RU2155351C1

RU2155351C1 - Induction magnetic receiver with noise suppression

Info

Publication number: RU2155351C1
Application number: RU99114685A
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Молочков
Original assignee: Молочков Виктор Федорович
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2000-08-27

Abstract

FIELD: geophysics, recording and measurement of variable magnetic fields while testing technical equipment to requirements of electromagnetic compatibility. SUBSTANCE: induction magnetic receiver with noise suppression has main short-circuited winding, main core and at least one compensation winding identical to main short-circuited winding and compensation core identical to main core. Compensation winding embraces compensation core, passes through central hole of closed magnetic circuit and carries load of induction coil and capacitor connected in series. Balancing magnetic circuit incorporate two identical balancing short-circuited windings one of which embraces main core and runs through central hole of balancing closed magnetic circuit and the other one embraces compensation core and goes through central hole of balancing closed magnetic circuit. EFFECT: effective suppression of noise harmonic signals whose frequencies lie in band of frequencies of received legitimate signals. 1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике регистрации и измерения переменных магнитных полей и может быть использовано для широкого круга магнитных исследований, в частности в геофизике, а также при проведении испытаний технических средств по требованиям электромагнитной совместимости, например, для измерения эмиссии магнитного поля от стационарных объектов на фоне помех. The present invention relates to techniques for recording and measuring alternating magnetic fields and can be used for a wide range of magnetic research, in particular in geophysics, as well as when testing technical means according to the requirements of electromagnetic compatibility, for example, for measuring the emission of a magnetic field from stationary objects in the background interference.

При проведении магнитных исследований во многих случаях возникает задача ослабления или подавления составляющих принимаемого сигнала, связанных с внешними помехонесущими источниками магнитного поля. Особенно остро такая проблема стоит при выявлении геомагнитных возмущений, предшествующих или сопровождающих аномальные явления, происходящие в земной коре (например, землетрясения), или в задачах магнитного мониторинга объектов, потенциально способных генерировать несанкционированные магнитные поля в широком диапазоне частот. Источники помеховых магнитных полей имеют разное происхождение, но чаще всего они носят техногенный характер. Наиболее распространенными из них и относящимися к категории наиболее трудноподавляемых являются помеховые магнитные поля, создаваемые элементами электроэнергетических систем, такими как электростанции, электроподстанции, линии электропередач, потребители электроэнергии, т.е. магнитные поля промышленной частоты и ее гармоник. When conducting magnetic research in many cases, the problem arises of attenuating or suppressing the components of the received signal associated with external interference-carrying sources of the magnetic field. This problem is especially acute when revealing geomagnetic disturbances that precede or accompany anomalous phenomena occurring in the earth's crust (for example, earthquakes), or in problems of magnetic monitoring of objects that are potentially capable of generating unauthorized magnetic fields in a wide frequency range. Sources of interfering magnetic fields have a different origin, but most often they are technogenic in nature. The most common of them and belonging to the category of the most difficult to suppress are interfering magnetic fields created by elements of electric power systems, such as power plants, electrical substations, power lines, electricity consumers, i.e. magnetic fields of industrial frequency and its harmonics.

Уровень полезных сигналов магнитного поля в такого рода исследованиях обычно лежит в пределах (10^-12 - 10^-11) Тл, в то время как помеховые магнитные поля от электрических сетей и крупных производителей и потребителей электроэнергии даже на расстояниях в несколько километров от них достигают значений (10^-9 - 10^-8) Тл. Причем уровень фона магнитных полей промышленной частоты на обжитой территории практически не снижается из-за наличия большого числа разбросанных мелких потребителей электроэнергии. Спектр полезных сигналов в магнитных исследованиях очень широк. Например, в геофизических исследованиях интересующий диапазон частот лежит в пределах (0,1 - 1000) Гц, перекрывает 80 дБ по частоте и включает в себя практически весь спектр промышленной частоты и ее гармоник. Возможности используемых в магнитоприемниках режекторных фильтров на этих частотах ограничены значениями (30 - 40) дБ при требуемом подавлении (80 - 100) дБ, как элементы электронных схем они громоздки и предопределяют габариты электронного блока магнитоприемника.The level of useful magnetic field signals in such studies usually lies in the range (10 ^-12 - 10 ^-11 ) T, while interfering magnetic fields from electric networks and large producers and consumers of electricity even reach values of several kilometers from them (10 ^-9 - 10 ^-8 ) T. Moreover, the background level of magnetic fields of industrial frequency in the inhabited territory practically does not decrease due to the presence of a large number of scattered small consumers of electricity. The spectrum of useful signals in magnetic research is very wide. For example, in geophysical studies, the frequency range of interest lies in the range (0.1 - 1000) Hz, covers 80 dB in frequency and includes almost the entire spectrum of industrial frequency and its harmonics. The capabilities of the notch filters used in the magnetic receivers at these frequencies are limited by (30 - 40) dB with the required suppression of (80 - 100) dB, as they are bulky electronic circuit elements and determine the dimensions of the electronic unit of the magnetic receiver.

Известны индукционные магнитоприемники [1] и ферритовые антенны [2], используемые в качестве приемных магнитных антенн. Известны также приемные индукционные ферритовые антенны [3] и рамочные магнитоприемники [4], параметры которых оптимизированы с точки зрения добротности и достижения максимального отношения сигнал/шум. Known induction magnets [1] and ferrite antennas [2] used as receiving magnetic antennas. Also known are receiving induction ferrite antennas [3] and frame magnetic receivers [4], the parameters of which are optimized from the point of view of quality factor and to achieve the maximum signal to noise ratio.

Наиболее близким к предлагаемому магнитоприемнику является индукционный магнитоприемник, описанный в [5]. Это устройство относится к средствам регистрации и измерения переменных магнитных полей и может использоваться для приема сигналов с широким спектром частот. Оно содержит проводящий виток, проходящий сквозь центральное отверстие замкнутого магнитопровода с выходной обмоткой. В этом устройстве наряду с высокой стабильностью импеданса выходной обмотки достигается расширение принимаемого диапазона частот снизу, поскольку относительная магнитная проницаемость замкнутого магнитопровода значительно (на порядок и более) выше относительной эффективной магнитной проницаемости разомкнутого сердечника, используемого в приемных индукционных ферритовых антеннах [3]. Удовлетворительная чувствительность магнитоприемника [5] при сохранении его преимуществ может быть получена применением, например, заменой проводящего витка на многовитковую короткозамкнутую обмотку, выполняющую, как и проводящий виток, функцию связи замкнутого магнитопровода с внешним магнитным полем, а также применением разомкнутого ферритового сердечника, который охватывается многовитковой короткозамкнутой обмоткой. При этом очевидно, что проводящий виток является частным случаем исполнения короткозамкнутой обмотки. Closest to the proposed magnetic receiver is an induction magnetic receiver described in [5]. This device relates to means of recording and measuring variable magnetic fields and can be used to receive signals with a wide range of frequencies. It contains a conductive coil passing through the central hole of a closed magnetic circuit with an output winding. In this device, along with high stability of the output winding impedance, an extension of the received frequency range from below is achieved, since the relative magnetic permeability of the closed magnetic circuit is much (an order of magnitude or more) higher than the relative effective magnetic permeability of the open core used in receiving induction ferrite antennas [3]. The satisfactory sensitivity of the magnetic receiver [5] while maintaining its advantages can be obtained by, for example, replacing a conducting coil with a multi-turn short-circuit winding, which, like a conducting coil, performs the function of coupling a closed magnetic circuit with an external magnetic field, as well as using an open ferrite core, which is covered multi-turn short-circuited winding. It is obvious that the conductive coil is a special case of the execution of a short-circuited winding.

Недостатком этого и всех других известных индукционных магнитоприемников является отсутствие у них возможности эффективного подавления помеховых гармонических сигналов, в особенности низкочастотного диапазона, лежащих в полосе частот принимаемых полезных сигналов. The disadvantage of this and all other known induction magnetic receivers is their lack of the ability to effectively suppress interfering harmonic signals, especially the low-frequency range, lying in the frequency band of the received useful signals.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым индукционным магнитоприемником с помехоподавлением, является эффективное подавление помеховых гармонических сигналов, частоты которых лежат в полосе частот принимаемых полезных сигналов. The technical result provided by the claimed induction magnetic receiver with noise suppression is the effective suppression of harmonic harmonic signals whose frequencies lie in the frequency band of the received useful signals.

Технический результат достигается тем, что индукционный магнитоприемник с помехоподавлением, состоящий из основной короткозамкнутой обмотки, охватывающей основной сердечник и проходящей сквозь центральное отверстие замкнутого магнитопровода с выходной обмоткой, дополнительно содержит по крайней мере одну компенсирующую обмотку, идентичную основной короткозамкнутой обмотке, и компенсирующий сердечник, идентичный основному сердечнику, причем компенсирующая обмотка охватывает компенсирующий сердечник, проходит сквозь центральное отверстие замкнутого магнитопровода и нагружена на соединенные последовательно катушку индуктивности и конденсатор. The technical result is achieved in that the noise suppression induction magnet, consisting of a main short-circuited winding, covering the main core and passing through the central hole of a closed magnetic circuit with an output winding, further comprises at least one compensating winding identical to the main short-circuited winding, and a compensating core, identical the main core, and the compensating winding covers the compensating core, passes through the central the hole of the closed magnetic circuit and is loaded on the inductance coil and capacitor connected in series.

Сущность изобретения заключается в использовании в предлагаемом индукционном магнитоприемнике принципа компенсации помеховой составляющей принимаемого сигнала на стадии его формирования в выходной обмотке. Для его реализации в противовес основному звену чувствительного элемента магнитоприемника, состоящему из основной короткозамкнутой обмотки и основного сердечника, образуется компенсирующее звено, состоящее из компенсирующей обмотки и компенсирующего сердечника, которое по своим электромагнитным параметрам (числу витков компенсирующей обмотки, марки обмоточного провода и способу ее намотки, материалу и геометрии компенсирующего сердечника) идентично основному звену. При этом оба сердечника (основной и компенсирующий) располагаются зеркально симметрично относительно оси, разделяющей замкнутый магнитопровод на две равные части. Внешнее переменное магнитное поле в виде магнитных потоков, концентрируемых в каждом из указанных сердечников, возбуждает в короткозамкнутой и компенсирующей обмотках в силу идентичности основного и компенсирующего звеньев равные ЭДС. Знак ЭДС в соответствии с правилом Ленца всегда будет таким, чтобы магнитное поле тока, протекающего в обмотке, вне зависимости от направления ее намотки было направлено навстречу возбуждающему магнитному полю. Это означает, что при замыкании накоротко (аналогично основной обмотке, располагающейся на основном сердечнике) компенсирующей обмотки, располагающейся на компенсирующем сердечнике, никакого магнитного потока в замкнутом магнитопроводе из-за встречного действия основного и компенсирующего звеньев не обнаружится и сигнала в выходной обмотке не возникнет, т.е. будет иметь место полное взаимное подавление сигналов от основного и компенсирующего звеньев. Однако если компенсирующую обмотку нагрузить на соединенные последовательно катушку индуктивности и конденсатор, то из спектра сигнала, индуцируемого в выходной обмотке, будет исключена только одна частота (или узкая полоса частот), являющаяся резонансной для образованного компенсирующей обмоткой, катушкой индуктивности и конденсатором контура. При необходимости исключить из спектра сигнала в выходной обмотке несколько помеховых частот, например промышленную частоту и ее гармоники, количество компенсирующих обмоток увеличивается таким образом, чтобы каждому подавляемому гармоническому сигналу соответствовала своя компенсирующая обмотка, нагруженная на свои соединенные последовательно катушку индуктивности и конденсатор, которые настроены на требуемый резонанс. Эффективность подавления помеховых гармонических сигналов зависит от степени идентичности основного и компенсирующего звеньев. The essence of the invention lies in the use in the proposed induction magnetic receiver of the principle of compensation of the interference component of the received signal at the stage of its formation in the output winding. For its implementation, in contrast to the main link of the sensitive element of the magnetic receiver, consisting of the main short-circuited winding and the main core, a compensating link is formed consisting of a compensating winding and a compensating core, which in its electromagnetic parameters (the number of turns of the compensating winding, the grade of the winding wire and the method of winding it , material and geometry of the compensating core) is identical to the main link. In this case, both cores (main and compensating) are located mirror symmetrically relative to the axis dividing the closed magnetic circuit into two equal parts. An external alternating magnetic field in the form of magnetic fluxes concentrated in each of these cores excites equal EMF in the short-circuited and compensating windings due to the identity of the main and compensating links. The EMF sign in accordance with the Lenz rule will always be such that the magnetic field of the current flowing in the winding, regardless of the direction of its winding, is directed towards the exciting magnetic field. This means that when shorting (like the main winding located on the main core) the compensating winding located on the compensating core, no magnetic flux will be detected in the closed magnetic core due to the counter action of the main and compensating links, and there will be no signal in the output winding those. there will be a complete mutual suppression of signals from the main and compensating links. However, if the compensating winding is loaded on the inductance coil and capacitor connected in series, then from the spectrum of the signal induced in the output winding, only one frequency (or a narrow frequency band) will be excluded, which is resonant for the compensating winding formed, the inductor and the capacitor of the circuit. If it is necessary to exclude several interference frequencies from the spectrum of the signal in the output winding, for example, the industrial frequency and its harmonics, the number of compensating windings is increased so that each suppressed harmonic signal corresponds to its own compensating winding loaded on its inductance coil and capacitor connected in series, which are tuned to required resonance. The effectiveness of suppressing interference harmonic signals depends on the degree of identity of the main and compensating links.

Схематическое изображение предлагаемого индукционного магнитоприемника с помехоподавлением приведена на фиг. 1. Он содержит: основной сердечник 1, основную короткозамкнутую обмотку 2, компенсирующий сердечник 3, например, одну компенсирующую обмотку 4, нагруженную на соединенные последовательно катушку индуктивности 5 и конденсатор 6, замкнутый магнитопровод 7 с выходной обмоткой 8. A schematic representation of the proposed interference suppression magnetic receiver is shown in FIG. 1. It contains: a main core 1, a main short-circuited winding 2, a compensating core 3, for example, one compensating winding 4, loaded on a series-connected inductor 5 and a capacitor 6, a closed magnetic circuit 7 with an output winding 8.

Предлагаемый магнитоприемник работает следующим образом. Переменное магнитное поле принимаемого сигнала в одинаковой степени концентрируется в основном 1 и компенсирующем 3 сердечниках, благодаря тому, что их геометрия и магнитный материал идентичны. Сформированный в основном сердечнике 1 переменный магнитный поток Ф_о индуцирует в основной обмотке 2 ЭДС E_о, которой с учетом короткого замыкания выводов обмотки 2 соответствует протекающий по этой обмотке ток i_о. Ток i_о определяет индуцированное потокосцепление J_о, направленное навстречу исходному потоку Ф_о и распределяющееся между основным сердечником 1 и замкнутым магнитопроводом 7. Для эффективной передачи мощности принимаемого сигнала в выходную обмотку 8 сечение замкнутого магнитопровода 7 выбирается примерно равным сечению сердечника 1. При этом потокосцепление J_о, концентрируясь главным образом в замкнутом магнитопроводе 7 вследствие значительно большей его эффективной магнитной проницаемости в сравнении с разомкнутым сердечником 1, обуславливает в замкнутом магнитопроводе 7 магнитный поток Ф_зо. Переменный магнитный поток Ф_зо возбуждает в выходной обмотке 8 ЭДС E_вых, которая является откликом магнитоприемника на воздействие внешнего сигнала. В свою очередь сформированный под действием внешнего сигнала в компенсирующем сердечнике 3 переменный магнитный поток Ф_к, по условию идентичности основного и компенсирующего звеньев равный потоку Ф_о, индуцирует в компенсирующей обмотке 4 ЭДС E_к, равную ЭДС E_о. Замкнутая на соединенные последовательно катушку индуктивности 5 и конденсатор 6, компенсирующая обмотка 4 образует резонансный контур, ток в котором i_к на резонансной частоте f_рез при выполнении условия L_к < L_нк (где L_к - индуктивность компенсирующей обмотки 4, L_нк - индуктивность нагрузочной катушки индуктивности 5) равен по величине и совпадает по фазе с током короткого замыкания этой обмотки, а следовательно, равен по величине и совпадает по фазе с током i_о в основной короткозамкнутой обмотке 2 по условию их идентичности. В силу конструктивной симметрии основного и компенсирующего звеньев относительно оси, делящей замкнутый магнитопровод 7 пополам, в замкнутом магнитопроводе 7 магнитный поток Ф_зк, обусловленный потокосцеплением J_к компенсирующей обмотки 4, направлен навстречу потоку Ф_зо, обусловленному потокосцеплением J_о основной обмотки 2. Это означает, что из спектра ЭДС E_вых в выходной обмотке 8 в зависимости от добротности резонансного контура, образованного компенсирующей обмоткой 4, катушкой индуктивности 5 и конденсатором 6, будет исключена резонансная частота f_рез или узкая полоса частот в окрестности резонансной частоты f_рез. Таким образом, ставя в соответствие числу помеховых частот равное им число компенсирующих обмоток, нагруженных на соответствующие требуемым резонансам цепочки из соединенных последовательно катушки индуктивности и конденсатора, можно осуществлять их подавление в результирующем сигнале на выходе магнитоприемника.The proposed magnetic receiver operates as follows. The alternating magnetic field of the received signal is equally concentrated in the main 1 and compensating 3 cores, due to the fact that their geometry and magnetic material are identical. Formed in the main core 1, an alternating magnetic flux Ф _о induces in the main winding 2 EMF E _о , which, taking into account the short circuit of the terminals of the winding 2, corresponds to the current i _о flowing through this winding. The current i _о determines the induced flux linkage J _о directed towards the initial flux Ф _о and distributed between the main core 1 and the closed magnetic circuit 7. To effectively transmit the received signal power to the output winding 8, the cross section of the closed magnetic circuit 7 is chosen approximately equal to the cross section of the core 1. In this case, the flux link J _about , concentrating mainly in a closed magnetic circuit 7 due to its significantly greater effective magnetic permeability compared to open core 1, causes in a closed magnetic circuit 7 a magnetic flux Ф _Зо . An alternating magnetic flux _Фзо excites in the output winding 8 EMF E _o , which is the response of the magnetic receiver to an external signal. In turn, an alternating magnetic flux Φ _k formed under the action of an external signal in the compensating core 3, by the condition of the identity of the main and compensating links equal to the flux Φ _o , induces in the compensating winding 4 EMF E _k equal to EMF E _about . Closed in series inductor 5 and capacitor 6, the compensating winding 4 forms a resonant circuit, the current in which i _k at the resonant frequency f _cut when the conditions L _k <L _nk (where L _k is the inductance of the compensating winding 4, L _nk is the inductance 5) is equal in magnitude and coincides in phase with the short circuit current of this winding, and therefore is equal in magnitude and coincides in phase with the current i _о in the main short-circuited winding 2 by the condition of their identity. Due to the structural symmetry of the main and compensating links with respect to the axis dividing the closed magnetic circuit 7 in half, in the closed magnetic circuit 7 the magnetic flux _ФЗк , due to the flux linkage J _{to the} compensating winding 4, is directed towards the flux Ф _Ф0 , due to the flux linkage J _{about the} main winding 2. This means that the spectrum of the EMF E _O in the output winding 8 as a function of the quality factor of the resonant circuit formed by a compensating winding 4, the inductor 5 and capacitor 6 will be excluded Res -resonant frequency f _res or narrow frequency band in the vicinity of the resonant frequency f _res. Thus, by matching the number of noise frequencies equal to the number of compensating windings loaded onto the chains corresponding to the required resonances from inductors and capacitors connected in series, they can be suppressed in the resulting signal at the output of the magnetic receiver.

Электрический режим выходной обмотки 8 в зависимости от величины ее нагрузки может быть различным и иметь характер холостого хода или короткого замыкания (режим интегрирования ЭДС E_вых), что, однако, не влияет на эффективность помехоподавления в предлагаемом индукционном магнитоприемнике. Как уже отмечалось, абсолютное значение помехоподавления зависит от степени идентичности основного и компенсирующего звеньев. Выбор одинаковых по магнитным характеристикам основного и компенсирующего сердечников и обеспечение идентичности параметров соответствующих им обмоток в предлагаемом магнитоприемнике позволяет получать подавление помеховых гармонических сигналов 30 - 40 дБ. Чтобы достичь лучших показателей подавления, требуется длительная работа по идентификации и селекции исходных магнитных материалов основного и компенсирующего сердечников и повышению степени их геометрического подобия, что ведет к значительному удорожанию магнитоприемника.The electric mode of the output winding 8, depending on the magnitude of its load, can be different and have the character of idling or short circuit (EMF integration mode _Eout ), which, however, does not affect the noise suppression efficiency in the proposed induction magnetoreceiver. As already noted, the absolute value of noise suppression depends on the degree of identity of the main and compensating links. The choice of the main and compensating cores identical in magnetic characteristics and ensuring the identity of the parameters of the corresponding windings in the proposed magnetic receiver allows to obtain suppression of harmonic harmonic signals of 30 - 40 dB. In order to achieve the best suppression performance, long work is required to identify and select the source magnetic materials of the main and compensating cores and increase the degree of their geometric similarity, which leads to a significant increase in the cost of the magnetic receiver.

Повысить величину помехоподавления, не прибегая к длительной и дорогостоящей процедуре подгонки параметров основного и компенсирующего сердечников, можно, используя предлагаемое техническое решение. It is possible to increase the amount of noise suppression without resorting to a long and expensive procedure for fitting the parameters of the main and compensating cores using the proposed technical solution.

Технический результат достигается тем, что индукционный магнитоприемник с помехоподавлением, состоящий из основной короткозамкнутой обмотки, охватывающей основной сердечник и проходящей сквозь центральное отверстие основного замкнутого магнитопровода с выходной обмоткой, по крайней мере одной компенсирующей обмотки, идентичной основной и охватывающей идентичный основному компенсирующий сердечник, проходящей сквозь центральное отверстие основного замкнутого магнитопровода и нагруженной на соединенные последовательно катушку индуктивности и конденсатор, дополнительно содержит по крайней мере один симметрирующий замкнутый магнитопровод с двумя идентичными друг другу симметрирующими короткозамкнутыми обмотками, причем одна из них охватывает основной сердечник и проходит сквозь центральное отверстие симметрирующего замкнутого магнитопровода, а другая охватывает компенсирующий сердечник и проходит сквозь центральное отверстие симметрирующего замкнутого магнитопровода. The technical result is achieved by the fact that the induction magnetic interference suppression magnet consisting of a main short-circuited winding, covering the main core and passing through the central hole of the main closed magnetic circuit with the output winding, at least one compensating winding, identical to the main and covering the identical main compensating core passing through the Central hole of the main closed magnetic circuit and loaded on a sequentially connected coil and ductivity and capacitor, further comprises at least one symmetrical closed magnetic circuit with two identical symmetrical short-circuited windings, one of which covers the main core and passes through the central hole of the symmetrical closed magnetic circuit, and the other covers the compensating core and passes through the central hole of the symmetric closed magnetic circuit.

Сущность изобретения заключается в организации дополнительной автомагнитной связи между основным и компенсирующим сердечниками. Функция автомагнитной связи состоит в симметрировании (выравнивании) переменных магнитных потоков в указанных сердечниках. The essence of the invention lies in the organization of additional magnetic communication between the main and compensating cores. The function of the magnetic coupling is to balance (equalize) the variable magnetic fluxes in these cores.

Схематехническое изображение индукционного магнитоприемника с помехоподавлением, включающего в себя, например, одно симметрирующее звено, состоящее из симметрирующего замкнутого магнитопровода и двух идентичных друг другу симметрирующих короткозамкнутых обмоток, представлено на фиг. 2. Он содержит: основной сердечник 1, основную короткозамкнутую обмотку 2, компенсирующий сердечник 3, компенсирующую обмотку 4, нагруженную на соединенные последовательно катушку индуктивности 5 и конденсатор 6, основной замкнутый магнитопровод 7 с выходной обмоткой 8, симметрирующий замкнутый магнитопровод 9 и симметрирующие короткозамкнутые обмотки 10 и 11. A schematic diagram of a noise suppression induction magnetic receiver, including, for example, one balancing element, consisting of a balancing closed magnetic circuit and two balancing shorted windings identical to each other, is shown in FIG. 2. It contains: the main core 1, the main short-circuited winding 2, the compensating core 3, the compensating winding 4, loaded on the inductance coil 5 and the capacitor 6 connected in series, the main closed magnetic circuit 7 with the output winding 8, symmetrical closed magnetic circuit 9 and symmetrical short-circuited windings 10 and 11.

Предлагаемый индукционный магнитоприемник с помехоподавлением, дополненный симметрирующим звеном, работает следующим образом. В том, что касается основного звена, состоящего из основного сердечника 1 и основной короткозамкнутой обмотки 2, а также компенсирующего звена, состоящего из компенсирующего сердечника 3 и компенсирующей обмотки 4, нагруженной на соединенные последовательно катушку индуктивности 5 и конденсатор 6, и их взаимодействия с основным замкнутым сердечником 7, имеющим выходную обмотку 8, работа этого магнитоприемника ничем не отличается от работы магнитоприемника, изображенного на фиг. 1 и описанного выше. Поэтому здесь подробно рассматривается только работа симметрирующего звена, состоящего из симметрирующего замкнутого магнитопровода 9 и двух идентичных друг другу симметрирующих короткозамкнутых обмоток 10 и 11. The proposed induction magnetic receiver with noise suppression, supplemented by a balancing link, operates as follows. As for the main link, consisting of the main core 1 and the main short-circuited winding 2, as well as the compensating link, consisting of the compensating core 3 and compensating winding 4, loaded on the inductance 5 and capacitor 6 connected in series, and their interaction with the main with a closed core 7 having an output winding 8, the operation of this magnetic receiver is no different from the operation of the magnetic receiver shown in FIG. 1 and described above. Therefore, only the operation of the balancing link, consisting of a balancing closed magnetic circuit 9 and two symmetrical short-circuited windings 10 and 11, identical to each other, is examined in detail here.

Вне зависимости от соотношения величин магнитных потоков Ф_о и Ф_к в основном 1 и компенсирующем 3 сердечниках реакция симметрирующего звена всегда направлена на устранение разницы между ними и будет выражаться в следующем. Если магнитные потоки Ф_о и Ф_к равны, то индуцированные ими в симметрирующих короткозамкнутых обмотках 10 и 11 потокосцепления J_о и J_к в силу идентичности этих обмоток также равны. Следовательно, равны и магнитные потоки Ф_зо и Ф_зк в симметрирующем замкнутом магнитопроводе 9, обусловленные потокосцеплениями J_о и J_к, соответственно. Противоположная направленность потоков Ф_зо и Ф_зк приводит в этом случае к тому, что результирующий магнитный поток в симметрирующем замкнутом магнитопроводе 9 равен нулю, т.е. симметрирующее звено при равенстве магнитных потоков в основном 1 и симметрирующем 3 сердечниках никакого влияния на работу индукционного магнитоприемника с помехоподавлением не оказывает. Напротив, при резбалансе магнитных потоков Ф_о и Ф_к в этих сердечниках результирующий магнитный поток в симметрирующем замкнутом магнитопроводе 9 уже не равен нулю и определяется большим из потоков Ф_о и Ф_к. Если при этом в исходном состоянии Ф_о > Ф_к, то нескомпенсированный магнитный поток в симметрирующем замкнутом магнитопроводе 9 в месте расположения симметрирующей короткозамкнутой обмотки 10 направлен согласно правилу Ленца против потока Ф_о, его обусловившего. Однако с диаметрально противоположной стороны симметрирующего замкнутого магнитопровода 9 в месте расположения симметрирующей короткозамкнутой обмотки 11 этот резбалансный магнитный поток уже направлен в одну сторону с потоком Ф_к. Добавка к исходному потоку Ф_к резбалансного магнитного потока вызовет пропорциональное увеличение тока в симметрирующей короткозамкнутой обмотке 11 и, как следствие, возрастание потока в компенсирующем сердечнике 3. И, наоборот, если Ф_о < Ф_к, то происходит увеличение исходного магнитного потока в основном сердечнике 1. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в месте расположения симметрирующего звена магнитные потоки в основном 1 и компенсирующем 3 сердечниках не станут равными. Симметрирующее звено, таким образом, реализует автомагнитную связь между этими сердечниками, выравнивая их магнитные потоки. Баланс магнитных потоков в основном и компенсирующем сердечниках, которого позволяет достичь использование одного симметрирующего звена, дает прибавку в подавлении помеховых гармонических сигналов, примерно, 10 дБ. Для достижения лучшего баланса необходимо использование большего числа располагаемых вдоль сердечников магнитоприемника симметрирующих звеньев. Однако из-за неравномерного распределения магнитного потока вдоль разомкнутого магнитопровода, каковыми являются указанные сердечники, процесс выравнивания магнитных потоков имеет свой естественный предел, когда дальнейшее увеличение количества симметрирующих звеньев не приводит к желаемому результату. Этот предел на практике оценивается величиной прибавки в подавлении помеховых гармонических сигналов в 20 дБ. При этом суммарное подавление помеховых гармонических сигналов, лежащих в полосе частот принимаемого полезного сигнала, в предлагаемом индукционном магнитоприемнике с помехоподавлением, использующем симметрирующие звенья, достигает значений 40 - 50 дБ. С учетом возможностей режекторных фильтров общее подавление составляет 70 - 90 дБ, и этого уже достаточно, чтобы с помощью предлагаемого магнитоприемника вести тонкие исследования магнитных полей на фоне помех.Regardless of the ratio of the magnetic fluxes Ф _о and Ф _к to basically 1 and compensating 3 cores, the reaction of the balancing link is always aimed at eliminating the difference between them and will be expressed as follows. If the magnetic fluxes Ф _о and Ф _к are equal, then the flux linkages J _о and J _к induced by them in the symmetrical short-circuited windings 10 and 11 are also equal due to the identity of these windings. Consequently, magnetic fluxes are equal and F _zo and * _sk balun in the closed magnetic circuit 9, resulting flux linkages _of J and J _k, respectively. The opposite direction of flow F, and F _zo _sk leads in this case to ensure that the resulting magnetic flux in the closed magnetic circuit 9 balun is zero, i.e. the symmetrical link with the equality of magnetic fluxes in the main 1 and symmetrical 3 cores does not affect the operation of the induction magnetic receiver with noise suppression. On the contrary, with the rebalance of the magnetic fluxes Ф _о and Ф _к in these cores, the resulting magnetic flux in the symmetrizing closed magnetic circuit 9 is no longer zero and is determined by the larger of the fluxes Ф _о and Ф _к . If, in this case, in the initial state Ф _о > Ф _к , then the uncompensated magnetic flux in the balancing closed magnetic circuit 9 at the location of the balancing short-circuited winding 10 is directed according to the Lenz rule against the flux Ф _о , which caused it. However, from the diametrically opposite side of the balancing closed magnetic circuit 9 at the location of the balancing short-circuited winding 11, this rebalanced magnetic flux is already directed in the same direction with the flux Ф _к . An addition to the initial flux Φ _{to the} rebalanced magnetic flux will cause a proportional increase in the current in the balancing short-circuited winding 11 and, as a result, an increase in the flux in the compensating core 3. And, conversely, if Ф _о <Ф _к , then the initial magnetic flux in the main core will increase 1. This process continues until at the location of the balancing link the magnetic fluxes in the main 1 and compensating 3 cores become equal. The balancing link, thus, implements an electromagnetic connection between these cores, aligning their magnetic fluxes. The balance of magnetic fluxes in the main and compensating cores, which can be achieved using a single balancing link, gives an increase in the suppression of harmonic harmonic signals of approximately 10 dB. To achieve a better balance, it is necessary to use a larger number of symmetrical links located along the cores of the magnetoreceiver. However, due to the uneven distribution of the magnetic flux along the open magnetic circuit, such as these cores, the process of alignment of magnetic fluxes has its natural limit, when a further increase in the number of symmetrical links does not lead to the desired result. This limit is estimated in practice by the magnitude of the increase in the suppression of interfering harmonic signals of 20 dB. In this case, the total suppression of the harmonic harmonic signals lying in the frequency band of the received useful signal in the proposed induction magnetic receiver with noise suppression, using balancing links, reaches values of 40-50 dB. Taking into account the capabilities of the notch filters, the total suppression is 70 - 90 dB, and this is enough to use the proposed magnetic receiver to conduct subtle studies of magnetic fields against the background of interference.

Таким образом, техническим результатом от использования заявляемого индукционного магнитоприемника с помехоподавлением является эффективное подавление помеховых гармонических сигналов, частоты которых лежат в полосе частот принимаемых полезных сигналов. Thus, the technical result from the use of the inventive induction magnetic receiver with noise suppression is the effective suppression of interference harmonic signals whose frequencies lie in the frequency band of the received useful signals.

Источники информации
1. Мизюк Л.Я., Ничога В.А. Электрические параметры индукционных низкочастотных магнитоприемников с ферромагнитными сердечниками. Сб. "Геофизическое приборостроение", 1964, N 20, стр. 37-61.Sources of information
1. Mizyuk L.Ya., Nichoga V.A. Electrical parameters of induction low-frequency magnetic receivers with ferromagnetic cores. Sat "Geophysical Instrumentation", 1964, N 20, pp. 37-61.

2. Хомич В.И. Ферритовые антенны. "Энергия", 1969, стр. 6-55. 2. Khomich V.I. Ferrite antennas. Energy, 1969, pp. 6-55.

3. Мельников Э.А., Мельникова Л.Н. Приемные индукционные ферритовые антенны. Изв. вузов СССР, Радиоэлектроника, 1974, 17, N 10, стр. 3-8. 3. Melnikov E.A., Melnikova L.N. Receiving induction ferrite antennas. Izv. USSR universities, Radioelectronics, 1974, 17, N 10, p. 3-8.

4. Гонтарь И.М., Мизюк Л.Я., Ничога В.А. Одновитковые рамочные магнитоприемники. Л., "Энергия". Сб. "Геофизическая аппаратура", 1975, вып. 57, стр. 65-71. 4. Gontar I.M., Mizyuk L.Ya., Nichoga V.A. Single-turn frame magnetic receivers. L., "Energy". Sat "Geophysical apparatus", 1975, no. 57, pp. 65-71.

5. Акулин В.И., Головин В.М., Литвинов Ю.В., Мельников Э.А., Охрименко С. П. Индукционный магнитоприемник. А. С. N 643815, МПК G 01 R 33/02, 21.09.77. 5. Akulin V.I., Golovin V.M., Litvinov Yu.V., Melnikov E.A., Okhrimenko S.P. Induction magnetic receiver. A.S. N 643815, IPC G 01 R 33/02, 09.21.77.

Claims

1. An interference-suppression induction magnetic receiver, consisting of a main short-circuited winding, covering the main core and passing through the central hole of a closed magnetic circuit with an output winding, characterized in that it further comprises at least one compensating winding identical to the main short-circuited winding, and a compensating core, identical the main core, and the compensating winding covers the compensating core, passes through the Central hole is closed of the core and connected in series to the loaded inductor and a capacitor.

2. An interference-suppression induction magnetic pick-up according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one balancing closed magnetic circuit with two symmetrical short-circuited windings, one of which covers the main core and passes through the central hole of the balancing closed magnetic circuit, and the other encompasses the compensating core and passes through the central hole of the balancing closed magnetic circuit.