Тесламетр переменного поля

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 06. 03. 79 (21) 2734833/18-21 Р1) +

01 и 33/02 с присоединением заявим ¹вЂ” (23) Приормтет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 231280. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 261280 (53) УАК 621. 317.44 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

О.И.Гордон, A.Ï.Ùåëêèí, Ю.В.Тарасов и Г.М.Жилов (71) Заявитель (54) TECJIAMETP ПЕРЕМЕННОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для точных измерений значений магнитной индукции переменного поля в широком диапазоне частот и значений индукции. 5

Известны тесламетры-компараторы магнитной индукции, которые содер жат образцовую катушку магнитной индукции, соединенную через измеритель- 10 ный прибор постоянного тока с регулируемым источником постоянного тока, и активный магнитометрическйй преобразователь, вход которого связан с источником питания, а выход подключен к регистрирующему устройству. При равенстве показаний регистрирующего устройства в случаях поочередного помещения магнитометрического преобразователя в измеряемое переменное 20 и в образцовое постоянное поле, об измеряемом значении магнитной индукции судят по показанию измерительного прибора постоянного тока в цепи образцовой катушки магнитной индук- 25 .ции (1 ).

Наиболее существенным недостатком тесламетров, основанных на разновременном компарировании, является низкая точность измерения. 30

Известны также тесламетры, осно.ванные на методе одновременного компарирования магнитных индукций.переменного и постоянного полей с помощью двух встречно-включенных активных магнитометрических преобразователей. Они также содержат образцо ауп катушку магнитной индукции, сое циненную через .измеритель постоянного тока с регулируемым источником постоянного тока, и активный магнитометрический преобразователь, помещенный в измеряемое переменное поле, а также второй активный магнитометрический преобразователь, помещаемый в образцовое постоянное поле и включенный с первым в соседние плечи мостовой схемы. При этом к одной диагонали мостовой схемы подсоединен источник питания, а в другую диагональ включено регистрирующее устройство.. Нулевое показание регистрирующего устройства свидетельствует о равенстве сравниваемых значений магнитной индукции. При этом возможно проведение непрерывных измерений, причем значительно уменьшается погрешность из-за нестабильности характерисгик магнитометрических. преобразователей (21.

789947

Однако погрешность Измерения и при такой схеме тесламетра остается сравнительно высокой.

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение частотного диапазона.

Зта цель достигается тем, что в устройство, содержащее активный магнитометрический преобразователь и катушку магнитной индукции, через измерительный прибор постоянного тока подключенную к регулируемому источнику постоянного тока, дополнительно введены последовательно соедииенные усилитель переменного напряжения, управляемый компаратор напря— женил и формирователь импульсов, включенные между добавочным выводом катушки магнитной Индукции и входами активного магнитометрического преобразователя, а также нуль-индикатор напря:кения, подключенный к выходам активного магнитометрического преобразователя, и источник опорного напря>кения, соединенный с управляющим входом компаратора напряжения, причем активный магнитометрический преобразователь помешен в центр катушки магнитной индукции, и их магнитные оси совпадают с направлением вектора магнитной индукции измеряемого поля.

На фиг. 1 изображена функциональная схема тесламетра переменного поля; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов на входах и выходах отдельHblX gэлОВ, Тесламетр содержит активный магни. тометрический преобразователь 1, помещенный в центр катушки 2 магнитной индукции таким образом, чтобы их магнитные оси совпадали. Катушка

2 через измерительный прибор 3 постоянного тока соединена с регулируемым источником 4 постоянного тока.

Дополнительный вывод катушки 2 подключен «о входу усилителя 5 перемен-. ного напряжения, соединенного последовательно с управляемым компаратором 6 напря>кения и формирователем импульсов . Выход формирователя 7 связан со входами питания преобразователя 1, сигнальные входы которого подключены ко входу нуль-индикатора

8 напряжения. К управляющему входу компаратора б подсоединен источник

9 опорного напряжения.

Тесламетр работает следующим образом.

В измеряемое переменное магнитное поле с индукцией Вп (фиг.2), имеющей максимальное значение Вм, помещают магнитометрический преобразователь 1, располо>кенный в центре катушки 2 магнитной индукции так, чтобы их магнитные оси совпадали с направлением вектора измеряемого поля. Через катушку 2 магнитной индукции пропускают постоянный ток, 5 tQ

40.

40 создающий в ней постоянное мв.гнитное поле, значение Во индукции которого противоположно по знаку значения Вм. В результате на преобразователь 1 воздействует резу>...ьтирующее магнитное поле с индукцией

Вр. Катушка 2, являясь источником постоянного поля, одновременно служит для получения информации о частоте и фазе измеряемого переменного поля, поскольку в переменном поле на ней в соответствии с законом электромагнитной индукции возникает напря><ение

U=Sw (dBn Id+), где S — плопадь одного витка, М вЂ” число витков катушки. В случае синусоидального поля

В,„ =В, siпЯ.t где 9. — частота изменения магнитной индукции, напряжение на катушке равно U = SwB cos Q

7t

=Ви Вм i n (Q.t — ) и следовательчо,сдвиТ о нуто по фазе относительно Вп на 90

Это напряжение усиливается усилителем 5 переменного напряжения и поступает на вход компаратора б напряжения, на управляющий вход которого поступает опорное напряжение U 1, от исто ника 9, О>, — напряжение с выхода усилителя 5. Оно сдвинуто по фазе относительно Вп не на 9 30, а имеет задержку с иэ-эа влияния инерционности усилителя 5 и активного сопротивления самой катушки 2.

На выходе компаратора 6 возникают импульсы напряжения U, передний и задний фронты которого определяются моментами пересечения значений напряжений U и U . Если выбрать значение Uo„ =kit, где k — коэффициент пропорциональности, то задний фронт U> совпадает по времени с моментом г„ достижения магнитной индукцией Вп своего максимального значения BM. Таким образом, источник 9 опорного напря>кения служит для компенсации временной (фазовой) задержки, возникающей при формировании напряжения 0.„ . По заднему фронту напряжения U в формировате ле 7 импульсов формйруются кэроткие импульсы Иф, которые используются для питания активного магнитомет-, рического преобразователя 1. Под действием этих импульсов на "игHaJIb ных выходах преобразователя 1. возникает импульсный сигнал, амплитуда которого пропорциональна значению магнитной индукции Вр результирующего поля в катушке 2 в момент времени t . При равенстве этого сиг нала нулю, что достигается регулировкой тока источника 4 и определяется по показанию нуль-индикатора 8 мгновенных значений напря>кения, значение Вм равно значению

Во, которое определяется по показанию измерительного прибора 3 постоянного тока. Погрешность измерения в заявляемом тесламетре определяется, главным образом, сэотно789947 шением между порогом реагирования активного магнитометрического п ..

l разователя и нижним пределом изме= рения. При импульсном питании преобразователя реализуется порог реагирования более низкий, чем при питании постоянным током. Это происходит благодаря уменьшению влияния паразитных наводок от измеряемого поля, во-первых, за ет кратковременности срабатыван . реобразователя, во-вторых, за .- ет того, что при импульсном питании преобразователя можно увеличить ток питания, а, следовательно, и его выходной сигнал в Q раз, где Q — скважность импульсов.

Повышение точности измерения максимальных значений магнитной индукции переменных синусоидальных и несинусоидальных полей увеличит эффективность, улучшит качество 20 исследований и сократит сроки их проведения, а также уменьшит число аппаратуры для косвенных измерений, необходимой при отсутствии прецезионных тесламетров. 25

Формула изобретения

Тесламетр переменного поля, содержащий активный магнитометрический преобразователь и катушку магнитной индукции, через измерительный прибор постоянного тока подключенную к регулируемому источнику постоянного тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения частотного диапазона, в него дополнительно введены последовательно соединенные усилитель переменного напряжения, управляемый компаратор напряжения и формирователь импульсов, включенные между добавочным выводом катушки магнитной индукции и входами активного магнитометрического преобразователя, а также нульиндикатор напряжения-, подключенный к выходам активного магнитометрического преобразователя, и источник опорного напряжения, соединенный с управляющим входом компаратора напряжения, причем активный магнитометрический преобразователь помещен в центр катушки магнитной индукции, и их магнитные оси совпадают с направлением вектора магнитной индукции измеряемого поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Японии Р 47-6791, G 01 R 33/02, (110l 1) 13.12.68.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 539320, G Ol R 33/02, 1975.

789947

ФиаЯ

Составитель Л.Устинова

Редактор В.Парасюн Техред ц.ковалева корректор В.Бутяга

Заказ 9036 48 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент,г.ужгород,ул.Проектная,4