DE2525143A1

DE2525143A1 - Magnetometer

Info

Publication number: DE2525143A1
Application number: DE19752525143
Authority: DE
Inventors: Satoshi Ichioka; Tadashi Inoue; Shinjiro Takeuchi; Saitama Toda
Original assignee: Mishima Kosan Co Ltd
Current assignee: Mishima Kosan Co Ltd
Priority date: 1974-06-07
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1975-12-18
Also published as: JPS50153936U; FR2274099A1; FR2274099B3

Description

MISHIMA KOSAN CO. LTD., 1-15, 2-chome, Edamitsu, Yawatahigashi-ku, Kitakyushu-shi, Fukuoka Prefecture, Japan

Magnetometer

Die Erfindung betrifft ein Magnetometer für magnetische Wechselfelder mit einem Magnetfilm, der rohrförmig einen an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Leiter umgibt und in Sättigung betrieben vird und auf den eine Detektorwicklung gewickelt ist, von der eine Meßspannung abgegriffen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Magnetometer der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß magnetische Wechselfelder mit hoher Empfindlichkeit gemessen werden können.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalverarbeitungseinheit an die Detektorwicklung angeschlossen ist, mit der die Spannungsamplituden der Meßspannung gemessen werden und der ein Phasendetektor nachgeschaltet ist, der die Phasenlage des Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinheit mit der eines

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Bezugssignals vergleicht und davon abhängig ein nachgeschaltetes anzeigendes Meßgerät ansteuert·

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachfolgend zu beschreibenden Ausfuhrungsbeispiele erläutert·

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In der Zeichnung zeigt

Figur 1 Figur 2 Figur 3

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unter a - d je ein Magnetometerelement, wie es beispielsweise in Verbindung mit' der Erfindung verwendet werden kann,

im Blockschaltbild ein erstes Ausführungsbeispiel eines Magnetometers nach der Erfindung und

ein zweites Ausführungsbeispiel eines Magnetometers nach der Erfindung·

Figur 1 zeigt ein Magnetometer, das in Verbindung mit der Erfindung verwendbar ist, und zwar in Figur 1a, 1b und 1c für quer gerichteten Fluß und in Figur ld für parallel gerichteten Fluß.

Mit 1 und 2 sind die Erregeranschlüsse für einen Erreger bezeichnet, an denen der Erregerstrom ip Wechselstrom von einigen zehn Kilohertz bis einigen zehn Megahertz eingespeist wird· Durch den Erregerstrom wird ein Wechselfeld in dem Magnetfilm 3 hervorgerufen· Mit 4 ist ein Leiter bezeichnet, der gemäß Figur 1a bis 1c zur Primärseite der Erregerschaltung gehört· Mit 5 ist eine Detektorwicklung bezeichnet, die um den Magnetfilm 3 herumgewickelt ist und bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1d zur Primärseite der Erregerschaltung gehört.

Mit 6 und 7 sind Detektoranschlüsse einer Detektorschaltung bezeichnet.

Mit 8 ist eine Impedanz bezeichnet, über die ein Kompensationsstrom eingespeist wird. Dieser Kompensationsstrom dient dazu, den Detektorstrom der Detektorschaltung zu kompensieren. Mit 9 ist ein Anschluß zur Einspeisung des Kompensationsstromes bezeichnet.

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Mit HEX beziehungsweise HEX¹ sind äußere magnetische Wechselfelder bezeichnet, die auf das Magnetometer einwirken und vermessen werden sollen. Mit io ist ein Widerstand bezeichnet, der in die Erregerstromleitung eingesetzt ist und dazu dient die Detektoranschlüsse 6 und 7 von dem Erregerstrom zu entkoppeln.

Gemäß Figur 2 ist mit 11 ein Erreger und mit 12 ein diesem nachgeschalteter Stromverstärker bezeichnet, der die Erregerspannung ip an das Magnetometer abgibt, das in Figur 2 durch den Block 13 dargestellt ist. Der Detektorstrom, der ausgekoppelt wird, hat die doppelte Frequenz wie der Erregerstrom und ist amplitudenmoduliert in Abhängigkeit von den äußeren Magnetfeldern HEX und HEX¹. Die Amplitudenmodulation führt zu einer Unsymmetrie hinsichtlich der Null-Linie des Detektorstroms, das heißt der positive und der netagive Periodenanteil des Detektorstroms sind unsymmetrisch zur Null-Linie. Diese Amplitudenmodulation wird in der nachgeschalteten Signalverarbeitungseinheit 14, in die der Detektorstrom eingespeist wird, ausgewertet.

Mit 15 ist ein Verstärker und mit 8 die auch in Figur 1 angegebene Impedanz bezeichnet. Der Verstärker 15 verstärkt das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit 14. Das Ausgangssignal des Verstärkers 15 gelangt zum Teil über die Impedanz 8 als Kompensationsstrom an das Magnetometer 13 und zum Teil an eine Phasendetektorschaltung, die aus den Blocks 16 bis 23 besteht. Mit 16 ist ein Differentialverstärker bezeichnet, der die Gleichspannungskomponente des Ausgangssignals des Verstärkers 15 unterdrückt und nur die Wechselspannungskomponente verstärkt. Mit 17 ist ein Abstimmverstärker bezeichnet, der das Ausgangssignal des Verstärkers 16, abgestimmt auf eine Frequenzkomponente, die der Frequenz des zu vermessenden magnetischen Wechselfeldes entspricht, verstärkt.

Das Ausgangssignal des Abstimmverstärkers 17 gelangt an einen Phasendetektor 18 und an einen Verstärker 19. Der Verstärker 19 dient zur Erzeugung eines Bezugssignals für die Phasendetektion und steuert einen nachgeschalteten Gleichrichter 2o an, in dem das verstärkte Signal auf ein Rechtecksignal begrenzt wird. Der Gleichrichter 2o steuert einen Abstimmverstärker 21 an, der auf die Frequenz des zu vermessenden Wechselfeldes abgestimmt ist und dem ein Phasenschieber 22 nachgeschaltet ist. Der Phasenschieber 22 dient dazu, die Phasen-

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lage des eingespeisten signals zu fixieren und steuert über einen Gleichrichter 23 den Phasendetektor 18 an. Auf diese Weise wird das Signal-Geräusch-Verhältnis des elektrischen Signals, das dem zu vermessenden Wechselfeld entspricht, verbessert, so daß die Magnetfei dvermes sung mit sehr hoher Empfindlichkeit erfolgen kann.

Mit 24 ist ein Integralverstärker bezeichnet, der das Geräusch im Ausgangssignal des Phasendetektors 18 aufgrund einer integralen Zeitkonstanten unterdrückt und die verbleibende Signalkomponente verstärkt und das anzeigende Meßgerät 25 ansteuert. Bei dem Meßgerät 25 kann es sich um eine digitaHJanzeigende Vorrichtung oder ein Zeigermeßgerät handeln. An dem Meßgerät 25 wird die magnetische Feldstärke des äußeren magnetischen Feldes, das vermessen werden soll, angezeigt. Die Anzeigevorrichtung besteht aus dem Integralverstärker 24 und dem Meßgerät 25.

Das zweite in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist genauso aufgebaut und arbeitet auch genauso wie das in Figur 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel mit dem einzigen Unterschied, daß anstelle der Signalverarbeitungseinheit 14 eine andere Signalverarbeitungseinheit eingesetzt ist, die aus den Blocks 26 bis 28 und 3o bis 32 besteht.

Mit 26 ist ein Verstärker bezeichnet. Das verstärkte Signal gelangt an einen Abstimmverstärker 27, der auf die doppelte Frequenz des Erregerstroms ip abgestimmt ist und einen nachgeschalteten Phasendetektor 28 ansteuert.

Das Bezugssignal für den Phasendetektor wird erzeugt, indem das Ausgangssignal des Verstärkers 12 in einem Frequenzverdoppler 3o hinsichtlich der Frequenz verdoppelt wird, in einem diesem nachgeschalteten Abstimmverstärker 31, der auf diese doppelte Frequenz abgestimmt ist, verstärkt wird und dann in der Phase in dem Phasenschieber 32 ausgerichtet wird. Das am Ausgang des Phasenschiebers 32 vorliegende Bezugssignal gelangt dann an den Phasendetektor 28.

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Bei dem soeben beschriebenen Ausführungsbeispiel gelangt, um das Bezugssignal zu gewinnen, das Ausgangssignal des Abstimmverstärkers 17 an den Eingang des Verstärkers 19· Man kann natürlich auch ein externes Bezugssignal direkt an den Eingang des Verstärkers 19 geben, in welchem Fall die Verbindung zwischen dem Ausgangsanschluß des Abstimmverstärkers 17 und dem Eingangsanschluß des Verstärkers 19 unterbrochen wird.

In Abänderung der dargestellten Ausführungsbexspiele kann die Impedanz 8 auch unendlich groß sein, das heißt anstelle der Impedanz eine Leitungsunterbrechung vorliegen.

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Claims

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5. Juni 1975'

Meine Akte: P 30

Anspruch

Magnetometer für magnetische Wechselfelder mit einem Magnetfilm, der rohrförmig einen an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Leiter umgibt und in Sättigung betrieben wird und auf den eine Detektorwicklung gewickelt ist, von der eine Meßspannung abgegriffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalverarbeitungseinheit (14) an die Detektorwicklung (15) angeschlossen ist, mit der die Spannungsamplituden der Meßspannung gemessen werden und der ein Phasendetektor (18) nachgeschaltet ist, der die Phasenlage des Ausgangssignals der Signalverarbeitungseinheit (14) mit der eines Bezugssignals vergleicht und davon abhängig ein nachgeschaltetes anzeigendes Meßgerät (25) ansteuert.

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