Цифровой измеритель квадратамагнитной индукции

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>838621

+ ., »,/

» (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1009,79 (2i)2818093/18-21

3 с присоединением заявки NP— (23) Приоритет

Опубликовано 1506.81&юллетень N» 22 (51) м. кл.

G 01 R 33/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (5З) УДК621. 317. 75 7 (088. 8) Дата опубликования описания 15Q6.81 (72) Автор изобретены я

А. В. Рагаускас

Каунасский политехнический институт им. Антанаса ; „нечкуса (71) Заявитель (5 4 ) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КВАДРАТА МАГНИТНОЙ

ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в масс-спектрометрии для прецизионного измерения квадрата индукции постоянных и медленно изменяющихся магнитных пслей.

Известны аналоговые измерителя квадрата магнитной индукции, содержащие два датчика Холла, соединенных каскадно, источник тока и выходной прибор (1) .

Однако такие измерители не могут быть использ с ваны для измерения квадрата индукции наравномерного магнитного поля из-за погрешности, вызываемой различными в ели чинами магнитной инду кции, во эдей ст вующей н а к аждый датчик Холла °

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является цифровой измеритель квадрата магнитной индукции, содержащий каскацно соединенные два датчика Холла, источник тока, ключи, преобразователь типа напряжение — цифра, фазочувствительные элементы, блок управления и цифроной регистрирующий прибор (2) .

Однако этот измеритель не обеспечивает возможности измерения квадрата индукции неоднородного магнитного поля из-за различия величин индукций, воздействующих на каждый датчик Холпа, и связанной с эти грубой погрешности измерения, Измерение проводится в два последовательных во времени такта, т. е. быстродействие данного устройства ограничено суммарной длительностью двух тактов.

Цель изобретения — увеличение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что цифровой измеритель квадрата магнитной индукции, содержащий магнитоуправляемый гиратор, через первый уси35 литель соединенный с индуктивным элементом, через второй усилитель подключенный ко входу магнитоуправляемого гиратора, компаратор, первый вход которого подключен к выходу первого клю20 ча, второй — к выходу источника опорного напряжения, а выход компаратора — ко входу блока управления, выходы которого подключены ко входу перво го ключа, к первому входу преобразовате25 ля напряжение — цифра, к первому в ходу регистрирующего прибора и к первому входу второго ключа, второй вход которого связан с выходом пер зого ключа и со входом магнитоуправляемого

30 гиратора, а второй вход регистрирую838»7! к(»го грябора годключе к Выходу прообразз ов ател я напряжение — цк фра, вве— дены последовательно соединенные ин—

TåI pàòОр и переключатель второй вхоц которого соедкнен с одним из выходов бл О к d У ПР 2 в Ji E»i и Я, Вы х ОД Гте P P клю -1 а т с.л Ят соедк«(3»i со входом преооразователя н апряжентк е — цифра., а вход кн те гр а†тора соединен со Входом маг»IHfo«ïpB!1— ляемого гиpdiopB.

На чертe«1pH=-едена схема пред—

)р () л а гаемо гa:я 3 мерк: ел я .

Цифровой измеритель квадрата»лаг— нитной индукции содержит магнитоуп-равляемый 1 иратор на основе tloJ! евоI o магнитотра».зистора 2, помещенного в измеряемое магнитное поле с индук1<кей В H соедит.енного, например, с !

ic> О »нк:(ом forroH>!tio!"o Toiми 4 р 7 .

К выходу гиратора (точка (1оедкнепи я вы» ода усил сci! я 4 и входа .1»1 у cilf lit f ел » > ) ПОД1<лt<> .I еп H l .,Ц « кт р< нный элемент 6, а ко входу !Hpатора 1 (ttoJipвому электроду магнитотранзк .то— ра 2) подключен первый вход ко,<>пар ав тОРа 7 р Воспой B:(oд > OT(!PQГО с еДИ р нен с исто шиком 8 î — opHof î:)апряжения, à:l.-.ii(од со-Дк- -;ен с блоком 9 у-I равлен! я. Блок 9 упр вленкя дополнительно соединен со >зходом у-:равле :-ия . преобразователя 10 напряжение — цифРар В >: О., >(О- >. О Г (ОС,ДКН - Н СС >>ХО 1О>>> цифрового регис.твкруюдс»=o прибора. 11

1Зхот! Гит;атора 1 через интс.гратор ) 2 (1Е>ЭЕ;(„-<Ю-,;,-:т Е>1-, l ):- ОЕ тттt ll CH CO В 1(ОДС.,!

ПрЕобраэовсттэ1!я 10 НацрЯЖЕНИЕ цкф— ра. Кс В <:;д«р крат: ра 1 - срез петзв,тй ключ 4 по>1крпсчс>! Выход второго ксточHH»(а 1 > ., o»(= к чс. рэ= ВторОИ е(1юч

16 подклю-/ена общая шина устройства, Входы у пр авл ени я -iQpc!т"-1 с Вь хопа»>к лс! блока управления 9.

Измеритель работает следуюиим оо сссзЗ ом, В дкнамиче(!(oM режиме магнятоуll» равляемый ГиоаT=: слецук>щеи мат рицей параметров пооводимостей:

«! -(-«с,» „) где С„, С- — про Водим>эсти пр ямой >тереда IH усилителей 4 и 5;

К -- I!OOTîÿíHûé коэффициент

1 /РТ р О ПРЕДЕЛ>". ОМЫтй< ПНР а.Э ., метрами магнитотранзк(1— тора 2;

В средняя величина кзмеряе 1ой > >IBPнктной HHДУ I<11HH прк интервале усредне-!Hÿ

pBвном Геометрической <ОО !

»Ири»ie (flop ßÄêà 0 р 1 мм) активной зоны магн»1тотранзистора 2.

Р)3 B Pаж» <1КЯ (а> СЛЕДУЕТ р Что ВP

ЛИЧИНа:-:М»-Е» <<пса < (B), ВКЛЮЧЕННОГО <>«З м<=жду пер вь1»м

О -б!ормулой

К(В)

« 4

ГДЕ;, К !/ - 1<

$tE(, Ь одом ко паpатора 7 и ройства выражается, "-)

1 1 .<2.Л ) К Ь „3 1<« 4 т элементы (— матрицы

МB ГНИ: ОУ ПP BВЛ Я P МО ГО гиратора 1; комплексный импеданс индуктивного элемен— та б.

Таккм образом, в предлагаемом устpoHcT Ве между первым ВхОдОМ кОмпар B тора 7 я общей шиной устройства вклю"ен двух»>олюсный элемент, емкостной ямпеданс которого определяется сред-! åé величиной B кзмеряемой кндукцик .

Согласно (б) емкость этого элемента определяется выражением С (В, =-L6 КС О B==-К В и линейно 3аьискт от величины

B эо всем диапазоье линейно:о управления гиратора 1, т.е. в дкапазоне -:е менее 80 дБ.

В исходном состоянии потенциал Hd емкостк С (В) магнитотранзистора 2 ра вен нулю, ключи 1, H 16 разомкнуты„ переключатель 13 В нейтральнoM положении . Проц(dec к з мерен и я í ачин ает с я в моме:-. т времени -, пр пос.туг>леник пуска кз блo!(B 9 на ключ 4. lpH этгом кл»с 14 За> Г=1кает— ся, начинае:ся заряд емкости С(В) от исто <ника тока 15 и ..,а»>ряжение ПЛ (t) па :ервом входе кумпара-ора > возра"сае-т пс« линеиному Закону Ц/(t)=-К с

ГДе К р — !(p)>THзнB. Ф«/нк тик I,(t) . При дoc тяжек»»и в мсме-.т с уровня сРабать!Ва»;H Я компаРатоРа 7 р т . е . при Ц iтс, =. Bt компаратор 7 cpB— батывает и: —:а блок 9 управленкя поступает ямпул ьс ос-. анс;;.(и . 1.pH "-том вр е. ле н н с и i.l н т е р в ал 1. = -„— между и мгул ьс амк пуска и ост анов к». опреде-л яе-, ся выражение." ..: (В т

>о-(В> - ст- / т ,в

1л, 14ьГле 1«К — величина тока -источника 15.

Од»<овременно«с формкрсванкем лк— нейно нарастаю.- е, о и ап-,.,=->ê»BHH»! !)((t) э то н апряжение к» T»Грируется В ин теГ— раторе 12, HB вь1ходе которого íB IpR— жен>ке !.< (-;.) возрастает пс закону

U„(t) =- .(П!„(t) at =- 0, К

В мо»..ент t. вь.ходное на ряжение интегратора 12 дoñòèãàåT велкчкны

П (t, ) 0,5K @t, т.е, согласно выр ражению, в) > имес :м

Я (г)

П -: -- B

»)мп>ут ьсо: oc:B.- овки „поступающим с выходов блока управления на ключи 14 H 16, ключ 14 размыкаетсряр а ключ 16 замыкаетс:я на время, необходи— мос. цля <-,олного разряда емкостк С (В) .

Од» овременно импульсом остановки, поступи> а!ощи>«л с блока 9 у правд="íH H н а переклю- атель 13, оч переводится э состояние, прк котором выход интегратора

12 соединен со в. одом преобразователя 10 напряженке — цифра. При этом вы838б21 ходное напряжение U>(t>) B интегратора 12 преобразуется в цифровую величину N, которая регистрируется прибором 11. После окончания процесса. з аписи выходной цифровой величины

N на регистры прибора 11, импуль2. сом с блока 9 управления переключатель 13 переводится в состояние, при котором выход интегратора 12 замыкается на общую шину устройства на время, необходимое для полного разряда интегратора 12. После разряда емкости С(В) и интегратора 12 импульсами блока 9 управления ключи 14 и 16 и переключатель 13 переводятся в исходное состояние и процесс измерения периодически повторяется. 15

Таким образом,. предлагаемое устройство обеспечивает. измерительное преобразование типа величина квадрата средней индукции неоднородного магнитного поля — цифра с интервалом 20 пространственного усреднения индукции порядка О, 1 мм. При этом использование одного линейного гальваномагнитного преобразователя (:ч агнитотранэистора 2) позволило исключить грубые погрешности измерения, вызываемые неоднородностью магнитного типа в известных устройствах.

В предлагаемом устройстве измерение проводится в один такт, причем длительность такта st определяется согласно выражению (в) режимными параметрами U и I< устройства. Следовательно, быстродействие устройств увеличено.

Использование устройства позволяет строить прецизионные цифровые измерители квадрата индукции пространственно неоднородных постоянных и переменных магнитных полей при повышенном быстродействии измерителей. c >,, формула из обретения

Пифровой измеритель квадрата магнитной индукции,. содержащий маг»H То управляемый гиратор, через первый усилитель соединенный с индуктивным элементом, через второй усилитель подключенный ко входу магнитоуправляемого гиратора, компаратор, первый вход которого подключен к выходу перного ключа, второй — к выходу источника опорного напряжения, а выход компаратора — ко входу блока управления, выходы которого подключены ко входу первого ключа, к первому входу преобразователя напряжение — цифра, к первому входу регист— рирующего прибора и к первому входу вrcporo ключа, второй вход которого связан с выходом первого ключа v. co входом магнитоуправляемого гиратора, а второй вход регистрирующего прибо— ра подключен к выходу преобразова:еля напряженне — цифра, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены последовательно соединенные интегратор и переключатель, второй вход котОрого соединен с одним из выходов блока управления, выход реключателя соединен со входом г образователя напряжение — цифра, а вход интегратор- — соединен со в". о:: магнитоуправляемого гиратора, Исто-,- яки инфорк; —, .ни, при: ятые во внимание при э кспер

1, Афанасьев IQ. В. и др, Сре, г::--. измерения параметров магнитного поля, Л,,: Энергия, 1979, с. 174 — 176.

2. Авторское свидетельство СССР

497541, кл. G 01 R 33/Об,. 1975.

Сост ави Yель Р. СеменОHcl

Релактор 4., Петрова Техред 1, Koine-. ра #op,:..êTî1: Г, Назарова

4421/69 Тираж 7 32 Подпи сиое

ВНИИПИ Государствен Його комитета СССР по дел ам ив обрете ний и открытий

113035,- Иоскяа, Ж--35„Раумская ваб.,- q. 4/5

Фи:-.ал ППП Патеит, г,. Ужгород, ул. Проектная,