RU2503025C2 - Цифровой феррозондовый магнитометр - Google Patents
Цифровой феррозондовый магнитометр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503025C2 RU2503025C2 RU2012106830/28A RU2012106830A RU2503025C2 RU 2503025 C2 RU2503025 C2 RU 2503025C2 RU 2012106830/28 A RU2012106830/28 A RU 2012106830/28A RU 2012106830 A RU2012106830 A RU 2012106830A RU 2503025 C2 RU2503025 C2 RU 2503025C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- inlets
- outlets
- digital
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к феррозондовым навигационным магнитометрам и может быть использовано для измерения трех ортогональных компонент вектора индукции магнитного поля Земли. Сущность изобретения заключается в том, что цифровой феррозондовый магнитометр содержит задающий генератор, выход которого соединен с входом логического блока, выход которого соединен с входом формирователя синусоиды, выход которого соединен с первыми входами трех феррозондов, выходы которых соединены с входами трех избирательных усилителей, выходы которых соединены с входами трех устройств выборки-хранения, первые выходы которых соединены со вторыми входами трех феррозондов, при этом в него введены три мультиплексора и три инвертора, входы которых соединены с третьими выходами трех устройств выборки-хранения, а выходы соединены со вторыми входами трех мультиплексоров, первые входы которых соединены со вторыми выходами трех устройств выборки-хранения, а выходы соединены с входами трех аналого-цифровых преобразователей. Технический результат - повышение быстродействия устройства. 2 ил.
Description
Изобретение относится к феррозондовым навигационным магнитометрам и может быть использовано для измерения трех ортогональных компонент вектора индукции магнитного поля Земли и выдачи сигналов, пропорциональных измеренным компонентам в виде цифрового кода.
Известно устройство для измерения напряженности магнитного поля по RU 2155968 C2 от 10.09.2000 г., МПК: G01R 33/02, содержащее генератор прямоугольных импульсов, феррозонд с сердечником, выполненным из пермаллоя с петлей гистерезиса с коэффициентом прямоугольности, близким к единице, к выходной обмотке которого подключен интегратор. Выход интегратора соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом порогового блока. Первый логический элемент И последовательно соединен с первым реверсивным счетчиком импульсов, цифроаналоговым преобразователем, управляемым источником тока, ключом и обмоткой возбуждения феррозонда. Второй вход первого реверсивного счетчика импульсов и первый вход первого логического элемента И соединены с выходом порогового блока, второй логический элемент И и второй реверсивный счетчик импульсов. Выход генератора подключен к первым входам второго логического элемента И и второго реверсивного счетчика импульсов, выход второго логического элемента И подключен к вторым входам первого логического элемента И, второго реверсивного счетчика импульсов и ключа, третий вход второго реверсивного счетчика импульсов присоединен к выходу первого реверсивного счетчика импульсов, а выход - ко второму входу второго логического элемента.
Недостатком данного устройства является, несмотря на дополнительные элемент И и реверсивный счетчик, сложная схема преобразования и отсутствие возможности настройки нуля для измерения абсолютного значения компонент вектора индукции магнитного поля.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является феррозондовый магнитометр по RU 2316781 С1, 10.02.2008, МПК: G01R 33/02, включающий в себя задающий генератор, выход которого соединен с входом логического блока, первый выход которого соединен с входом формирователя синусоиды, выход которого соединен с входами трех феррозондов, выходы которых соединены с входами трех устройств выборки-хранения, выходы которых соединены с входами трех аналого-цифровых преобразователей. Этот феррозондовый магнитометр выбран в качестве прототипа.
Недостатком данного магнитометра является низкая скорость измерения компонент вектора индукции магнитного поля.
Задачей настоящего изобретения является повышение быстродействия цифрового феррозондового магнитометра.
Для достижения поставленной задачи в цифровой феррозондовый магнитометр, содержащий задающий генератор, выход которого соединен с входом логического блока, выход которого соединен с входом формирователя синусоиды, выход которого соединен с первыми входами трех феррозондов, выходы которых соединены с входами трех избирательных усилителей, выходы которых соединены с входами трех устройств выборки-хранения, первые выходы которых соединены со вторыми входами трех феррозондов, введены три мультиплексора и три инвертора входы которых соединены с третьими выходами трех устройств выборки-хранения, а выходы соединены со вторыми входами трех мультиплексоров, первые входы которых соединены со вторыми выходами трех устройств выборки-хранения, а выходы соединены с входами трех аналого-цифровых преобразователей.
Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена блок-схема цифрового феррозондового магнитометра, на фиг.2 - эпюры напряжений схемы одного канала цифрового феррозондового магнитометра.
Цифровой феррозондовый магнитометр состоит из формирователя 1 синусоиды (ФС), феррозондов 2, 3, 4 (ФЗ), избирательных усилителей 5, 6, 7 (ИУ), устройств выборки-хранения 8, 9, 10 (УВХ), аналого-цифровых преобразователей 11, 12, 13 (АЦП), логического блока 14 (ЛБ), задающего генератора 15 (ЗГ), инверторов 16, 17, 18 (И) и мультиплексоров 19, 20, 21 (М). Формирователь 1 синусоиды, логический блок 14 и задающий генератор 15 являются общими для всех трех измерительных каналов.
Устройство работает следующим образом.
Измерение трех компонент вектора индукции магнитного поля производится тремя независимыми каналами X, Y и Z. Все каналы выполнены по идентичным схемам. Рассмотрим работу одного канала X. Частота с задающего генератора 15 поступает на логический блок 14, в котором формируются сетки частот, поступающие на формирователь синусоиды 1 и на управление устройством выборки хранения 8. В логическом блоке 14 также формируется сигнал для управления аналого-цифрового преобразователя 11 и мультиплексора 19. В формирователе 1 цифровым способом формируется синусоидальное напряжение Uв с частотой fв=10 кГц, которое подается на обмотку возбуждения феррозонда 2. Феррозонд преобразовывает воздействующий на него внешний сигнал (проекцию вектора индукции магнитного поля на его продольную ось) в э.д.с. переменного тока, содержащую четные гармоники частоты сигнала возбуждения. Амплитуда этой э.д.с. пропорциональна значению индукции магнитного поля, а фаза изменяется на π радиан при изменении направления вектора индукции поля на 180°. В выходной э.д.с. феррозонда присутствует также помеха, имеющая в спектре нечетные гармоники.
Избирательный усилитель 5 предназначен для выделения из общего спектра сигнала, поступающего с измерительной обмотки феррозонда 2, напряжения второй гармоники и усиления его до требуемого значения. Коэффициент усиления на резонансной частоте (fp=20 кГц)-Кр=5000. Полоса пропускания - 2Δf=1800 Гц. Коэффициент передачи на частотах первой и третьей гармоник частоты возбуждения феррозонда 2 не более 30 и 10 соответственно.
Таким образом, избирательным усилителем 5 из выходной э.д.с. феррозонда выделяется вторая гармоника 2fв=20 кГц, которая усиливается до значения Uф и затем подается на устройство выборки-хранения 8.
С помощью логического блока 14 в устройстве выборки-хранения 8 четыре раза за период происходит запоминание определенного значения Uф, пропорционального соответствующей проекции вектора индукции магнитного поля. Увеличение количества циклов записи в устройстве выборки-хранения стало возможным благодаря введению в схему канала, показанную на фиг.2, инвертора и мультиплексора. На фиг.2 показано, что измерение происходит четыре раза в течение одного периода измеряемого напряжения Uф. В конкретном случае - первый раз на отрицательной полуволне измеряемого напряжения Uф в момент t, второй раз на отрицательной полуволне измеряемого напряжения Uф в момент T/2-t, третий раз на положительной полуволне измеряемого напряжения Uф в момент T/2+t и четвертый раз на положительной полуволне измеряемого напряжения Uф в момент T-t, где Т - период измеряемого напряжения Uф. Измеренные напряжения Ut и UT/2-t, в моменты времени t, T/2-t поступают на первый вход мультиплексора 19, а напряжения UT/2+t и UT-t в моменты времени T/2+t и T-t поступают на вход инвертора 16. С выхода инвертора 16 напряжения -UT/2+t и -UT-t поступают на второй вход мультиплексора 19. Первый вход мультиплексора открыт в течение первой полуволны измеряемого напряжения Uф, а второй вход мультиплексора открыт в течение второй полуволны измеряемого напряжения Uф. В результате, на вход аналого-цифрового преобразователя 11 в течение первой полуволны измеряемого напряжения Uф с выхода мультиплексора 19 поступают напряжения Ut и UT/2-t в моменты времени t, T/2-t, а в течение второй полуволны измеряемого напряжения Uф, проинвертированные напряжения -UT/2+t и -UT-t в моменты времени T/2+t и T-t. В аналого-цифровом преобразователе 11 эти напряжения преобразуются в цифровые коды Nx, пропорциональные соответствующей компоненте вектора индукции магнитного поля в моменты времени t, T/2-t, T/2+t и T-t.
Принцип работы канала Y, состоящего из феррозонда 3, избирательного усилителя 6, устройства выборки-хранения 9, инвертора 17, мультиплексора 20, аналого-цифрового преобразователя 12 и канала Z, состоящего из феррозонда 4, избирательного усилителя 7, устройства выборки-хранения 10, инвертора 18, мультиплексора 21 и аналого-цифрового преобразователя 13, аналогичен принципу работы канала X.
Таким образом, измерение компонент векторов индукции магнитного поля происходит четыре раза за период измеряемого напряжения, что в четыре раза чаще, чем в прототипе.
Процессы формирования напряжения питания, выборки-хранения и аналого-цифрового преобразования синхронизированы частотой задающего генератора 15.
Введение трех мультиплексоров и трех инверторов позволило в четыре раза повысить частоту измерения напряжений, пропорциональных компонентам вектора индукции магнитного поля.
Из известных заявителю патентно-информационных материалов не обнаружены признаки, сходные с совокупностью признаков заявляемого объекта.
Выполнено электронное моделирование схемы устройства в среде пакета OrCAD 16.3. Результаты моделирования свидетельствуют о достижении поставленной задачи. ОАО «ИСС» предполагает использовать это техническое решение на штатных изделиях.
Claims (1)
- Цифровой феррозондовый магнитометр, содержащий задающий генератор, выход которого соединен с входом логического блока, выход которого соединен с входом формирователя синусоиды, выход которого соединен с первыми входами трех феррозондов, выходы которых соединены с входами трех избирательных усилителей, выходы которых соединены с входами трех устройств выборки-хранения, первые выходы которых соединены со вторыми входами трех феррозондов, отличающийся тем, что в него введены три мультиплексора и три инвертора, входы которых соединены с третьими выходами трех устройств выборки-хранения, а выходы соединены со вторыми входами трех мультиплексоров, первые входы которых соединены со вторыми выходами трех устройств выборки-хранения, а выходы соединены с входами трех аналого-цифровых преобразователей.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012106830/28A RU2503025C2 (ru) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | Цифровой феррозондовый магнитометр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012106830/28A RU2503025C2 (ru) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | Цифровой феррозондовый магнитометр |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012106830A RU2012106830A (ru) | 2013-08-27 |
RU2503025C2 true RU2503025C2 (ru) | 2013-12-27 |
Family
ID=49163604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012106830/28A RU2503025C2 (ru) | 2012-02-24 | 2012-02-24 | Цифровой феррозондовый магнитометр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503025C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995034003A1 (en) * | 1994-06-08 | 1995-12-14 | Magknowledge, Inc. | Low power magnetometer circuits |
RU2069876C1 (ru) * | 1990-12-06 | 1996-11-27 | Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН | Устройство для измерения магнитного склонения на море |
US6130534A (en) * | 1998-03-10 | 2000-10-10 | Chung Shan Institute Of Science And Technology | Method of calibrating a three-axis magnetometer |
RU2316781C1 (ru) * | 2006-06-07 | 2008-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф. Решетнева" | Цифровой феррозондовый магнитометр |
RU2437113C2 (ru) * | 2010-02-26 | 2011-12-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Цифровой феррозондовый магнитометр |
-
2012
- 2012-02-24 RU RU2012106830/28A patent/RU2503025C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2069876C1 (ru) * | 1990-12-06 | 1996-11-27 | Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН | Устройство для измерения магнитного склонения на море |
WO1995034003A1 (en) * | 1994-06-08 | 1995-12-14 | Magknowledge, Inc. | Low power magnetometer circuits |
US6130534A (en) * | 1998-03-10 | 2000-10-10 | Chung Shan Institute Of Science And Technology | Method of calibrating a three-axis magnetometer |
RU2316781C1 (ru) * | 2006-06-07 | 2008-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф. Решетнева" | Цифровой феррозондовый магнитометр |
RU2437113C2 (ru) * | 2010-02-26 | 2011-12-20 | Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" | Цифровой феррозондовый магнитометр |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012106830A (ru) | 2013-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9417293B2 (en) | Magnetic field sensor linearization architecture and method | |
SU973040A3 (ru) | Способ измерени параметров механической нагрузки на ферромагнитное тело и устройство дл его осуществлени | |
RU2316781C1 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2503025C2 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2437113C2 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2441250C1 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2386976C1 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2455656C1 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2382375C1 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
CN114740245B (zh) | 一种激励-磁化-检测三级差动式微弱电流测量装置 | |
RU2413235C1 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2380718C1 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2475769C1 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2549545C2 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
Kohout et al. | Optimized linear motor and digital PID controller setup used in Mössbauer spectrometer | |
RU2657339C1 (ru) | Магнитометрическое устройство с ферромодуляционным преобразователем | |
WO2015104776A1 (ja) | 電流検出装置 | |
SU930138A1 (ru) | Измерительный преобразователь посто нного тока | |
RU2382376C1 (ru) | Моноблочный феррозондовый магнитометр | |
RU2686519C1 (ru) | Цифровой феррозондовый магнитометр | |
RU2103703C1 (ru) | Феррозондовый магнитометр | |
SU742837A1 (ru) | Феррозондовый магнитометр | |
RU2582496C1 (ru) | Устройство для измерения электропроводности жидкости | |
SU759964A1 (ru) | Счетчик ампер-часов 1 | |
RU175210U1 (ru) | Компенсационный измеритель постоянного магнитного поля на основе магнитоэлектрика |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190225 |