Устройство для измерений магнитной индукции постоянного магнитного поля

 

(72) Авторы изобретения

В.В.Афанасьев, В.Д.Кибенко, В.С.Мирошнич

Н.С.Пигина и Л.С.Спивак (71) Заявятель (5> ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАГНИТНОЙ

ИНДУКЦИИ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к электролзмерительной технике и преднаэна" чена для измерения магнитной индукци постоянного магнитного поля и может быть использовано в геофизике, приборостроении, электро- и радиотехнике, S машиностроении, медицине и других областях народного хозяйства.

Известны средства измерений с ферромодуляционными преобразователями

10 (феррозондовые магнитометры), состоящие из генератора возбуждения, ферромодуляционного преобразователя (ФМП) полосового усилителя, регистрирующего прибора, причем генератор возбуждения -подключен к ФМП (обмотка возбуждения), а выход ФМП (индикаторная обмотка) через полосовой усилитель, фаэочувствительный детектор и регистрирующий прибор подключен к другому входу ФМП (обмотка обратной связи) . Такие средства измерений основанные на автокомпенсационном способе измерения обладают широким диапазоном линейности, так как фМП (феррозонд) работает при разности измеряемого и компенсационного полей (при разности измеряемой и компенса" ционной магнитной индукции). Если не задаваться габаритами фМП, то диапазон линейности таких устройств практически не ограничен (11.

Однако при ограниченном объеме

ФМП верхнее значение измеряемой магнитной индукции в устройствах с обратной связью ограничено допустимой мощностью, которую можно рассеивать в объеме ФМП, и соответственно температурой перегрева с 5мотки ФМП (обмотки обратной связи) .

Целью изобретения является расши" рение амплитудного диапазона значе" ний измеряемой магнитной индукции . ,Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для измерений магнитной индукции постоянного магнитного поля, содержащее последовательно соединенные ферромодуляционч

928273 4 ный преобразователь, избирательный усилитель и фазочувствительный детектор, охваченные отрицательной обратной связью, генератор возбуждения, соединенный с ферромодуляционным преобразователем и фазочувствительным детектором, и регистрирующий прибор, дополнительно введены два ключа, два элемента ИЛИ, два одновибратора, генератор тактовых импульсов, элемент задержки, интегратор и переключатель рода работ, при этом первый ключ включен в цепь отрицательной обратной связи, выход фазочувствительного детекто! ра соединен с регистрирующим при бором через последовательно соединенt ные второй ключ и интегратор, входы управления первого и второго ключа каждый через свой элемент ИЛИ подсоединены к выходу первого и второго одновибраторов соответственно, одйн выход переключателя рода работ соединен с вторыми входами элементов ИЛИ, а второй выход подсоединен к генератору тактовых импульсов, выход которого к первому одновибратору подсоединен непосредственно, а к второму одновибратору - через элемент задержки.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Генератор 1 возбуждения подключен к одному входу ферромодуляционного преобразователя (ФМП)2. Выход его через избирательный усилитель 3 подключен к одному входу фазочувствительного детектора 4, другой вход которого подлючен к другому выходу генератора 1 возбуждения. Выход фазочувствительного детектора 4 через первый ключ 5 подключен к другому входу ФМП 2. Одновременно выход фазочувствительного детектора 4 через последовате но соединенные второй ключ б и интегратор 7 подключен к регистрирующему прибору 8. Входы управления первого и второго ключей 5 и б каждый через свой элемент 9 и 10 ИЛИ подсоединены к выходам первого и второго одновибраторов ll и 12 соответственно. Один выход переключателя 13 рода работ соединен с вторыми входами элементов ИЛИ, а второй выход переключателя рода работ подсоединен к генератору 14 тактовых импульсов, выход которого к первому одновибратору 11 подсоединен непосредственно, а ко второму одновибратору 12 - через элемент 15 задержки. Переключатель рода работ может быть выполненным, например, состоящим из источника постоянного напряжения и переключателя.

Устройство работает следующим образом.

В первом режиме работы, когда измеряемая магнитная индукция мала, а следовательно мала и компенсацион-о ная магнитная индукция, и перегрев

ФМП 2 током, создающим магнитную индукцию компенсации отсутствует, магнитная индукция компенсации создается непрерывно. В этом случае на

ФМП 2, возбуждаемый током от генератора 1 возбуждения, воздействует разность между измеряемой и компенсационной магнитной индукцией

В -Вк. Выходное напряжение ФМП 2, пропорциональное действующей на него магнитной индукции, поступает на избирательный усилитель 3. Выделен" ное избирательным усилителем 3 напряжение второй гармоники подается на фазочувствительный детектор 4 и преобразуется им в постоянный ток. Этот ток подается на входы первого и второго ключей 5 и 6. В первом режиме работы с переключателя 13 рода работ подается постоянное напряжение, которое через элементы 9 и 10 ИЛИ открывает ключи 5 и б на все время измерения, т.е. отрицательная обрат35 ная связь осуществляется непрерывно, и на интегратор 7 и регистрирующий прибор 8 также непрерывно поступает сигнал, пропорциональный

40 измеряемой магнитной индукции.

Во втором режиме работы при большом значении измеряемой магнитной индукции компенсационная магнитная индукция поступает (создается) только в течение промежутка времени существенно меньшего, чем весь цикл измерений. В этом случае на ФМП 2, возбуждаемый от генератора возбуждения 1 в течение основной части цикла измерений, воздействует только измеряемая магнитная индукция So. Выходное напряжение ФМП 2 поступает на избирательный усилитель 3 и выделенное им напряжение второй гармоники фазочувствительss.ным детектором 4 преобразуется в постоянный ток. Этот ток поступает на входы первого и второго ключей 5 и 6, которые большую часть

9282

30

40 ции) .

Формула изобретения промежутка времени в течение цикла измерения разомкнуты. Переключатель 13 рода работ во .втором режиме включает генератор 14 тактовых импульсов, вырабатывающий импульсы для запуска одновибраторов.

Причем первый одновибратор 11 запускается от генератора тактовых импульсов непосредственно, а второйчереэ элемент 15 задержки,"время t0 задержки превышает длительность переходного процесса в устройстве с обратной связью. Напряжение с выхо.да первого одновибратора 11 через элемент 9 ИЛИ подается на управляющий 15 вход первого ключа 5, который срабатывает и подключает выход фазочувствительного детектора 4 к второму входу

ФМП 2 (обмотке обратной связи1. Выходной постоянный ток фазочувствительного детектора 4, протекая через обмотку ФМП, создает магнит" ную индукцию компенсации, обеспе" чивая автокомпенсационный режим работы. После окончания переходного 2s процесса срабатывает элемент 1, включая второй одновибратор 12, выходное напряжение которого через

1второй элемент ИЛИ 10 подается на управляющий вход второг ключа 6.

Ключ 6 срабатывает и,через интегратор 7, подключает регистрирующий прибор 8 к выходу фазочувствительного детектора 4 для измерения выходного сигнала. По окончании измерения рабочий промежуток времени цикла измерений заканчивается. Одновибраторы через элементы ИЛИ отключают ключи и тем самым разрывается цепь обратной связи и отключается от фазочувстзительного детектора интегратор. Через промежуток времени tn генератор тактовых импульсов вновь запускает одновибратор 11, вырабатывающий импульс длительностью

tu, равный длительности рабочего промежутка времени, в течение которого осуществляется обратная связь.

Таким образом, ток создающий магнитную индукцию компенсации в объеме ФМП, протекает через его обмотку только в течение времени

t u, а в течение времени

t д обратной связи - нет, и ток через обмотку ФМП не протекает. Дли55 тельность этого промежутка времени, в течение которого осуществляется обратная связь, определяется длительностью импульса первого

73 6 одновибратора. Промежуток времени, в течение которого осуществляется измерение, определяется длительностью импульса второго одновибратора, который начинает вырабатывать импульс после окончания переходного процесса в устройстве, что определяется временем задержки цепи задержки ..

Так как перегрев ФМП током onI ределяется энергией им выделяемой, а энергия выделяется только в теченее времени Сц,то в предлагаемом устройстве можно в 4(tga tn)/терев увеличить мощность, создаваемую током компенсации, т.е. в Я, раз увеличить ток компенсации и следо" вательно в 4, раэ расширить ампли" тудный диапазон значений измеряемой магнитной индукции (расширить диапазон линейности) без увеличе ния перегрева ФМП. Здесь tp - длительность импульса первого одно" вибратора (промежуток времени, в течение которого включен первый ключ), п - длительность паузы между двумя импульсами первого одновибратора (промежуток времени, в течение которого первый ключ отключен) .

Зыбирая 1д и tn можно обеспечить необходимое расширение диапазона линейности всего СИ (расширение амплитудного диапазона значений измеряемой магнитной индукции ) при заданном объеме ФМП и заданной температуре его перегрева, исходя иэ допустимой мощности рассеивания в объеме ФМП.

Таким образом, в предлагаемом устройстве при повторно-кратковременном включении обратной связи пре" дельное значение компенсационной магнитной индукции может быть увеличено B Я раз, обеспечивая тем самым расширение диапазона линейности (расширение амплитудного диапазона значений измеряемой магнитной индукУстройство для измерений магнитной индукции постоянного магнитного no" ля, содержащее последовательно соединенные ферромодуляционный преобразователь, избирательный усилитель и фазочувстеительный детектор, охваченные отрицательной обратной

Составитель Л.Устинова

Редактор Т.Парфенова Техред Т. фанта Корректор А.Гриценко

Заказ 3231/57 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 92 связью, генератор возбуждения, соединенный с ферромодуляционным преобразователем и фазочувствительным детектором, и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения амплитудного диапазона значений измеряемой магнитной индукции, в него дополнительно введены два ключа, два элемента

ИЛИ, два одновибратора, генератор тактовых импульсов, элемент задержки, - интегратор и переключатель рода работ, при этом первый ключ включен

s цепь отрицательной обратной связи, выход фазочувствительного детектора соединен с регистрирующим прибором через последовательно соединенные

8273 8 второй ключ и интегратор, входы управления первого и второй ключа каждый через свой элемент ИЛИ подсоединены к выходу первого и второго одновибраторов соответственно, один выход переключателя рода работ соединен с вторыми входами элементов

ИЛИ, а второй выход подсоединен к генератору тактовых импульсов, выход

10 которого к первому одновибратору подсоединен непосредственно, а к второму одновибратору - через элемент задержки.

Источники информации, >s принятые во внимание при экспертизе

1. Афанасьев Ю.В. Феррозонды. Л., "Энергия", 1969, с. 121 и 123,