новому циклу измерение-индикация. Питание датчика феррозондового магнитометра последовательностью импульсов возрастающих по амплитуде, позволяет улучшить техничес.кие характеристики устройства. Точность феррозондового магнитометра повьпцается примерно в 10 раз. По данным лабораторных испытаний макета устройства она составляет 0,3 — 0, %. Это достигается в первую очередь благодаря уменьшению временных ошибок при формировании сигнала возбуждения датчика за счет применения кварцевой стабилизации периода следования импульсов возбуж35 дения. За счет питания датчика импульсами со стабильными крутыми фронтами существенно уменьшается вклад во временную ошибку измерений, вносимый усилителем. Уменьшение временных погрешностей при40 водит к стабилизации порога чувствительности. Он равен 0,15+0,02Э. 11овышепие точности и дискретизации измерений приводят к повышению разрешающей 45 способности. В частном счучае при выборе частоты генератора 5, равной 1000 Гц, разрешающая способность на диапазоне 10 Э составляет 001 Э, Работа всех блоков устройства от последовательности импульсов простой формы (чаще 50 всего прямоугольных) с относительно крутыми фронтами делает возможным широкое применение стандартных, наиболее простых, надежных и эффективньгк схемных решений и наиболее распространенных логических мик55 росхем широкого применения. Формула изобретения Феррозондовыи магнитометр, содержашии генератор прямоугольных импульсов, соединен5 742837 б ный с днфференцирующим блоком, н измери- выходами дифференцирующего олока и усилительный блок, соединенный с усилителем, о т- теля, а выход связан со входом измерительного лича ющийся тем,что,сцельюпо- блока; второй и третий входы счетчика. мпульвышения точности, чувствительности и разре- сов соединены со вторыми выходами дифференшающей способности, он снабжен последова- цирующего блока и усилителя. тельно соединенными блоком фор ирования импульсов, возрастающих по амплитуде во вре- принятые во внимание при экспертизе мени, вторым генератором прямоугольных им- 1. Авторское свидетельство СС в етельство СССР Р 530289, пульсов и счетчиком числа импульсов, причем кл. G 01 R 33/02. второй и третий входы лока ормиро блока формирования 10 2. Авторское свидетельство СССР М 464879, импульсов соединены соответственно с первыми кл. G Ol R 33/02, (прототип). 742837 Составитель M. Клыков Техред ОЛегеза Корректор А. Грипенко Редактор 3. Шубенко Заказ 3612/12 Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4
