Способ измерения азимутальной неоднородности переменного синусоидального магнитного поля

 

ОП И«САНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеез Севетеюа .Сециаектичаекик республик (ц998985«

{6l ) Цополнительное к авт. свид-ву I (22)Заявлено 03 06 ° 81 (21) 3297714/18-21 (51) й. Кл.

R 33/00 с присоединением заявки МГвеударствешй кщвтет

CCCP

Ie илам нзеврпеннй н вткрытнй

{23) Приоритет (53) Л К 621. 317. .44(088.8) Опубликовано 23. 02. 83. Бюллетень М 7

Дата опубликования описания 23.02.83

А.П. Григорьев

«1 (72) Автор изобретения

t" «

"tc.

{7 l ) Заявитель

Читинский политехничес (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АЗИИУТАЛЬНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ

ПЕРЕМЕННОГО СИНУСОИДАЛЬНОГО ИАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано как при исследовании неоднородностей синусоидальных магнитных полей (статической, Фазовой, суммарной), так и при измерении разности амплитуд сигналов и сдвига фаэ между ними.

Известен способ измерения азимутальной неоднородности синусоидального магнитного поля, заключающийся в выделении разностного сигнала и при сравнении сигналов с контрольного и измерительного датчиков и измерении мгновенных значений этого сигнала при фазах * У/2 и с(.2=Уотносительно момента перехода через. нуль сигнала . с -.измерительного датчика, по которым . судят соответственно .q статической и фазовой неоднородностях и о их зна.чках (1 1

Недостатком способа является наличие погрешности измерений вследствие принятого допф ения cosY=1, sinÓ

/ величина которых резко возрастает с

/ о ростом измеряемых фаз от значений т =

=1-2, «V =8- 12 .

Другим источником погрешностей яв ляется выбор конечной длительности строб-импульсов 4.и, которая не учиты., вается при выборе момента начала их генерации (eL„=3i/2 и о 2=Я).

Целью изобретения является расширение диапазона и повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что согласно способу измерения азимутальной неоднородности переменного синусоидально. го магнитного поля,. основанному на сравнении сигналов с контрольного и измерительного датчиков, получении их разностйого сигнала и измерении у последнего двух мгновенных значений щ при различных фазах, измеряют мгно-. венное значение раэностного сигнала пРи фазах а(.., =Л/2tV/2- ю ьи и оС2 =7Щ/2-ur ay относительно момента перехода через нулевое значение сигнала с иэl

pm (y) 56

3 9989 мерительного датчика, и по измеренным мгновенным значениям определяют соответственно величину статической и фазовой неоднородности, где М - различие фаз сигналов с контрольного и измерительного датчиков, Ти - длительность строб-импульсов, w - круговая частота сигналов с измерительного и контрольного датчиков.

На фиг. 1 приведены графики воэрас-1О тания погрешностей измерения при возрастании (" при генерации строб-импульсов в моменты qL — 2 и о(2=/7; на фиг. 2диаграммы напряжений, несущих информацию о статической, (! ), фазовой (2 ) >s и суммарной (3 ) неоднородностях, со-( ответствующие приближенным формулам (cosY=1, з(па=У), и напряжения, соот- . ветствующие реальному разностному сигналу (4) и его составляющим — ста- е тической (5) и фаэовой (6) для случаев положительного (фиг. 2а) и отрицательного (фиг. 26) сдвига фаз; на фиг. 3 — график поправокаЧ =Г(9), поясняющий, на какую величину а Ч изме- 2S няется мочент генерации строб-импульсов (без учета его длительности Г ) для разных измеряемых фаз, чтобы получать точные значения неоднородностей при больших фазах и малых ь,д, на фиг. 4 - диаграммы напряжений, поясняющие принцип устранения погрешнос ти измерения из-за конечной величины длительности строб-импульса Ти (фиг. 46) и принцип создания плаваю35 щей задержки (фиг. 4а). Способ изме.рения азимутальной неоднородности пе- ременного синусоидального магнитного поля заключается в следующем. пусть . (01=01„„зin gut+9)

$U2=ll> з (г, t ш1 ((1) где Ч вЂ” сдвиг фаз, или фазовая неоднородность. Разнастный сигнал, U 1=u2-u„=u Мп(ий «+ V ) ((2)

1 где, 4(clpcq (g)

-U cosM

Если принято для малых фаз ф ф

Сов O =-1- — + — — -- -" l () 2! iJ(slnV=W „. - - ..=Ч, () 8 4 то выражения (2) - (4) будут иметь вид

Ц =gU 81щц yu< VCoSwk (1)

Al ° !m

4(=ately

II

U1mq (8)

«nl

0 (9) где 4U 02п,-Ujm- статическая неоднородность (СН) или разность амплитуд сигналов.

Из (7) следует, что при Ы1=ы =л/2, U рц =Ы, (10), т.е. выделяется статическая неоднородность.

В случае, когда о 2=мй=.((, ОРр =Ц,„,,=

=U (11), то выделяется фазовая неоднородность (ФН).

На фиг. 2 а, 6 зависимости U y/2, (l

О т(-, Up представлены соответственно кривымй 1, 2 и

С увеличением фаэовой неоднородности (фазы между сигналами) происходит быстрое нарастание погрешности измерения, особенно статической неоднородности из-эа более быстрого изменения величины сов Ц по сравнению с

sin Ч (фиг. 1).

Запишем Up из уравнения (2) при

Ы,1=!Т/2 и îtр=)(U, =02 -0 смЧ=аО (12). р У/2 2щ 1m m

Из этих выражений следует, что при возрастании фазы М„) 1,0-2, значение

cos 9 sce больше отличается от 1 в сторону уменьшения, значит из U2nlвычитается меньшее число и получается большее значение д J „. Для получения точ1

1 ного значения СН, величина й0,„ уравнивается с 6U . т.е. уменьшается, чтп достигается изменением момента генерации строб-импульса К„, а именно уменьшением его на некоторую величину (фиг. 2 а, 6).

Второй член уравнения (2), представленный отдельно уравнением (13), дает информацию только о фаэовой неоднородности при любых значениях и

LlU поскольку от статической неоднородности он никак не зависит.

Замена з!пЧ íà 4 приводит к тому, что реально измеренное значение фазовой неоднородности окажется приуменьшенным и необходимо внест(: поправку в соответствии с графиком фиг. 1 в

% . 9989 . результате измерения, либо соответственно изменить градуировку отсчетного. устройства измерительного прибора (фиг. 2 а, б).

Пусть имеется реальный разностный сигнал., соответствующий уравнению (2) это кривая 3,1 - его статическая составляющая, 2 - фазовая составляющая.

Если. измерения производятся в моменты gg 2 и 0Кр Т), То получаются 10 значения,,представляемые отрезками . О,,в .и 02г, т.е. преувеличенное значение .СН и преуменьшенное значение ФН.

Чисто статическая и фазовая неоднородности соответствуют уравнению (7), I т.е. представляются кривыми 4(СН), 5 (ФН) и 6 (суммарная) и соответственно отрезками о16 и а д. Поскольку суммарная (6) сдвйнута вправо от реального сигнала из фиг. 2 а, б следу- 20 ет, что для получения точных значений статической и фазовой неоднородностей начало генерации строб-импульсов сдви-гается влево на величину р=аб=де (фиг. 2 а, б), которая для заданных 2э

g, Ц1„, 02щопределяется из (3) и (8).

М

В результате имеем ot =à(„-р:в+ P=PP, При отрицательной фазе (-9)сдвиг на о а= роэначает. ; .т.е. у0 задержка строб-импульса увеличивается и ,П 3

" (-) г .1. "2(-)- 4 ="

Зб

Из расчетов следует, что величина р=.я =Ю=ч -М= /2 (Фиг. 3) и зто соотношение справедливо для различных У0„;—

=ЬО„ /U à это означает, что задержка строб-импульсов может быть сделана40 изменяющейся в зависимости от фазы автоматически, если использовать до.бавочное напряжение, пропорциональное измеряемой Фазе, т.е. полученное с преобразователя фаза - напряжение. 45

На фиг. 4а приведен один из вари. антов реализации плавающей задержки с помощью схем сравнения, когда при отрицальной Фазе к опорному.напряже- . нию Е о добавляется Е =КЧ и задержка $0

f увеличивается, а при положительной— наоборот, 85

Другой составляющей погрешностей является погрешность из-эа конечной длительности строб-импульсов и момен-: та начала их генерации (фиг. 46).

При реализации предлагаемого cno" соба длительность строб-импульсов выбирается в. диапазоне с „.*5,0- 20 мкс (для f--50 Гц), при этом момент нача" ла .генерации строб-импульсов уменьшается на величину выбранной длительно- . сти L ä (фиг.: 4б). Гогда момент начала импульса будет в точке t<(t<), а момент окончания - a й0(й ).

Входная RC-цепь вольтметра выбира,ется такой, чтобы конденсатор зарядился до максимального значейия напряжения в момент te(t0) (обычно ь / и =

=0,1-0 3) °

Для уменьшения погрешностей изме-.рения при расширении рабочего диапазона выбирается оптимальная длитель ность строб-импульсов и момент начала их генерации, а именно oL =ll/2af3-g и 2 = +р-р где p=V/2 У =и6;,.

Формула изобретения

Способ измерения азимутально" неоднородности переменного синусоидального магнитного поля, основанный на сравнении сигналов с контрольного и измерительного датчиков, получение их разностного сигнала и измерении у последнего двух мгновенных значений при различных фазах, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измеряют мгновенное значение разностного сигнала при фазах g, У/2+ /2-tuCLä и с(2 = li+VI2-иац относительно момента перехода через нулевое значение сигнала с измерительного датчика, и по измеренным значениям определяют соответственно величину статической и фазовой неоднородности где Ч - различие фаз сигналов с контрольного и измерительного датчиков, ьи - длитель" ность строб-импульсов, ш - круговая частота сигналов с.измерительного и контрольного датчиков.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 471562, кл. G 01 R 33/00, 1973.

Составитель И. Бухаров Редактор В. Иванова Техред О.Неце Корректор Л. Бокшан

Заказ 1150/69 Тираж 708 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, N-35, Раушская наб., д.. 4/5

Филиал .ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4