Двухканальный магнитомодуляционный датчик

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 211177 (21) 2544348/18-21 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР

rio делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070780. Бюллетень ¹ 25

Дата опубликования описания 070780

В. И. Акулин, В. М. Головин и Э. A. Мельников (72) Авторы изобретения

Воронежский политехнический институт (71) Заявитель (54) ДВУХКАНАЛЬНЫЙ МАГНИТОМОДУЛЯЦИОННЫЙ

ДАТЧИК

Изобретение .относится к технике .измерения слабых магнитных полей, может быть использовано в геофизических и нав ига ционных устройс тв ах .

Известен датчик, предназначенный для измерения одной составляющей магнитногО поля и содержащий два соосных ферритовых стержня с сигнальными. обмотками, примыкающими к ферритовой пластине, на боковых поверхностях которой укреплены контакты для подключения к источнику возбуждающего тока (1) .

Недостатком известного датчика яв-15 ляется низкая точность измерений составлякщей переменного магнитного поля, обусловленная температурной и временной нестабильностью проницаемостей, участков соединения ферритовых стерж- 2О ней с пластиной. Кроме того, известный датчик характеризуется значительным уровнем помеховых ЭДС, возникающих в его сигнальных обмотках под действием постоянного геомагнитного поля, поскольку постоянное мешающее поле наравне с измеряемым переменным одинаково концентрируется в магнитопроводе датчика.

Известен также магнитомодуляцион- ный датчик, служащий для измерения двух ортогональнык составляющих;пере менного магнитного поля (2). ОИ содержит составной магнитопровод, выполненный в виде замкнутого ферритового кольца с пристыкованными к нему двумя ортогональными парами стержней-концентраторов. На ферритовом кольце распределена обмотка воз бужденйя, а на стержнях-концентраторах размещены две ортогональные пары сигнальных обмоток, соединенных попарно последовательно..

Недостатком известного датчика является низкая точность измерений, ббусловленная неидентичностькт его каналов, возникающей за счет температурной и временной нестабильности участковсоединения стержней-концентраторов с кольцевым модулятором.

Обычно для придания магнитопроводу датчика механической жесткости и высокой магнитной проницаемости стержни-концентраторы крепятся (приклеиваются) к кольцевому модулятору с помощью специальных компаундов с ферро/ .магнитным наполнителем (например, фер ритовым йорошком) . Однако неоднород746352 .! ность H нестабильность магнитных свойств таких соединений приводят к резкому увеличению погрешности измерений, особенно заметному при изменении температуры окружающей среды.

Кроме того, известный датчик характеризуется значительным уровнем помеховь1х ЭДС, возникающих в сигнальных обмотках под действием мешакщих постоянных полей, поскольку постоянное мешающее поле наравне с измеряемым переменным одинаково концентрируется в магнитопроводе датчика, что увеличивает погрешность измерений.

С целью повышения точности измерений в двухканальном магнитомодуляционном датчике, содержащем осесиммет- 15 ричный магнитопровод с центральным отверстием, обмотку возбуждения и две .пары сигнальных обмоток, соединенных попарно последовательно, магнито.провод выполнен в виде квадратной 20 пластины с симметричным относительно ее ортогональных осей двумя парами дополнительных отверстий, а между каждой из вершин квадратной пластины и дополнительным отверстием расположены четыре проводящих короткоэамкнутых витка, плоскости которых совмещены с .плоскостями, перпендикулярными квадратной пластине и проходящими через ее диагонали, при этом обмотка возбуждения выполнена в виде четырех последовательно соединенных секций; каждая иэ которых расположена между центральным отверстием и одним нэ дополнительных отверстий квадратной пластины, а сигнальные обмотки распо-. ложены между каждой из противолежащих пар дополнительных отверстий.

На чертеже показана схема предлагаемого устройства .. 40

Двухк анальный магнитомодуляционный датчик состоит из квадратной ферритовой пластины 1, имеющей, кроме центрального 2, две пары отверстий 3 и 4, расположенных: симметрично относительно ее ортогональных осей. На участках пластины 1, отделякщих центральное отверстие. 2 от остальных двух, пар отверстий 3 и 4, распределена обмотка 5 возбуждения, а между каждой из противолежащих пар отверстий 3 и

4 расположены две ортогональййе пары сигнальных обмоток 6 и 7, соединенных попарно. последовательно. На участках, отделяющих обе пары отверстий 3 и 4 от вершин пластины 1, размещены четыре проводящих короткозамкнутых витка 8-11, плоскости которых совмещены с плоскостями, перпендикулярными пластине 1 и проходяй9ййи" че-рез ее диагонали. Датчик помещают в Я измеряемое переменное поле и возбужцают синусоидальным током высокой частоты е, Устройство работает следующим образом. 65

Переменный ток, протекающий в обмотке 5, создает круговое поле возбуждения, периодически насыщающее материал пластины 1 в участках, отделяющих центральное отверстие 2 от пар отверстий 3 и 4. Магнитная пройицаемость этих участков пульсирует с удвоенной частотой возбуждения, вызывая синхронную модуляцию магнитных потоков сигнала, пронизывающих ортогональные пары сигнальных обмоток 6 и 7, благодаря чему в последних наводятся ЭДС, пропорциональные составляющим Н„ и

Н„ напряженности измеряемого поля.

Короткозамкнутые Витки 8-11, препятствуют прохождению магнитных потоков сигнала вне области, занимаемой сигнальными обмотками 6 и 7, вынуждая их концентрироваться в соответствующих участках ферритовой пластины 1.

Это объясняется тем, что магнитные потоки сигнала вне области, занимаемой сигнальными обмотками сигнала наводят в короткозамкнутых витках 8-11 (токи, соэдакщие по правилу Ленца магнитные потоки встречного направления, в силу чего результирующий поток внутри любого из четырех витков (8-11} практически отсутствует.

Таким образом, области ферритовой пластины 1, охваченные короткоэамкнутыми витками 8-11, представляют собой большое магнитное сопротивление для магнитных потоков сигнала, в связи с чем последние замыкаются главным образом через участки пластины 1, охваченные сигнальными обмотками 6-7.

В то же время основная часть магнитного потока, создаваемого мешакщим постоянным полем, замыкается вне области, занимаемой парами отверстий 3 и 4, поскольку площадь поперечного сечения пластины 1 значительно больше площади участка, охваченного любой иэ сигнальных обмоток датчика, а реакция короткоэамкнутых витков

8-11 на постоянный магнитный поток отсутствует.

Таким образом, в предложенном датчике осуществляется разделение магнитных потоков измеряемого и мешающего полей, что позволяет значительно снизить уровень помеховых ЭДС в измерительных каналах датчика и, следовательно, повысить точность измерений составляющих переменного магнитного поля.

Благодаря наличию короткозамкнутых витков и выбранной конфигурации магнитопровода степень концентрации магнитного потока сигнала в предложенном датчике оказывается весьма высокой; ,его чувствительность по переменному полю примерно в 3 раза превышает чувствительность известного датчика при одинаковых габаритных размерах

1(и прочих равных условиях) .

746352

Формула изобретения

Составитель Ф.Тарнопольская

Техред М. Петко Корректор И. Муска

Редактор Г.Петрова

Заказ 3934/34 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

Двухканальный магнитомодуляционный датчик, содержащий осесимметричный магнитопровод с центральным отверстием, обмотку возбуждения и две пары сигнальных обмоток, соединен ных попарно последовательно, о т— личающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, магнитопровод выполнен в виде квадрат- о ной пластины с симметричными относительно ее ортогональных осей двумя парами дополнительных отверстий, а между каждой из вершин квадратной пластины и дополнительйым отверстием расположены четыре проводящих короткозамкнутых витка, плоскости которых совмещены с плоскостями, перпендикулярными квадратной пластине и проходящими через ее диагонали, при этом-"-обмотка возбуждения выполнена в виде четырех последовательно соединенных . секций, каждая из, которых расположена между центральным отверстием и одним нз дополнительных отверстий квад ратной, пластины, а сигнальные обмотки. расположены между каждой из противолежащих пар дополнительных отверстий;

Источники инФормации, принятые во внимание при (экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 92467571,кл.G 01 R 33/00, 06.74.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 354372, кл. G 01 R 33/02, 1972,