RU2645840C1 - Device for measuring strength of constant magnetic field based on flux-gate transmitter - Google Patents
Device for measuring strength of constant magnetic field based on flux-gate transmitter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2645840C1 RU2645840C1 RU2016137661A RU2016137661A RU2645840C1 RU 2645840 C1 RU2645840 C1 RU 2645840C1 RU 2016137661 A RU2016137661 A RU 2016137661A RU 2016137661 A RU2016137661 A RU 2016137661A RU 2645840 C1 RU2645840 C1 RU 2645840C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flux
- gate
- measuring
- magnetic field
- winding
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/028—Electrodynamic magnetometers
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в устройствах для измерения параметров слабого постоянного магнитного поля на основе феррозондового преобразователя.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in devices for measuring the parameters of a weak constant magnetic field based on a flux-gate transducer.
Уровень техникиState of the art
Известно устройство для измерения напряженности магнитного поля на основе феррозондового преобразователя (Феррозондовый магнитометр RU 2103703). Недостатком данного магнитометра является усложнение схемы за счет дополнительно вводимых фазовращателя и устройства формирования импульсов.A device for measuring magnetic field strength based on a flux-gate transducer (Flux-gate magnetometer RU 2103703) is known. The disadvantage of this magnetometer is the complexity of the circuit due to the additionally introduced phase shifter and pulse shaping device.
Известно устройство на основе феррозондового преобразователя для измерения магнитных полей (RU 2085962). Недостаток заключается в том, что повышение чувствительности устройства осуществляется за счет значительного усложнения схемы и введения дополнительных элементов (блок сравнения, цифровой интегратор, цифровой вычислитель, аналого-цифровой преобразователь, дифференциальный усилитель и др.), что значительно удорожает устройство.A device based on a flux-gate transducer for measuring magnetic fields (RU 2085962) is known. The disadvantage is that increasing the sensitivity of the device is due to a significant complication of the circuit and the introduction of additional elements (comparison unit, digital integrator, digital computer, analog-to-digital converter, differential amplifier, etc.), which significantly increases the cost of the device.
За прототип изобретения принято устройство для измерения постоянных магнитных полей со стандартной схемой включения обмотки возбуждения феррозондового преобразователя, описанное в литературе [Афанасьев Ю.В. «Феррозондовые приборы». - Л.: Энергоатомиздат. 1986. 188 с., Миловзоров В.П. «Электромагнитные устройства автоматики. Учебник для студентов специальности «Автоматика и телемеханика» вузов». - М.: «Высш. школа», 1974. 416 с., Ripka, P. Magnetic Sensors and Magnetometers / P. Ripka. - Boston: Artech house, 2000. 494 p. и др.].A device for measuring constant magnetic fields with a standard excitation winding of a flux-gate transducer described in the literature [Yu. "Flux-gate devices." - L .: Energoatomizdat. 1986. 188 p., Milovzorov V.P. “Electromagnetic automation devices. A textbook for students of the specialty "Automation and Telemechanics" of universities. " - M .: “Higher. School ", 1974. 416 p., Ripka, P. Magnetic Sensors and Magnetometers / P. Ripka. - Boston: Artech house, 2000.494 p. and etc.].
В известных устройствах для измерения постоянных магнитных полей используется стандартная схема включения феррозонда и запитка обмотки возбуждения осуществляется синусоидальным напряжением или импульсным напряжением пилообразной или прямоугольной формы частотой до сотен килогерц. Установлено, что при повышении напряжения запитки обмотки возбуждения (действующего значения или амплитудного в импульсе) чувствительность феррозонда возрастает. Однако повышение напряжения приводит к увеличению потребляемой мощности измерительного устройства.In known devices for measuring constant magnetic fields, a standard circuit for switching on a flux gate and feeding the field winding is carried out by a sinusoidal voltage or a pulsed voltage of a sawtooth or rectangular shape with a frequency of up to hundreds of kilohertz. It was found that with increasing voltage of the excitation winding (rms value or amplitude in the pulse), the sensitivity of the flux gate increases. However, an increase in voltage leads to an increase in power consumption of the measuring device.
Предлагаемое изобретение позволяет повысить чувствительность измерительного устройства за счет доработки схемы включения феррозонда и особой запитки его обмотки возбуждения.The present invention allows to increase the sensitivity of the measuring device due to the refinement of the inclusion circuit of the flux gate and the special supply of its field winding.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства для измерения напряженности постоянного магнитного поля на базе феррозондового преобразователя, обладающего повышенной чувствительностью, малой потребляемой мощностью, компактностью и отличающегося простотой схемы и низкой стоимостью. При осуществлении настоящего изобретения становится возможным исключить постоянную составляющую сигнала, уменьшить потребляемую мощность измерительного устройства, существенно увеличить амплитуду напряжения на обмотке возбуждения и, как следствие, повысить чувствительность феррозонда без увеличения напряжения питания и потребляемой мощности.The basis of the present invention is the creation of a device for measuring the intensity of a constant magnetic field on the basis of a flux-gate transducer with increased sensitivity, low power consumption, compactness and characterized by a simple circuit and low cost. In the implementation of the present invention, it becomes possible to eliminate the constant component of the signal, reduce the power consumption of the measuring device, significantly increase the amplitude of the voltage on the field winding and, as a result, increase the sensitivity of the flux-gate without increasing the supply voltage and power consumption.
Цель настоящего изобретения заключается в повышении эффективности измерения напряженности постоянного магнитного поля.The purpose of the present invention is to increase the efficiency of measuring the intensity of a constant magnetic field.
Техническим результатом является повышение эффективности измерительного устройства за счет увеличения чувствительности феррозондового преобразователя, уменьшения потребляемой мощности, а также габаритов и веса устройства.The technical result is to increase the efficiency of the measuring device by increasing the sensitivity of the flux-gate transducer, reducing power consumption, as well as the dimensions and weight of the device.
Технический результат достигается тем, что устройство для измерения напряженности постоянного магнитного поля на базе феррозондового преобразователя включает феррозонд, содержащий обмотку возбуждения, генератор прямоугольных импульсов и конденсатор, при этом выход генератора прямоугольных импульсов выполнен с возможностью передачи сигнала на обмотку возбуждения феррозонда через конденсатор, а запитка обмотки возбуждения осуществлена посредством выбросов напряжения, возникающих при работе генератора прямоугольных импульсов на индуктивную нагрузку.The technical result is achieved in that a device for measuring a constant magnetic field based on a flux-gate transducer includes a flux-gate containing an excitation winding, a rectangular pulse generator and a capacitor, while the output of the rectangular-pulse generator is configured to transmit a signal to the excitation winding of the flux-gate through a capacitor, and the field winding is carried out by means of voltage surges that occur during operation of the square-wave generator on and inductive load.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг. 1 представлено устройство для измерения напряженности постоянного магнитного поля.In FIG. 1 shows a device for measuring the intensity of a constant magnetic field.
На Фиг. 2 представлены графики напряжения на выходе генератора (а) и на обмотке возбуждения феррозонда (б).In FIG. Figure 2 shows the voltage graphs at the output of the generator (a) and at the excitation winding of the flux gate (b).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Схема устройства повышенной чувствительности для измерения напряженности постоянного магнитного поля, содержит следующие компоненты (фиг. 1):The circuit of the device of increased sensitivity for measuring the intensity of a constant magnetic field contains the following components (Fig. 1):
- феррозонд с тремя обмотками: обмоткой возбуждения L1, состоящей из двух встречно намотанных половин L1' и L1'', измерительной обмоткой L2 и компенсационной обмоткой L3,- a flux gate with three windings: field winding L1, consisting of two counter-wound halves L1 'and L1' ', a measuring winding L2 and a compensation winding L3,
- генератор прямоугольных импульсов, выполненный, к примеру, на элементах И-НЕ, с возможностью регулирования частоты в пределах 1-200 кГц.- a rectangular pulse generator, made, for example, on the elements AND-NOT, with the ability to control the frequency within 1-200 kHz.
- соединительный конденсатор С1, передающий сигнал с выхода генератора на обмотку возбуждения феррозонда, что является принципиальной особенностью схемы.- connecting capacitor C1, transmitting a signal from the output of the generator to the excitation winding of the flux gate, which is a fundamental feature of the circuit.
- устройство регистрации, подключаемое к выходу измерительной обмотки, с любым измерительным прибором - вольтметром или амперметром - и с соответствующей схемой включения. Измерительный прибор должен быть предварительно оттарирован в единицах напряженности;- a recording device connected to the output of the measuring winding, with any measuring device — a voltmeter or ammeter — and with the corresponding switching circuit. The measuring device must be pre-calibrated in units of tension;
- компенсатор для установки нулевого значения регистрирующего прибора с помощью переменного резистора R2 при отсутствии измеряемой напряженности магнитного поля.- a compensator to set the value of the recording device to zero using a variable resistor R2 in the absence of a measured magnetic field strength.
При работе генератора прямоугольных импульсов на индуктивную нагрузку, которой является обмотка возбуждения феррозонда, возникают выбросы напряжения на положительных и отрицательных фронтах импульсов (фиг. 2, а). Длительность выбросов невелика и составляет единицы микросекунд, а величина их может значительно превышать напряжение в импульсе.When the square-wave generator is used for the inductive load, which is the excitation coil of the flux gate, voltage surges occur at the positive and negative edges of the pulses (Fig. 2, a). The duration of the emissions is short and amounts to units of microseconds, and their value can significantly exceed the voltage in the pulse.
Емкость соединительного конденсатора подбирается таким образом, чтобы обеспечить максимальную амплитуду выбросов напряжения на обмотке возбуждения феррозонда. Величина емкости при этом, как правило, не превышает 0,01 мкФ.The capacitance of the connecting capacitor is selected in such a way as to ensure the maximum amplitude of voltage spikes on the excitation winding of the flux gate. The capacitance in this case, as a rule, does not exceed 0.01 μF.
Таким образом, принципиальной особенностью предлагаемого решения является использование выбросов напряжения для запитки обмотки возбуждения феррозонда (фиг. 2, б). Такая запитка позволяет значительно увеличить напряжение на обмотке возбуждения и, как следствие, увеличить чувствительность феррозонда без увеличения напряжения питания. Измерительное устройство, построенное таким образом, характеризуется простотой, малым потреблением энергии и не требует сложных и дорогостоящих элементов.Thus, a fundamental feature of the proposed solution is the use of voltage surges to power the excitation winding of a flux gate (Fig. 2, b). Such a power supply can significantly increase the voltage on the field winding and, as a result, increase the sensitivity of the flux gate without increasing the supply voltage. The measuring device constructed in this way is characterized by simplicity, low energy consumption and does not require complex and expensive elements.
Высокая чувствительность устройства позволяет выполнять измерения на достаточном расстоянии от источника постоянного магнитного поля и исключает необходимость встраивания феррозонда в конструкцию, содержащую источник.The high sensitivity of the device allows measurements to be made at a sufficient distance from the source of a constant magnetic field and eliminates the need to incorporate a flux gate into a structure containing the source.
Подготовка устройства к работе заключается в тарировании шкалы измерительного прибора в единицах напряженности магнитного поля.Preparation of the device for operation consists in taring the scale of the measuring device in units of magnetic field strength.
Данное устройство испытано на макетном образце. Результаты испытаний свидетельствуют о достижении поставленной задачи.This device has been tested on a prototype. The test results indicate the achievement of the task.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137661A RU2645840C1 (en) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Device for measuring strength of constant magnetic field based on flux-gate transmitter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137661A RU2645840C1 (en) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Device for measuring strength of constant magnetic field based on flux-gate transmitter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2645840C1 true RU2645840C1 (en) | 2018-02-28 |
Family
ID=61568351
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016137661A RU2645840C1 (en) | 2016-09-21 | 2016-09-21 | Device for measuring strength of constant magnetic field based on flux-gate transmitter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2645840C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1161861A1 (en) * | 1983-12-15 | 1985-06-15 | Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР | Method of probe-type magnetic-field flaw detection of ferromagnetic materials |
US5221897A (en) * | 1990-06-25 | 1993-06-22 | Commissariat A L'energie Atomique | Directional resonance magnetometer |
US6268725B1 (en) * | 1998-04-29 | 2001-07-31 | Medtronic, Inc. | Flux-gate magnetometer with drive signal for reducing effects of electromagnetic interference |
-
2016
- 2016-09-21 RU RU2016137661A patent/RU2645840C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1161861A1 (en) * | 1983-12-15 | 1985-06-15 | Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР | Method of probe-type magnetic-field flaw detection of ferromagnetic materials |
US5221897A (en) * | 1990-06-25 | 1993-06-22 | Commissariat A L'energie Atomique | Directional resonance magnetometer |
US6268725B1 (en) * | 1998-04-29 | 2001-07-31 | Medtronic, Inc. | Flux-gate magnetometer with drive signal for reducing effects of electromagnetic interference |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4277751A (en) | Low-power magnetometer circuit with constant current drive | |
SU973040A3 (en) | Method and apparatus for measuring parameters of mechanical load on ferromagnetic body | |
CN105334487A (en) | Direct-current watt-hour meter calibrating device | |
CN103543323A (en) | Current detection device for large direct current charge-discharge facility | |
AU2012208714A1 (en) | Current measuring device | |
US9989562B2 (en) | Sensor and method for electric current measurement | |
RU2645840C1 (en) | Device for measuring strength of constant magnetic field based on flux-gate transmitter | |
RU2690729C1 (en) | Measuring device based on ferroprobe transducer | |
CN106019072B (en) | The measurement method of Rogowski coil lumped parameter | |
US10884076B2 (en) | MI magnetic field sensor | |
CN203572875U (en) | Current detection device for large direct current charge-discharge facility | |
RU143663U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING ELECTRIC CONDUCTIVITY OF A LIQUID | |
RU2533347C1 (en) | Device for independent recording of pulse magnetic field | |
RU2582496C1 (en) | Device for measuring conductive liquids | |
RU175210U1 (en) | COMPENSATING DIMENSOR OF A PERMANENT MAGNETIC FIELD BASED ON MAGNETOELECTRIC | |
US3258687A (en) | Wide range linear fluxgate magnetometer | |
RU2732473C1 (en) | Frequency-measuring device based on fluxgate transmitter | |
RU2330303C2 (en) | Fluxgate magnetometer | |
RU106002U1 (en) | FERROSENDER MAGNETOMETER | |
SU125616A1 (en) | Apparatus for determining the magnetization reversal coefficient of specimens of magnetic materials | |
RU115927U1 (en) | FERROSENDER MAGNETOMETER | |
SU702325A1 (en) | Electric to magnetic value transducer | |
SU1352426A1 (en) | Device for measuring magnetic field intensity | |
SU530289A1 (en) | Fluxgate magnetometer | |
SU1467481A1 (en) | Conductivity apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190922 |