RU25605U1 - Измерительный преобразователь магнитной индукции - Google Patents

Abstract

Измерительный элемент магнитной индукции, содержащий концентратор магнитного поля, генератор напряжения, импульсный генератор, детектор нуля поля, включающий последовательно соединенные датчик поля и формирователь импульса, намагничивающую обмотку, один вывод которой соединен с датчиком импульсного тока, выполненного в виде шунта с заземленным вторым выводом, причем его первый вывод соединен с входом устройства выборки-хранения, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульса, а выход является выходом преобразователя, причем концентратор выполнен в виде магнитопровода из двух П-образных сердечников, в зазоре которых на стороне магнитопровода с намагничивающей обмоткой расположен датчик Холла, используемый в качестве датчика поля, отличающийся тем, что в него введен сумматор, выход которого соединен с другим выводом намагничивающей обмотки, первый вход подключен к выходу импульсного генератора, а второй - к выходу генератора напряжения.

Description

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАГНИТНОЙ

Полезная модель относится к области электрических и магнитных измерений, в частности, к измерениям магнитной индукции.

Известны устройства для измерения магнитной индукции методом прямого преобразования, включающие датчики Холла (см. Гальваномагнитные преобразователи в измерительной технике/В.В.Брайко, И.П.Гринберг, М.: Энергоатомиздат, 984.-С.247-249), в которых информация об индукции магнитного поля снимается в виде напряжения Холла.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известных устройств, относится влияние погрешностей датчика Холла: нелинейность его функции преобразования, временная и температурная нестабильность параметров.

Известны также устройства для измерения индукции с использованием компенсационного метода и отрицательной обратной связи (см. там же, стр.131). Недостатком такого устройства является трудность измерения индукции свыще 0,01 Тл, поскольку в воздухе трудно создать компенсирующее магнитное поле.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому изобретению является измерительный преобразователь магнитной индукции согласно полезной модели №9972 (МПК G01R33/00, опубл. 16.05.99, бюлл. №5), в которой предложено использовать высокочастотное магнитное поле для сужения петли гистерезиса магнитопровода.

Недостатком, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, является сложность конструкции устройства, выражающаяся в необходимости выполнения дополнительной обмотки, наматываемой на концентратор магнитного поля.

MOKGOIR 33/00

ИНДУКЦИИ

Сущность полезной модели состоит в стремлении получить технический результат, заключающийся в упрощении схемы и измерительного преобразователя магнитной индукции.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном измерительном элементе магнитной индукции, содержащем концентратор магнитного поля, генератор напряжения, импульсный генератор, детектор нуля поля, включающий последовательно соединенные датчик поля и формирователь импульса, намагничивающую обмотку, один вывод которой соединен с датчиком импульсного тока, выполненного в виде щунта с заземленным вторым выводом, причем его первый вывод соединен с входом устройства выборки-хранения, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульса, а выход является выходом преобразователя, причем концентратор выполнен в виде магнитопровода из двух П-образных сердечников, в зазоре которых на стороне магнитопровода с намагничивающей обмоткой расположен датчик Холла, используемый в качестве датчика поля, особенность заключается в том, что в него введен сумматор, выход которого соединен с другим выводом намагничивающей обмотки, первый вход подключен к выходу импульсного генератора, а второй - к выходу генератора напряжения.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отнощению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляема . соответствует условию новизна.

На чертежах представлено: на фиг. 1 изображена структурная схема устройства, фиг.2 поясняет работу устройства.

Устройство (фиг.1) содержит магнитопровод 1, в зазоре которого размещен датчик Холла 2. Один выходной зажим датчика 2 соединен с землей, а второй - с входом формирователя импульсов 3, выход которого подключен к управляющему входу устройства выборки-хранения (УВХ) 4. Намагничивающая обмотка 5 включена между сумматором 6 и датчиком импульсного тока 7, второй вывод которого заземлен. Общая точка обмотки 5 датчика 7 соединена с входом УВХ 4, выход которого является выходом преобразователя. Генератор импульсного тока 8 соединен с первым входом сумматора 6. Генератор напряжения 9 соединен со вторым входом сумматора 6.

Измерительный преобразователь магнитной индукции функционирует следующим образом.

Пусть подлежащая измерению индукция магнитного поля равна BQ. Для концентрации магнитного потока с целью увеличения чувствительности при измерении магнитной индукции служит магнитопровод 1. В этом случае магнитная индукция возрастает: B/(//N)Bo, где N - коэффициент размагничивания, зависящий от параметров магнитопровода, поскольку по отнощению к внещнему магнитному полю магнитопровод можно рассматривать как разомкнутый сердечник, коэффициент концентрации (усиления) которого определяется коэффициентом размагничивания N. Ток генератора 8, протекая по намагничивающей обмотке 5, создает в магнитопроводе магнитную индукцию В:, направление которой в рабочей части ма1 нитоировода противоположно индукции В/. В момент равенства индукций формирователь 3 вырабатывает управляющий (короткий) импульс, подаваемый на вход управления УВХ 4, в течение которого напряжение с датчика 7, подаваемое на вход УВХ 4 и пропорциональное току генератора 8, запоминается. Поскольку ток генератора 8 пропорционален индукции 5, то при выходное напряжение элемента пропорционально индукции 5/, а, следовательно, измеряемой индукции BO.

в идеальном случае рабочая точка части магнитопровода с датчиком Холла при В должна находиться в начале координат характеристики В(Н), но из-за гистерезиса она находится либо в точке а, либо в точке b (фиг.2). Это приводит к снижению точности измерения, поскольку коэрцитивная сила Не вносит аддитивну о погрешность, причем значение этой силы не является постоянным.

Известно, что влияние гистерезиса можно уменьшить наложением поля более высокой частоты (см. Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. - М.: Наука, 1966. - С.31). С этой целью используется генератор напряжения 9, вырабатываюший сигналы более высокой частоты по сравнению с напряжением генератора 8. Выбором соответствующего соотношения амплитуд сигналов генераторов 8 и 9 можно получить практически бесгистерезисную зависимость В(Н) для компенсирующего низкочастотного поля, что способствует повышению точности измерения магнитной индукции. Напряжение генератора 9, в отличие от прототипа, подается на намагничивающую обмотку 5 через сумматор 6, чем достигается упрощение схемы преобразователя магнитной индукции, поскольку выполнение обмотки является трудоемкой операцией.

Таким образом, выщеизложенные сведения свидетельствуют о том, что средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промыщленная применимость.

Claims (1)

1. Измерительный элемент магнитной индукции, содержащий концентратор магнитного поля, генератор напряжения, импульсный генератор, детектор нуля поля, включающий последовательно соединенные датчик поля и формирователь импульса, намагничивающую обмотку, один вывод которой соединен с датчиком импульсного тока, выполненного в виде шунта с заземленным вторым выводом, причем его первый вывод соединен с входом устройства выборки-хранения, управляющий вход которого соединен с выходом формирователя импульса, а выход является выходом преобразователя, причем концентратор выполнен в виде магнитопровода из двух П-образных сердечников, в зазоре которых на стороне магнитопровода с намагничивающей обмоткой расположен датчик Холла, используемый в качестве датчика поля, отличающийся тем, что в него введен сумматор, выход которого соединен с другим выводом намагничивающей обмотки, первый вход подключен к выходу импульсного генератора, а второй - к выходу генератора напряжения.