Способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей и устройство для его реализации

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< т 764485

Соки Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.04.79 (21) 2756279/18-21 с присоединением заявки — (23) Приоритет —, (51) М.Кл.з 6 01 R 33/02

Гесудерстееинык комитет

СССР

w делам изобретений (53) УДК 621.317.44 (088.8) (43) Опубликовано 15.01.82. Бюллетень № 2 (45) Дата опубликования описания 15.01.82 и открытий (72) Авторы изобретения

А. Г. Седой и М. М. Штейн

Научно-исследовательский институт ядерной физи при Томском ордена Октябрьской Революции и ор

Трудового Красного Знамени политехническом инсти им. С. М. Кирова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ

ПЕРИОДИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретение относится к технике магнитных измерений и может использоваться для измерения магнитных полей ускорителей заряженных частиц.

Известен способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, заключающийся в преобразовании магнитных полей в электрические сигналы, пропорциональные производной от магнитного поля по времени, с последующим измерением средних значений электрических сигналов путем фиксации одного из фронтов электрических сигналов, отсечения части сигнала и изменения длительности отсечки в пределах периода (1).

Однако точность измерения — недостаточна.

Известно устройство, выполненное по известному способу, содержащее индукционный датчик магнитного поля, вольтметр постоянного тока, схему фиксации переднего фронта сигналов датчика, подсоединенную по входу схемы формирования временного интервала задержки отсечки, причем датчик подсоединяется к вольтметру через ключ, управляющий вход которого соединен с выходом схемы формирования временного интервала задержки отсечки (2)..О... - . 1.. »Мл@ыю*;й а;. а =.лФ ЗкВ"- .ФФа:*е ьЖС..:аисКа х

Магнитное поле определяют по формуле

U,T

В (3o) =, где В (to) — значение инSW дукции поля в момент отсечки 4; Т вЂ” пе5 риод следования импульсов магнитного поля; U — напряжение, регистрируемое вольтметром; SW — постоянная индукционного датчика.:

Недостатком известного устройства является влияние нестабильности периода следования импульсов магнитного поля на точность измерений, а при измерении полей малой длительности — снижение чувствительности, поскольку с уменьшением длительности импульса поля значительно возрастает амплитуда электрических сигналов при малом среднем значении сигналов, и для обеспечения нормальной работы ключа

20 приходится снижать ее, либо уменьшая постоянную датчика, либо применяя делитель напряжения, что ведет к снижению чувствительности.

Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности и точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что при измерении магнитных полей способом, 1 основанным на преобразовании индукции

g t

ЗО магнитного поля в электрические сигналы, 764485 пропорциональные производной от индукции поля по времени, фиксации переднего фронта сигналов задержки момента отсечки сигналов относительно переднего фронта и изменении задержки в пределах длительности сигналов, отсеченные электрические сигналы сравнивают с регулируемым опорным сигналом в течение фиксированного времени интервала, длительность которого меньше периода следования сигналов, и в момент равенства сигналов по величине опорного сигнала определяют магнитное поле, В известное устройство для измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, содержащее индукционный датчик магнитного поля, вольтметр постоянного тока, последовательно соединенные блок фиксации переднего фронта сигналов, элемент задержки и ключ, подключенный к датчику, введены последовательно соединенные блок формирования фиксированного временного интервала, элемент И, второй ключ и емкостной фильтр, выход которого подключен к вольтметру постоянного тока; при этом вход фильтра и выход второго ключа соединены с выходом первого ключа, второй выход элемента задержки— со вторым входом элемента И, а входы элемента задержки и блока формирования фиксированного временного интервала подключены к выходу блока фиксации переднего фронта сигналов.

Способ поясняет диаграмма, представленная на фиг. 1, а устройство — блок-схема на фиг. 2.

Поле В(/) (фиг. 1) преобразуется датчиком в напряжение U(t), пропорциональное производной от поля по времени.

В заданный момент напряжение отсекается, и отсеченное напряжение в течение времени г4, сравнивается с опорным напряжением U,.

Равенство имеет место в том случае, если равны площади прямоугольника высо"той Uo н основанием t@ и фигуры, образованной кривой отсеченного напряжения с основанием 4.

3 . о

U(/) dt = Uqt р

SW

Видно, что величина показаний U не зависит от частоты следования импульсов поля.

Устройство содержит (фиг. 2) индукционный датчик 1 магнитного поля, ключи

2 и 3, вольтметр 4 постоянного тока, блок фиксации 5 переднего фронта сигнала датчика, элемент задержки 6 момента отсечки„ блок 7 формирования фиксированного временного интервала, элемент И 8 и

RC-фильтр 9.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии конденсатор

1. Способ измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, основанный на преобразовании индукции магнитного поля в электрические сигналы, пропорциональные производной от индукфильтра 9 разряжен. Ключи 2 и 3 заперты потенциалами на выходах элемента задержки 6 и элемента И 8. В момент возникновения поля блок фиксации 5 переднего

5 фронта генерирует импульс, запускающий элемент задержки 6 момента отсечки и блок 7 формирования фиксированного временного интервала.

Элемент 6 генерирует импульс, длительность которого равна времени задержки момента отсечки. С прямого выхода элемента 6 снимается отпирающий импульс, . под действием которого ключ 2 замыкается, и ЭДС датчика прикладывается к

15 фильтру.

Блок 7 генерирует отпирающий импульс длительностью, равной фиксированному интервалу. Ключ 3 удерживается в замкнутом состоянии до момента отсечки, 20 так как с инверсного выхода элемента задержки 6 на вход элемента И 8 поступает запирающий импульс. В момент отсечки t элемент задержки 6 возвращается в исходное состояние и запирает ключ 2. На ин 5 версном выходе элемента задержки 6 устанавливается отпирающий потенциал. Ключ

3 замыкается и удерживается в этом состоянии до окончания фиксированного временного интервала t, . Таким образом, в течение времени задержки происходит заряд емкости фильтра 9 под действием ЭДС датчика 1, а затем до момента t,, фильтр 9 замыкается на общую шину, и емкость его частично разряжается.

До конца периода заряд на емкости не изменяется. Затем процесс повторяется, и емкость получает новое приращение заряда. Постоянная фильтра 9 выбирается с таким расчетом, что за один цикл напряже40 ние на емкости изменяется на малую величину.

Накопление заряда прекращается в момент, когда напряжение на емкости сравняется с ЭДС датчика, усредненной в интер45 вале iy. Установившееся напряжение измеряют вольтметром 4, а затем определяют поле по приведенной выше формуле.

Из описания видно, что емкость фильтра

9 выполняет функцию источника опорного напряжения, а процесс сравнения протекает автоматически за счет изменения заряда емкости.

Способ и устройство по способу обеспечивают независимость показаний от часто55 ты следования импульсов поля, Способ особенно эффективен при измерении полей малой длительности. ! !

Формула изобретения

764485

6 атс ции поля по времени, фиксации переднего фронта сигналов, задержки момента отсечки сигналов относительно переднего фронта и изменении задержки в пределах длительности сигналов, отличающийся тем, что, с целью повь1шения чувствительности и точности измерений, отсеченные электрические сигналы сравнивают с регулируемым опорным сигналом в течение фиксированного времени интервала, длительность которого меньше периода следования сигналов, и в момент равенства сигналов по величине опорного сигнала определяют магнитное поле.

2. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее индукционный датчик магнитного поля, вольтметр постоянного тока, последовательно соединенные блок фиксации переднего фронта сигналов, элемент задержки и ключ, подключенный к упомянутому датчику, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены последовательно соединенные блок формирования. фиксированного временного интервала, элемент И, 6 второй ключ и емкостной фильтр, выход которого подключен к вольтметру постоянного тока, при этом вход фильтра и выход второго ключа соединены с выходом первого ключа, второй выход элемента задерж10 ки со вторым входом элемента И, а, входы элемента задержки и блока формирования фиксированного временного интервала подключены к выходу блока фиксации переднего фронта сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ко 390484, кл. G 01 R 33/12, 1973.

2. Измерительная техника. Под ред, Шрамкова Е. Т., М., 1975, с. 73, 764485

Составитель Е. Данилина

Техрсд И. Заболотнова

Корректор С. Файн

1 едактор Б. Федотов

Тип, Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 31/36 Изд. № 101 Тираж 718 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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