RU2690729C1 - Измерительное устройство на базе феррозондового преобразователя - Google Patents
Измерительное устройство на базе феррозондового преобразователя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690729C1 RU2690729C1 RU2018127686A RU2018127686A RU2690729C1 RU 2690729 C1 RU2690729 C1 RU 2690729C1 RU 2018127686 A RU2018127686 A RU 2018127686A RU 2018127686 A RU2018127686 A RU 2018127686A RU 2690729 C1 RU2690729 C1 RU 2690729C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- excitation winding
- ferroprobe
- frequency
- measuring device
- excitation
- Prior art date
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 11
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в устройствах для измерения параметров слабого постоянного магнитного поля. Измерительное устройство на базе феррозондового преобразователя содержит обмотку возбуждения феррозонда, состоящую из двух встречно намотанных половин L1' и L1'', соединительный конденсатор С1, через который запитана обмотка возбуждения феррозонда, D-триггер, генератор 1 модулирующих прямоугольных сигналов, генератор 2 однополярных модулированных прямоугольных импульсов повышенной частоты, при этом запитка обмотки возбуждения прямоугольными импульсами осуществлена через D-триггер с образованием двуполярного сигнала с удвоенным действующим значением напряжения, поданного на обмотку возбуждения через соединительный конденсатор; причем в устройстве используются резонансные явления в образовавшейся последовательной цепи «соединительный конденсатор - обмотка возбуждения феррозонда» на частоте модулируемого сигнала запитки обмотки возбуждения, при этом модулирующий сигнал запитки представляет собой прямоугольные импульсы, частота следования которых соответствует рабочей частоте феррозонда. Технический результат – повышение чувствительности измерительного устройства. 2 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения параметров слабого постоянного магнитного поля на основе феррозондового преобразователя. А именно, изобретение относится к измерительному устройству на базе феррозондового преобразователя, позволяющему существенно увеличить амплитуду и действующее значение напряжения на обмотке возбуждения феррозонда и, как следствие, повысить чувствительность феррозонда без увеличения напряжения питания.
Уровень техники
В известных устройствах для измерения постоянных магнитных полей, описанных 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.], используется стандартная схема включения феррозонда и запитка обмотки возбуждения осуществляется от генератора синусоидальным напряжением или импульсным напряжением пилообразной или прямоугольной формы частотой до сотен килогерц. Установлено, что при повышении напряжения запитки обмотки возбуждения (как действующего значения, так и амплитудного в импульсе) чувствительность феррозонда возрастает. Однако повышение напряжения приводит к необходимости увеличения напряжения питания и росту потребляемой мощности измерительного устройства.
Известно измерительное 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.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство измерения напряженности магнитного поля (SU 1775693 А1 Свердловский научно-исследовательский технологический институт), в котором выход генератора прямоугольных импульсов выполнен с возможностью передачи сигналов на обмотку возбуждения через конденсатор, а запитка обмотки возбуждения осуществлена посредством выбросов напряжения, возникающих при работе генератора прямоугольных импульсов на индуктивную нагрузку. Описанное устройство принято за прототип изобретения. Недостаток прототипа - чувствительность феррозонда определяется как амплитудой, так и действующим значением сигнала запитки. Используемые для запитки выбросы напряжения, имеющие место при работе генератора на индуктивную нагрузку, могут в амплитуде превышать в несколько раз напряжение прямоугольного импульса. Однако длительность выбросов напряжения невелика и значительно меньше длительности импульсов, которыми запитывается обмотка возбуждения и частота которых определяется паспортными данными на феррозонд. Поэтому влияние выбросов на чувствительность незначительно. Но их влияние может быть увеличено при увеличении частоты питающего сигнала, что нежелательно, так как частота ограничена паспортными данными феррозонда. Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность измерительного устройства на базе феррозондового преобразователя за счет увеличения действующего значения напряжения на обмотке возбуждения без увеличения напряжения питания.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности измерительного устройства на базе феррозондового преобразователя для измерения напряженности постоянного магнитного поля. Под эффективностью измерительного устройства понимается совокупность его качеств:
- высокая чувствительность,
- малая потребляемая мощность,
- компактность,
- простота схемы,
- низкая стоимость.
Техническим результатом является увеличение чувствительности без увеличения напряжения питания измерительного устройства.
Сущность изобретения заключается в повышении напряжения запитки обмотки возбуждения (действующего значения и амплитудного в импульсе) и, как следствие, в повышении чувствительности феррозонда без увеличения напряжения питания измерительного устройства за счет измерительного устройства на базе феррозондового преобразователя, включающего обмотку возбуждения феррозонда, состоящую из двух встречно намотанных половин L1' и L1'', соединительный конденсатор С1, через который запитана обмотка возбуждения феррозонда, D-триггер, генератор 1 модулирующих прямоугольных сигналов, генератор 2 однополярных модулированных прямоугольных импульсов повышенной частоты. При этом запитка обмотки возбуждения прямоугольными импульсами осуществлена через D-триггер с образованием двуполярного сигнала с удвоенным действующим значением напряжения, поданного на обмотку возбуждения через соединительный конденсатор. Причем в устройстве используются резонансные явления в образовавшейся последовательной цепи «соединительный конденсатор -обмотка возбуждения феррозонда» на частоте модулируемого сигнала запитки обмотки возбуждения, при этом модулирующий сигнал запитки представляет собой прямоугольные импульсы, частота следования которых соответствует рабочей частоте феррозонда.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлена схема запитки обмотки возбуждения феррозонда.
На Фиг. 2 представлены временные диаграммы напряжений и приводятся пояснения сигналов.
Осуществление изобретения
В заявляемом измерительном устройстве на базе феррозондового преобразователя используется нестандартная запитка обмотки возбуждения феррозонда, схема которой приведена на Фиг. 1. Схема содержит следующие компоненты.
1. Обмотка возбуждения феррозонда, состоящая из двух встречно намотанных половин L1' и L1''.
2. Соединительный конденсатор С1, через который запитывается обмотка возбуждения феррозонда.
3. D-триггер, подключаемый таким образом, что однополярные импульсы с генератора преобразуются в двуполярные с удвоенным действующим значением напряжения; кроме того D-триггер используется для уменьшения влияния обмотки возбуждения феррозонда на работу генератора.
4. Генератор 2 - генератор однополярных модулированных прямоугольных импульсов повышенной частоты. Частота с помощью резистора R2 настраивается на резонанс в последовательной цепи «соединительный конденсатор - обмотка возбуждения феррозонда».
5. Генератор 1 - генератор модулирующих прямоугольных сигналов, частота следования которых настраивается с помощью резистора R1 на рабочую частоту, указанную в документации на феррозонд.
Каждый генератор, а также D-триггер выполнены на трех элементах 2И-НЕ микросхемы 564ЛА7. Емкость соединительного конденсатора 0,1 мкФ.
Принципиальной особенностью предлагаемого решения является значительное повышение напряжения на обмотке возбуждения феррозонда (без увеличения напряжения питания) за счет:
1. Использования D-триггера, что позволило преобразовать сигнал в двуполярный с удвоенным размахом напряжения;
2. Резонанса в последовательной цепи «соединительный конденсатор - обмотка возбуждения»
Резонансная частота при этом не зависит от рабочей частоты феррозонда.
Такая запитка позволяет увеличить чувствительность феррозонда. Измерительное устройство, построенное таким образом, характеризуется простотой схемы, малым потреблением энергии и не требует сложных и дорогостоящих элементов. Высокая чувствительность устройства позволяет выполнять измерения на достаточном расстоянии от источника постоянного магнитного поля и исключает необходимость встраивания феррозонда в конструкцию, содержащую источник магнитного поля.
Таким образом, амплитудная модуляция сигнала запитки делает резонансную частоту модулируемого сигнала независимой от паспортной частоты сигнала возбуждения феррозонда.
Подготовка устройства к работе заключается в тарировании шкалы измерительного прибора в единицах напряженности магнитного поля.
Данное устройство испытано на макетном образце. Результаты испытаний свидетельствуют о достижении поставленной задачи.
Claims (1)
- Измерительное устройство на базе феррозондового преобразователя, включающее обмотку возбуждения феррозонда, состоящую из двух встречно намотанных половин L1' и L1ʺ, соединительный конденсатор С1, через который запитана обмотка возбуждения феррозонда, D-триггер, генератор 1 модулирующих прямоугольных сигналов, генератор 2 однополярных модулированных прямоугольных импульсов повышенной частоты, отличающееся тем, что запитка обмотки возбуждения прямоугольными импульсами осуществлена через D-триггер с образованием двуполярного сигнала с удвоенным действующим значением напряжения, поданного на обмотку возбуждения через соединительный конденсатор; причем в устройстве используются резонансные явления в образовавшейся последовательной цепи «соединительный конденсатор - обмотка возбуждения феррозонда» на частоте модулируемого сигнала запитки обмотки возбуждения, при этом модулирующий сигнал запитки представляет собой прямоугольные импульсы, частота следования которых соответствует рабочей частоте феррозонда.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127686A RU2690729C1 (ru) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Измерительное устройство на базе феррозондового преобразователя |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127686A RU2690729C1 (ru) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Измерительное устройство на базе феррозондового преобразователя |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690729C1 true RU2690729C1 (ru) | 2019-06-05 |
Family
ID=67037901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018127686A RU2690729C1 (ru) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Измерительное устройство на базе феррозондового преобразователя |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690729C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732473C1 (ru) * | 2019-10-31 | 2020-09-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Частотометрическое устройство на базе феррозондового преобразователя |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU834628A2 (ru) * | 1979-04-05 | 1981-05-30 | Предприятие П/Я А-1742 | Устройство дл возбуждени ферро-зОНдОВ и МАгНиТНыХ уСилиТЕлЕй |
| US4611127A (en) * | 1984-09-20 | 1986-09-09 | Telectronics N.V. | Electronic sensor for static magnetic field |
| SU1430916A1 (ru) * | 1986-11-18 | 1988-10-15 | Предприятие П/Я А-3559 | Автоматический магнитометр |
-
2018
- 2018-07-27 RU RU2018127686A patent/RU2690729C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU834628A2 (ru) * | 1979-04-05 | 1981-05-30 | Предприятие П/Я А-1742 | Устройство дл возбуждени ферро-зОНдОВ и МАгНиТНыХ уСилиТЕлЕй |
| US4611127A (en) * | 1984-09-20 | 1986-09-09 | Telectronics N.V. | Electronic sensor for static magnetic field |
| SU1430916A1 (ru) * | 1986-11-18 | 1988-10-15 | Предприятие П/Я А-3559 | Автоматический магнитометр |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2732473C1 (ru) * | 2019-10-31 | 2020-09-17 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет транспорта" (ФГАОУ ВО РУТ (МИИТ), РУТ (МИИТ) | Частотометрическое устройство на базе феррозондового преобразователя |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102472779A (zh) | 混合模式磁通门电流换能器 | |
| RU2690729C1 (ru) | Измерительное устройство на базе феррозондового преобразователя | |
| CN103543323A (zh) | 大直流充放电设施电流检测装置 | |
| US9989562B2 (en) | Sensor and method for electric current measurement | |
| CN106324542B (zh) | 一种三轴去耦自调零磁通门磁强计零点测量电路 | |
| RU2645840C1 (ru) | Устройство для измерения напряженности постоянного магнитного поля на базе феррозондового преобразователя | |
| CN111987929B (zh) | 一种双全桥反馈型电压补偿系统 | |
| US10884076B2 (en) | MI magnetic field sensor | |
| CN103178780A (zh) | 一种直流与低频磁信号测试装置的脉冲激励电路 | |
| RU2732473C1 (ru) | Частотометрическое устройство на базе феррозондового преобразователя | |
| RU175210U1 (ru) | Компенсационный измеритель постоянного магнитного поля на основе магнитоэлектрика | |
| RU2657339C1 (ru) | Магнитометрическое устройство с ферромодуляционным преобразователем | |
| US3258687A (en) | Wide range linear fluxgate magnetometer | |
| RU2533347C1 (ru) | Устройство автономной регистрации импульсного магнитного поля | |
| RU2582496C1 (ru) | Устройство для измерения электропроводности жидкости | |
| RU2601282C1 (ru) | Способ и устройство формирования переменного магнитного поля для электромагнитного зондирования | |
| SU1442959A1 (ru) | Устройство дл измерени естественного электрического пол в провод щих средах | |
| SU1041969A1 (ru) | Электронный магнитный компас | |
| Nikishechkin et al. | Generator Frequency as a Useful Signal in Devices for Measuring Magnetic Field Strength Based on Fluxgate Sensors | |
| RU1775693C (ru) | Способ измерени напр женности магнитного пол и устройство дл его осуществлени | |
| Nikishechkin | To the question of constructing measuring devices based on fluxgate sensors | |
| SU734577A1 (ru) | Преобразователь напр жени или тока в относительную разность длительностей импульсов | |
| RU1757307C (ru) | Феррозондовый магнитометр | |
| RU115927U1 (ru) | Феррозондовый магнитометр | |
| RU1774296C (ru) | Устройство дл измерени магнитного пол |