RU2749303C1 - Method for determining admissibility of using fluxgate in magnetometer - Google Patents

Method for determining admissibility of using fluxgate in magnetometer Download PDF

Info

Publication number
RU2749303C1
RU2749303C1 RU2020129847A RU2020129847A RU2749303C1 RU 2749303 C1 RU2749303 C1 RU 2749303C1 RU 2020129847 A RU2020129847 A RU 2020129847A RU 2020129847 A RU2020129847 A RU 2020129847A RU 2749303 C1 RU2749303 C1 RU 2749303C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
efm
value
flux gate
fluxgate
documentation
Prior art date
Application number
RU2020129847A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Николаевич Цыбин
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов"
Priority to RU2020129847A priority Critical patent/RU2749303C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2749303C1 publication Critical patent/RU2749303C1/en

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
    • G01R33/0206—Three-component magnetometers

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to the field of production of magnetometers. The implementation of the method is ensured by using the electronic part of magnetometers (EPM), manufactured according to uniform documentation, as part of the workstation (WS). The projection of the Earth's magnetic field (PEMF) onto the working plane of the fluxgate installation is used as a reference for the magnetic field (MF). The values ​​of the EPM output signals are checked for compliance with the documentation tolerances when exposed to extreme temperatures on the fluxgate. If the diagnostic result is positive, the fluxgate is transferred to operation.EFFECT: technical result of the method for determining the admissibility of using a fluxgate in a magnetometer is to simplify the WS due to the elimination of the precision drive and expand the functionality due to the introduction of a diagnostic procedure when the fluxgate is exposed to extreme temperatures. The procedure for determining the possibility of using an EPM fluxgate is also simplified by minimizing the number of measurements.3 cl, 3 dwg

Description

Область примененияApplication area

Изобретение относится к области производства магнитометров. Непосредственно способ предназначен для производственной диагностики допустимости использования (кондиционности) неэксклюзивных феррозондов для серии магнитометров, изготовленных по единой конструкторской документации (КД). Рабочий диапазон - в пределах магнитного поля Земли (МПЗ).The invention relates to the field of production of magnetometers. The method itself is intended for industrial diagnostics of the admissibility of use (conditionality) of non-exclusive flux gates for a series of magnetometers manufactured according to the unified design documentation (CD). The working range is within the Earth's magnetic field (EMF).

Уровень техникиState of the art

Известен способ контроля характеристики феррозонда [1], который заключается в соосной установке двух магнитов на расстоянии 40 см, между которыми соосно устанавливают феррозонд. Щуп эталонного магнитометра устанавливают в непосредственной близости к контролируемому феррозонду. Контролируют показания эталонного магнитометра и перемещают магниты до получения нулевого значения индукции по показаниям эталонного магнитометра. Подают электропитание на обмотку возбуждения контролируемого феррозонда. Перемещают один магнит ближе к контролируемому феррозонду до показания эталонного магнитометра равного 70 мкТл. Вольтметром контролируют среднее значение ЭДС феррозонда сигнальной обмотки. Сравнивают измеренное значение с заданным по документации значением 200 мВ, которое должно быть не менее. Измеряют частоту сигнала сигнальной обмотки. Сравнивают измеренное значение с заданным по документации значением. Возвращают первый магнит в исходное положение - нулевое значение индукции по показаниям эталонного магнитометра. Повторяют описанную процедуру с перемещением второго магнита.There is a known method for monitoring the characteristics of the flux gate [1], which consists in the coaxial installation of two magnets at a distance of 40 cm, between which the flux gate is coaxially installed. The reference magnetometer probe is installed in close proximity to the controlled flux gate. The readings of the reference magnetometer are monitored and the magnets are moved until a zero induction value is obtained according to the readings of the reference magnetometer. Power is supplied to the excitation winding of the controlled flux gate. Move one magnet closer to the controlled fluxgate until the reference magnetometer reads 70 μT. A voltmeter is used to control the average value of the EMF of the signal winding flux gate. The measured value is compared with the value specified in the documentation of 200 mV, which must be at least. The signal frequency of the signal winding is measured. The measured value is compared with the value specified in the documentation. Return the first magnet to its original position - zero induction value according to the readings of the reference magnetometer. Repeat this procedure with the second magnet moving.

Способ позволяет контролировать наличие функционирования феррозонда. Недостатком способа является низкая информативность, которая заключается в отсутствии данных о значении крутизны характеристики преобразования МП в электрический сигнал и отсутствии данных о смещении нуля феррозонда. Другим недостатком является неопределенность о возможности использования феррозонда с серией электронной части магнитометров (ЭЧМ) конкретного исполнения.The method allows you to control the presence of the functioning of the flux gate. The disadvantage of this method is the low information content, which consists in the absence of data on the value of the slope of the characteristics of the conversion of the MF into an electrical signal and in the absence of data on the zero shift of the flux gate. Another drawback is the uncertainty about the possibility of using a flux gate with a series of electronic part of magnetometers (EFM) of a specific design.

Известен способ определения параметров характеристики магнитометра [2]. При простом исключении в способе операции нагрева или охлаждения блока ЭЧМ он может быть использован для определения кондиционности феррозонда по возможности его применения с серией ЭЧМ.A known method for determining the parameters of the characteristics of the magnetometer [2]. With a simple exception in the method of heating or cooling the EFM unit, it can be used to determine the conditionality of the flux gate, if possible, for its use with the EFM series.

Указанный способ определения параметров характеристики феррозонда включает размещение источника образцовых значений магнитной индукции (ИОЗМИ) в нормальных климатических условиях. На первом этапе устанавливают феррозонд в зоне поля ИОЗМИ, подключают источник напряжения возбуждения к феррозонду, совмещают магниточувствительную ось (МЧО) феррозонда с осью направления вектора индукции ИОЗМИ, устанавливают ряд значений вектора магнитной индукции ИОЗМИ заданной величины, измеряют соответствующие значения величин информационного параметра сигнала феррозонда измерительным устройством.The specified method for determining the parameters of the fluxgate characteristics includes placing a source of exemplary values of magnetic induction (IOSMI) in normal climatic conditions. At the first stage, the flux gate is installed in the IOSMI field zone, the excitation voltage source is connected to the flux gate, the magnetosensitive axis (MCH) of the flux gate is aligned with the direction axis of the IOSMI induction vector, a number of values of the magnetic induction vector IOSMI of a given value are set, the corresponding values of the information parameter of the flux gate signal are measured device.

На втором этапе размещают феррозонд на термоинерционном приспособлении в термокамеру, устанавливают температуру в термокамере, равной предельной рабочей температуре феррозонда, выдерживают феррозонд с приспособлением заданное время в термокамере с предельной рабочей температурой феррозонда.At the second stage, the flux gate is placed on a thermo-inertial device into the heat chamber, the temperature in the heat chamber is set equal to the maximum operating temperature of the flux gate, the flux gate with the device is kept for a specified time in the heat chamber with the maximum working temperature of the flux gate.

На третьем этапе за время не более 3 мин извлекают феррозонд с приспособлением из термокамеры и устанавливают их в поле ИОЗМИ, подключают источник напряжения возбуждения к феррозонду, совмещают МЧО феррозонда (имеющего температуру, близкую к предельной рабочей) с осью направления вектора индукции ИОЗМИ, устанавливают ряд значений вектора магнитной индукции ИОЗМИ заданной величины, измеряют соответствующие значения величин информационного параметра сигнала феррозонда измерительным устройством.At the third stage, in a time of no more than 3 min, the fluxgate with the device is removed from the heat chamber and installed in the IOSMI field, the excitation voltage source is connected to the fluxgate, the MChO of the fluxgate (having a temperature close to the operating temperature) is combined with the direction axis of the IOSMI induction vector, a series is set values of the magnetic induction vector IOSMI of a given value, the corresponding values of the values of the information parameter of the fluxgate signal are measured with a measuring device.

В качестве измерительного устройства используют блок ЭЧМ. Температурные уходы характеристики феррозонда определяют путем вычисления относительной погрешности по результатам измерений характеристик первого и третьего этапов соответствующих значений информационного параметра сигнала феррозонда. Преимуществом данного способа является возможность определения характеристики феррозонда при предельных рабочих температурах.An EFM unit is used as a measuring device. The temperature drifts of the fluxgate characteristics are determined by calculating the relative error from the results of measurements of the characteristics of the first and third stages of the corresponding values of the information parameter of the fluxgate signal. The advantage of this method is the ability to determine the characteristics of the flux gate at limiting operating temperatures.

Недостатки способа заключаются в необходимости обязательного использования уникальной конструкции дорогостоящего ИОЗМИ, в необходимости содержания и обслуживания ИОЗМИ, в сложности процедуры определения характеристики феррозонда, в ограничении времени до 3 мин при проведения измерений для определения характеристики феррозонда с предельной рабочей температурой, в опасности получения ожоговых травм обслуживающим персоналом, в появлении конденсата воды на элементах феррозонда при его быстром перемещении из термокамеры с предельно низкой температурой в помещение для измерений с нормальной температурой, в отсутствии учета смещения нуля феррозонда при вычислении относительной температурной погрешности, что ведет к низкой точности. ПрототипThe disadvantages of the method lie in the need to use a unique design of an expensive IOSMI, in the need for maintenance and maintenance of IOSMI, in the complexity of the procedure for determining the characteristics of the flux gate, in the time limitation of up to 3 minutes when carrying out measurements to determine the characteristics of the flux gate with the maximum operating temperature, in the danger of burn injuries to the servicing personnel, in the appearance of water condensate on the elements of the flux gate when it is quickly moved from a heat chamber with an extremely low temperature to a room for measurements with a normal temperature, in the absence of taking into account the zero shift of the flux gate when calculating the relative temperature error, which leads to low accuracy. Prototype

Наиболее близким по технической сущности является способ определения параметров градуировочной характеристики магнитометра [3], исключающий использование уникальной конструкции дорогостоящих меры магнитной индукции или колец Гельмгольца - ИОЗМИ. Способ содержит этапы: совмещение МЧО феррозонда магнитометра с осью направления вектора индукции МПЗ известного значения его модуля, определение (измерение) результата преобразования этого значения магнитометром, а затем определение (измерение) результатов преобразования последовательности дополнительных воздействующих на феррозонд образцовых значений магнитной индукции, формируемых последовательностью фиксированных поворотов МЧО феррозонда относительно оси направления вектора индукции МПЗ на известные углы в диапазоне их значений от 0° до 180°. Определение параметров характеристики осуществляется решением системы уравнений, образованной последовательными тактами преобразования воздействующих на феррозонд различных значений индукции магнитного поля (МП). Эти значения являются проекцией вектора индукции МПЗ на МЧО феррозонда при соответствующем ее наклоне относительно этого вектора.The closest in technical essence is a method for determining the parameters of the calibration characteristics of the magnetometer [3], which excludes the use of a unique design of expensive magnetic induction measures or Helmholtz rings - IOSMI. The method comprises the following steps: combining the MCM of the magnetometer fluxgate with the direction axis of the magnetic flux density vector of the known value of its modulus, determining (measuring) the result of converting this value by the magnetometer, and then determining (measuring) the results of converting the sequence of additional model values of magnetic induction acting on the fluxgate formed by a sequence of fixed of rotations of the flux gate MCM relative to the direction axis of the EMF induction vector by known angles in the range of their values from 0 ° to 180 °. The determination of the characteristic parameters is carried out by solving the system of equations formed by successive conversion steps of various values of the magnetic field (MF) acting on the flux gate. These values are the projection of the EMF induction vector onto the MCR of the flux gate with its corresponding inclination relative to this vector.

Указанное выше «МПЗ известного значения его модуля» означает осуществление операции измерения этой величины эталонным магнитометром на каждом рабочем месте (РМ), которая имеет индивидуальную специфику МП. Кроме того подразумевается наличие операции установки феррозонда на рабочую плоскость, вокруг перпендикуляра к которой прецизионным устройством осуществляют поворот феррозонда в пределах от 0° до 180°. При этом подразумевается осуществление операций по соединению обмоток феррозонда с ЭЧМ и последующей подачи напряжения питания на ЭЧМ. Также при операции поворота МЧО феррозонда в пределах от 0° до 180° при ее исходном положении 0°, соосном с направлением вектора МПЗ, означает измерение одного максимального значения выходного сигнала ЭЧМ (например, положительного знака), а при ее положении 180° - второго максимального (например, по модулю) значения выходного сигнала ЭЧМ.The above "MPZ of the known value of its modulus" means the implementation of the operation of measuring this value with a reference magnetometer at each workstation (RM), which has an individual MP specificity. In addition, it is assumed that the operation of installing the fluxgate on the working plane is carried out, around the perpendicular to which the fluxgate is rotated within the range from 0 ° to 180 ° with a precision device. This implies the implementation of operations to connect the windings of the flux gate with the EFM and the subsequent supply of supply voltage to the EFM. Also, during the operation of the flux gate MChO rotation in the range from 0 ° to 180 ° at its initial position of 0 °, coaxial with the direction of the EMF vector, it means measuring one maximum value of the EFM output signal (for example, a positive sign), and at its 180 ° position, the second the maximum (for example, modulo) value of the EFM output signal.

Полезность и особенность данного способа обусловлена использованием для его осуществления в качестве образцового источника равномерно распределенной в пространственном объеме индукции МПЗ. Способ может быть использован для определения допустимости использования феррозонда в нормальных климатических условиях (НКУ) с серией ЭЧМ конкретного конструктивного исполнения.The usefulness and peculiarity of this method is due to the use for its implementation as an exemplary source of the EMF uniformly distributed in the spatial volume. The method can be used to determine the admissibility of using a flux gate in normal climatic conditions (GCC) with a series of EFMs of a specific design.

Недостаток данного способа заключается в том, что он не позволяет проводить определение допустимости использования феррозонда с определенной серией ЭЧМ при испытаниях феррозонда на воздействие предельных рабочих температур. Другим недостатком является применение дорогостоящего прецизионного поворотного устройства (поворот в рабочей плоскости параллельной направлению вектора МПЗ). Кроме того, для распространенных неэксклюзивных феррозондов известный способ сложен, так как содержит избыточное количество измерений выходного сигнала ЭЧМ. Также недостатком является совмещение МЧО феррозонда магнитометра с осью направления вектора индукции МПЗ. Осуществление данной операции требует наличия сложного юстировочного устройства рабочей плоскости вследствие отличия направления вектора МПЗ как от горизонтали, так и от вертикали РМ.The disadvantage of this method is that it does not allow the determination of the admissibility of using a fluxgate with a certain series of EFM when testing the fluxgate for exposure to limiting operating temperatures. Another disadvantage is the use of an expensive precision rotary device (rotation in the working plane parallel to the direction of the EMF vector). In addition, for common non-exclusive flux gates, the known method is complicated, since it contains an excessive number of measurements of the EFM output signal. Also, the disadvantage is the combination of the MChO of the magnetometer flux gate with the direction axis of the magnetic flux density vector of the EMF. The implementation of this operation requires a complex adjustment device of the working plane due to the difference in the direction of the EMF vector both from the horizontal and from the vertical of the RM.

Цель изобретенияPurpose of invention

Целью изобретения является упрощение рабочего места, процедуры диагностики феррозонда и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в качестве рабочей плоскости используют горизонтальную или вертикальную поверхности на РМ диагностики, запоминают максимальное значение модуля проекции вектора индукции МПЗ Впр на эту рабочую плоскость измеренной эталонным магнитометром, вычисляют коэффициент Кд=Bmax/Впр, где Bmax - рабочий диапазон ЭЧМ по документации, запоминают значение Кд, вычисляют среднее значение Ncp=(N1+N2)/2 и среднее значение Ncрд=Кд⋅Ncp, вычисляют значения Nд1=Ncpд+Nсм и Nд2=Nсрд-Nсм, где Nсм вычисляют по формуле Nсм=|N1-N2|/2 или определяют путем измерения значения выходного сигнала ЭЧМ при размещении феррозонда в магнитном экране, сравнивают значение Nд1 с заданным документацией допуском G1, если Nд1≥G1 диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования, если Nд1<G1 сравнивают значение с заданным документацией допуском G2<G1, если Nд2≤G2 диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования, если Nд2>G2 феррозонд (соединенный с ЭЧМ, находящимся в нормальных климатических условиях) устанавливают в магнитный экран, магнитный экран с феррозондом устанавливают в термокамеру, устанавливают в термокамере предельную температуру одного знака, выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время, измеряют величину N3 выходного сигнала ЭЧМ, запоминают значение N3 выходного сигнала ЭЧМ, вычисляют Nд3=Nсрд+N3 и Nд4=Nсрд-N3, сравнивают значение Nд3 с заданным документацией допуском G1, если Nд3≥G1 диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если Nд3<G1 сравнивают Nд4 с заданным документацией допуском G2, если Nд4≤G2 диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если Nд4>G2 устанавливают в термокамере вторую предельную температуру (например, другого знака), выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время, измеряют величину N4 выходного сигнала ЭЧМ, запоминают значение N4 выходного сигнала ЭЧМ, вычисляют Nд5=Ncpд+N4 и Nд6=Ncpд-N4, сравнивают значение Nд5 с заданным документацией допуском G1, если Nд5≥G1 диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если Nд5<G1 сравнивают Nд6 с заданным документацией допуском G2, если Nд6≤G2 диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если Nд6>G2 феррозонд передают в эксплуатацию.The aim of the invention is to simplify the workplace, the fluxgate diagnostic procedure and expand the functionality. This goal is achieved by the fact that a horizontal or vertical surface is used as a working plane on the RM diagnostics, the maximum value of the modulus of the projection of the EMF induction vector B pr onto this working plane measured with a reference magnetometer is stored, the coefficient K d = B max / V pr , where B max - the working range of the EFM according to the documentation, remember the value of K d , calculate the average value N cp = (N 1 + N 2 ) / 2 and the average value N crd = K d ⋅N cp , calculate the values of N d1 = N cpd + N cm and q2 = N N -N avg cm, wherein N is calculated by the formula cm cm N = | N 1 -N 2 | / 2, or determined by measuring the output values of the EFM ferroprobe when placed in a magnetic screen, N is compared with predetermined value g1 documentation tolerance G 1 if N e1 ≥G 1 is stopped and the diagnosis is transmitted flux gate for detailed study if g1 N <G 1 is compared with a predetermined value of tolerance documents G 2 <G 1 if N 2 g2 ≤G diagnosis is stopped and the flux gate is transmitted for detailed research, if N d2 > G 2 the flux gate (connected to the EFM, which is in normal climatic conditions) is installed in the magnetic shield, the magnetic shield with the flux gate is installed in the heat chamber, the maximum temperature of one sign is set in the heat chamber, the flux gate is kept in the magnetic screen in the heat chamber at a given documentation time, measure the value N 3 of the EFM output signal, store the value N 3 of the EFM output signal, calculate N d3 = N crd + N 3 and N d4 = N crd -N 3 , compare the value of N d3 with the specified documentation tolerance G 1 , if N e3 ≥G 1 diagnosis was stopped and the flux gate to give a detailed study, if N d3 <G 1 compared to N D4 with the specified documentation tolerance G 2, if N 2 e4 ≤G diagnosis is stopped and the flux gate to give a detailed study, if N D4> G 2 set the second limiting temperature in the heat chamber (for example, of a different sign), hold the flux gate in the magnetic screen in the heat chamber for the time specified by the documentation, measure the temperature N rank 4 output signal EFM, 4 N stored value output signal EFM is calculated D5 N = N + N cpd 4 and N = N cpd d6 -N 4, N D5 value is compared with a predetermined tolerance documentation G 1 if N D5 ≥G 1, the diagnostics are stopped and the ferroprobe is given for detailed research, if N d5 <G 1 is compared N d6 with the specified documentation tolerance G 2 , if N d6 ≤G 2, the diagnostics are stopped and the ferroprobe is returned for detailed investigation, if N d6 > G 2 the ferrozone is transferred to operation.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Кондиционность феррозондов по предлагаемому способу определяется путем анализа выходной информации ЭЧМ с результатом ДА/НЕТ достаточным для производства магнитометров. Соответственно РМ диагностики феррозондов содержит ЭЧМ этой серии магнитометров. При этом ЭЧМ рассматривается в качестве идеального устройства. Допущение об указанной идеальности ЭЧМ основано на его использовании при НКУ в качестве отлаженного стационарного РМ диагностики феррозондов, а также высокой точностью и чувствительностью современной элементной базы ЭЧМ по сравнению с производственными погрешностями характеристик феррозондов. Производственные погрешности характеристик феррозондов устраняют на этапе регулировки введением корректирующих функций в ЭЧМ при сборке магнитометра. В качестве ЭЧМ РМ рассматривается распространенная ее организация по методу компенсации МП в сердечнике феррозонда (МКМП) без введения в ЭЧМ указанных выше корректирующих функций. Выходной сигнал ЭЧМ может быть представлен как аналоговым напряжением, так и цифровым кодом пропорциональными значению Bmin≤Визм≤Bmax измеряемой индукции.The conditionality of the flux gates according to the proposed method is determined by analyzing the output information of the EFM with a YES / NO result sufficient for the production of magnetometers. Accordingly, the PM for fluxgate diagnostics contains the EFM of this series of magnetometers. In this case, the EFM is considered as an ideal device. The assumption about the indicated ideality of the EFM is based on its use in the low-voltage module as a well-established stationary RM diagnostics of the flux gates, as well as the high accuracy and sensitivity of the modern element base of the EFM in comparison with the production errors of the characteristics of the flux gates. Manufacturing errors in the characteristics of flux gates are eliminated at the adjustment stage by introducing corrective functions in the EFM when assembling the magnetometer. As an EFM of the RM, its widespread organization is considered by the method of compensating for the MF in the core of the flux gate (MCMP) without the introduction of the above correcting functions into the EFM. The output of the EFM signal can be represented as an analog voltage or digital code proportional to the value B min ≤V edited ≤B max measured induction.

Способ иллюстрируется фиг. 1 - упрощенная структурная схема варианта исполнения магнитометра, фиг. 2 и фиг. 3 - качественные диаграммы с возможными характеристиками совокупности диагностируемого феррозонда и ЭЧМ РМ (магнитометра) при различных значениях температуры Т феррозонда. Далее, для определенности при рассмотрении способа диагностики кондиционности феррозонда использован частный случай представления выходного сигнала ЭЧМ в виде цифрового кода.The method is illustrated in FIG. 1 is a simplified block diagram of an embodiment of a magnetometer; FIG. 2 and FIG. 3 - qualitative diagrams with possible characteristics of the aggregate of the diagnosed fluxgate and EFM RM (magnetometer) at different values of the temperature T of the fluxgate. Further, for definiteness, when considering the method for diagnosing the condition of the flux gate, we used a special case of representing the EFM output signal in the form of a digital code.

На фиг. 1 феррозонд 1 представлен в виде сердечника 2, измерительной обмотки 3 и обмотки компенсации 4. Один вывод измерительной обмотки 3 и обмотки компенсации 4 соединены с общей шиной. Второй вывод измерительной обмотки 3 соединен с входом ЭЧМ 5, первый выход которой соединен с вторым выводом обмотки компенсации 4, а второй выход - с выходной шиной 6. ЭЧМ 5 содержит микроконтроллер 7, фильтр второй гармоники 8, преобразователь напряжения в ток 9. Вход ЭЧМ 5 соединен через фильтр второй гармоники 8 с входом микроконтроллера 7, первый выход которого соединен через преобразователь напряжения в ток 9 с первым выходом ЭЧМ 5. Второй выход микроконтроллера 7 соединен с входом управления знаком преобразователя напряжения в ток 9, а третий выход микроконтроллера 7 соединен с вторым выходом ЭЧМ 5. Микроконтроллер 7 содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 10, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 11 и логический блок 12. Вход микроконтроллера 7 соединен с входом АЦП 10. Первый выход микроконтроллера 7 соединен с выходом ЦАП 11, вход которого соединен с первым выходом логического блока 12, второй выход которого соединен с вторым выходом микроконтроллера 7. Третий выход логического блока 12 соединен с третьим выходом микроконтроллера 7. Цепи синхронизации АЦП 10, ЦАП 11 и цепи возбуждения с обмоткой возбуждения феррозонда на фиг. 1 опущены как несущественные при рассмотрении способа диагностики феррозонда.FIG. 1 fluxgate 1 is presented in the form of a core 2, a measuring winding 3 and a compensation winding 4. One terminal of the measuring winding 3 and compensation winding 4 are connected to a common bus. The second terminal of the measuring winding 3 is connected to the input of the EFM 5, the first output of which is connected to the second terminal of the compensation winding 4, and the second output to the output bus 6. The EFM 5 contains a microcontroller 7, a second harmonic filter 8, a voltage-to-current converter 9. EFM input 5 is connected through the second harmonic filter 8 to the input of the microcontroller 7, the first output of which is connected through the voltage-to-current converter 9 to the first output of the EFM 5. The second output of the microcontroller 7 is connected to the control input of the sign of the voltage-to-current converter 9, and the third output of the microcontroller 7 is connected to the second output of the ECHM 5. The microcontroller 7 contains an analog-to-digital converter (ADC) 10, a digital-to-analog converter (DAC) 11 and a logic block 12. The input of the microcontroller 7 is connected to the input of the ADC 10. The first output of the microcontroller 7 is connected to the output of the DAC 11, the input which is connected to the first output of the logic block 12, the second output of which is connected to the second output of the microcontroller 7. The third output logic unit 12 is connected to the third output of the microcontroller 7. The synchronization circuits of the ADC 10, the DAC 11 and the excitation circuit with the fluxgate excitation winding in FIG. 1 are omitted as insignificant when considering the method for diagnostics of the flux gate.

Для широко распространенных неэксклюзивных феррозондов их конструктивные отличия заключаются в отклонении крутизны характеристики магнитометра различной его организации от идеальной и смещении нуля. Из работы [4] в диапазоне МПЗ аддитивная температурная составляющая погрешности смещения нуля Δδ(Т) феррозондов на порядок превышает мультипликативную температурную составляющую погрешности. Данный вывод справедлив для ЭЧМ 5, организованного по методу МКМП, и мультипликативной температурной погрешности, определяемой параметрами обмотки компенсации 4. Поэтому в процессе рассматриваемой диагностики кондиционности неэксклюзивных феррозондов в диапазоне МПЗ в соответствии с выводом работы [4] допустимо контролировать лишь аддитивную составляющую температурной погрешности. Несущественное температурное изменение мультипликативной составляющей контролируемого выходного сигнала ЭЧМ 5 априорно учтено в диагностике инженерно-технологическим допуском ΔNинж.For widespread non-exclusive flux gates, their design differences are in the deviation of the steepness of the characteristic of the magnetometer of its various organization from the ideal one and in the zero shift. From work [4], in the EMF range, the additive temperature component of the error of the zero shift Δδ (Т) of the ferroprobes is an order of magnitude higher than the multiplicative temperature component of the error. This conclusion is valid for the EFM 5, organized by the MCMP method, and the multiplicative temperature error determined by the parameters of the compensation winding 4. Therefore, in the process of the considered diagnostics of the conditionality of non-exclusive flux gates in the EMF range, in accordance with the conclusion of [4], it is permissible to control only the additive component of the temperature error. An insignificant temperature change in the multiplicative component of the controlled output signal of the EFM 5 is a priori taken into account in the diagnostics by the engineering and technological tolerance ΔN Ing .

Рассмотрение предлагаемого способа базируется на анализе функционирования ЭЧМ 5. Фильтр второй гармоники 8 выделяет из ЭДС измерительной обмотки 3 информационный сигнал в виде напряжения второй гармоники U2f0. АЦП 10 совместно с логическим блоком 12 выполняют функцию фазового детектора (ФД) информационного сигнала U2f0 феррозонда 1. В последующем анализе приняты следующие допущения: - статическая характеристика Визм*(Визм) магнитометра - фиг. 1 линейна;Consideration of the proposed method is based on the analysis of the functioning of the EFM 5. The second harmonic filter 8 extracts from the EMF of the measuring winding 3 an information signal in the form of the second harmonic voltage U 2f0 . ADC 10 together with logical unit 12 perform the function of a phase detector (PD) of the information signal U 2f0 of the flux gate 1. In the following analysis, the following assumptions are made: - static characteristic V meas * (V meas ) of the magnetometer - Fig. 1 linear;

- ось чувствительности феррозонда 1 ориентирована соосно по отношению к вектору Визм индукции;- the axis of sensitivity of the fluxgate 1 is oriented coaxially with respect to the vector B measurement of induction;

- характеристика преобразователя напряжения в ток 9 линейна;- the characteristic of the voltage-to-current converter 9 is linear;

- погрешность ФД принята равной нулю.- PD error is taken equal to zero.

Принцип работы магнитометра МКМП базируется на уравнении баланса магнитных полей (МП) в сердечнике феррозонда [5]:The principle of operation of the MKMP magnetometer is based on the equation of the balance of magnetic fields (MF) in the fluxgate core [5]:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Низм - вектор напряженности измеряемого МП, Нком - вектор напряженности компенсирующего МП. Сердечник 2 феррозонда 1 является идеальным сумматором напряженностей Низм и Нком противоположного направления. Изменение Низм отрабатывается следящей системой магнитометра изменением по цепи обратной связи величины тока iк до выполнения соотношения (1) с зависимостью Нком=const⋅iк, где iк=const⋅NЦАП. В установившемся режиме следящей системы на выходе фильтра второй гармоники 8 в соответствии с выражением (1) формируется уровень информационного сигнала U2f0→0. ФД определяет знак тока iк согласно направлению проекции вектора Низм на ось чувствительности феррозонда 1. Программный интегратор логического блока 12 при одном знаке выходного сигнала ФД увеличивает код NЦАП на 1, при другом - уменьшает. Цепь прямой передачи в виде фильтра второй гармоники 8, АЦП 10 и логического блока 12 выполняет роль нуль-органа следящей системы согласно выражению (1), а цепь компенсации в виде логического блока 12, ЦАП 11, преобразователя напряжения в ток 9 и обмотки компенсации 4 ответственна за формирование выходного сигнала магнитометра Bизм*(Hком). На выходной шине 6 магнитометра согласно работе [5] получаем В*изм=const⋅iк, где значение тока компенсации |iк| пропорционально коду NЦАП, формируемого логическим блоком 12. Из работы [5] можно получить:where H meas - the vector of the measured MF, N com - the vector of the compensating MF. The core 2 of the flux gate 1 is an ideal adder of the strengths H meas and H com in the opposite direction. The change in H meas is processed by the tracking system of the magnetometer by changing the value of the current i to the feedback circuit until relation (1) is fulfilled with the dependence H com = const⋅i k , where i k = const ЦN DAC . In the steady state of the tracking system, the level of the information signal U2f0 → 0 is formed at the output of the second harmonic filter 8 in accordance with expression (1). The PD determines the sign of the current i to according to the direction of the projection of the vector H meas on the sensitivity axis of the flux gate 1. The software integrator of the logic block 12 at one sign of the PD output signal increases the code N of the DAC by 1, at the other - decreases. The direct transmission circuit in the form of a second harmonic filter 8, ADC 10 and logical block 12 plays the role of a zero-organ of the servo system according to expression (1), and the compensation circuit in the form of logical block 12, DAC 11, voltage-to-current converter 9 and compensation winding 4 responsible for the formation of the output signal of the magnetometer B meas * (H com ). On output line 6 magnetometer according to [5], we obtain B * MOD = const⋅i to where the compensation current value | i to | proportional to the code N of the DAC formed by the logical block 12. From work [5] you can get:

Figure 00000002
Figure 00000002

где символ

Figure 00000003
отображает округление до целого в меньшую сторону, w - количество витков обмотки компенсации 4, L - длина обмотки компенсации 4, D - диаметр обмотки компенсации 4, Кр=const - расчетный коэффициент преобразователя напряжения в ток 9 для феррозонда 1 с идеальной характеристикой (на фиг. 2, фиг. 3 - «эталон»), Q - разрешающая способность ЦАП 11,
Figure 00000004
- смещение нуля феррозонда 1 в единицах кода ЦАП 11, δТ - температурная погрешность смещения нуля феррозонда 1 с размерностью [мкТл]. Из пропорциональности тока компенсации iк значению кода NЦАП следует:where the symbol
Figure 00000003
displays rounding down to the nearest integer, w is the number of turns of the compensation winding 4, L is the length of the compensation winding 4, D is the diameter of the compensation winding 4, K p = const is the calculated coefficient of the voltage-to-current converter 9 for flux gate 1 with an ideal characteristic (on Fig. 2, Fig. 3 - "standard"), Q - the resolution of the DAC 11,
Figure 00000004
is the displacement of the zero of flux gate 1 in units of the DAC 11 code, δ T is the temperature error of the displacement of the zero of flux gate 1 with the dimension [μT]. From the proportionality of the compensation current i to the value of the code N of the DAC it follows:

Figure 00000005
Figure 00000005

где Кпо - программный регулировочный коэффициент пропорциональности, учитывающий отличия от идеальности производственно-конструктивных параметров характеристик феррозондов 1. Если в выражении (3) принять Кпо=1 и в выражении (2) фиксировать величину напряженности МП на некотором заданном уровне, например, Низм=Hmax=const, где Нmах - равно диапазону измерения магнитометра, то рассматриваемая кондиционность феррозонда 1 может быть определена с результатом ДА/НЕТ достаточным для производства магнитометра путем анализа сигнала на выходной шине 6 ЭЧМ 5, представленной кодом NЦАП.where K by is the programmed adjusting coefficient of proportionality, taking into account the differences from the ideality of the production and design parameters of the characteristics of flux gates 1. If in expression (3) we take K as = 1 and in expression (2) fix the magnitude of the MF strength at a certain specified level, for example, H meas = H max = const, where H max is equal to the measurement range of the magnetometer, then the considered conditionality of the flux gate 1 can be determined with a YES / NO result sufficient for the production of a magnetometer by analyzing the signal on the output bus 6 of the EFM 5, represented by the code N of the DAC .

В случае исполнения ЭЧМ 5 с использованием элементов аналоговой техники вместо микроконтроллера 7 (формирование выходного сигнала ЭЧМ 5 в виде напряжения) функцию программного интегратора логического блока 12 выполняет аналоговый интегратор с последовательным включением вместо ЦАП 11, например, формирователя модуля аналогового напряжения, равноценного выходному напряжению ЦАП 11. Соответственно, рассматриваемые далее для ЭЧМ 5 с микроконтроллером 7 заданные КД допуски G1 и G2 в безразмерном выражении в этом случае имеют размерность [В]. При этом приведенные ниже выражения для G1 и G2 действительны для представления выходного сигнала ЭЧМ 5 цифровым кодом.In the case of the execution of the EFM 5 using elements of analog technology instead of the microcontroller 7 (generating the output signal of the EFM 5 in the form of voltage), the function of the software integrator of the logical block 12 is performed by the analog integrator with serial connection instead of the DAC 11, for example, the generator of the analog voltage module equivalent to the output voltage of the DAC 11. Accordingly, considered further for ECHM 5 with a microcontroller 7, the specified CD tolerances G 1 and G 2 in dimensionless expression in this case have the dimension [B]. In this case, the expressions below for G 1 and G 2 are valid for the representation of the output signal of the EFM 5 by a digital code.

На фиг. 2 и фиг. 3 приведены качественные диаграммы возможных характеристик выходного сигнала ЭЧМ 5 в виде NЦАП на выходной шине 6. Фаза информационного сигнала U2f0 на выходе фильтра второй гармоники 8 определяется разностью значений ±Визм и ±δ. Соответственно при синхронном измерении напряжения U2f0 АЦП 10 на втором выходе логического блока 12 формируется потенциал логического 0 или 1 бита, ответственного за знак тока iк - фиг. 1. Линии зависимости NЦАП(±Визм) изображены без учета мультипликативной составляющей температурной зависимости погрешности феррозонда 1 ввиду ее относительной малости [4].FIG. 2 and FIG. 3 shows qualitative diagrams of possible characteristics of the output signal EFM 5 in the form of N DAC on the output bus 6. The phase of the information signal U 2f0 at the output of the second harmonic filter 8 is determined by the difference between the values ± V meas and ± δ. Accordingly, during the synchronous measurement of the voltage U 2f0 of the ADC 10 at the second output of the logical unit 12, the potential of a logical 0 or 1 bit is formed, which is responsible for the sign of the current i to - Fig. 1. The lines of the dependence of N DAC (± V meas ) are shown without taking into account the multiplicative component of the temperature dependence of the error of the flux gate 1 due to its relative smallness [4].

Размер инженерно-технологического допуска ΔNинж определяется коэффициентом е. Рекомендуемая величина 0,1<ε<0,2. Таким образом, предельно допустимые параметры характеристики феррозонда 1, при |δ|<|Впр| [мкТл] ограничены значениями кодаThe size of the engineering and technological tolerance ΔN inzh is determined by the coefficient e. The recommended value is 0.1 <ε <0.2. Thus, the maximum permissible parameters of the characteristics of the flux gate 1, for | δ | <| B pr | [μT] are limited by code values

Figure 00000006
Figure 00000006

где n - разрядность регистра ЦАП 11, Nmin(Bmax) - минимально допустимое по КД значение кода ЦАП 11.where n is the digit capacity of the DAC 11 register, N min (B max ) is the minimum value of the DAC 11 code that is allowed by the CD.

Обозначим в выражении (2)

Figure 00000007
- конструктивный параметр феррозонда 1, определяемый производственно-технологическими причинами. Тогда в случае возможного значения Кпр2(НКУ)>Кпр2(НКУ)mах, где Кпр2(НКУ)mах - максимально допустимое значение параметра контролируемого феррозонда с учетом вывода выше работы [4], нарушается требование КД по обеспечению допустимой погрешности дискретизации 1/Nmin(Bmax). При этом значение NЦАП(Bmax) будет находиться в нижней зоне ΔNинж - фиг. 2 и фиг. 3. В противном случае при Кпр2(НКУ)<Кпр2(НКУ)min, где Кпр2(НКУ)min - минимально допустимое значение параметра контролируемого феррозонда с учетом вывода выше работы [4], значение NЦАП(Bmax) будет находиться в верхней зоне ΔNинж - фиг. 2 и фиг. 3. Таким образом, суть способа определения допустимости использования феррозонда 1 в магнитометре (фиг. 1) заключается в анализе принадлежности кода NЦАП разрешенной зоне по выражению (4) при положительном результате и наоборот. Следует заметить, что в программном обеспечении микроконтроллера 7 должна быть обеспечена релейная характеристика интегрирования с ограничением на уровне формирования NЦАП=2n-Δ, где, например, Δ=1…3. В противном случае вследствие возможного значения Кпр2(НКУ)<<Кпр2(НКУ)min феррозонда, вследствие непрерывного интегрирования может произойти переполнение разрядной сетки ЦАП 11. Далее описание действий по реализации способа приведено без указания цифровых обозначений блоков, принятых в рассмотренном разделе вспомогательных материалов (фиг. 1).Let us denote in expression (2)
Figure 00000007
- constructive parameter of flux gate 1, determined by production and technological reasons. Then, in the case of a possible value K pr2 (NKU)> K pr2 (NKU) max , where K pr2 (NKU) max is the maximum allowable value of the parameter of the controlled flux gate, taking into account the output above work [4], the requirement of KD to ensure the permissible discretization error 1 / N min (B max ). In this case, the value of N DAC (B max ) will be in the lower zone ΔN inzh - fig. 2 and FIG. 3. Otherwise, when K pr2 (NKU) <K pr2 (NKU) min , where K pr2 (NKU) min is the minimum permissible value of the parameter of the controlled flux gate, taking into account the output above work [4], the value of N DAC (B max ) will be to be in the upper zone ΔN Ing - Fig. 2 and FIG. 3. Thus, the essence of the method for determining the admissibility of using the flux gate 1 in the magnetometer (Fig. 1) is to analyze the belonging of the code N of the DAC to the allowed zone according to expression (4) with a positive result and vice versa. It should be noted that in the software of the microcontroller 7, a relay integration characteristic with a limitation at the level of the formation of N DAC = 2 n -Δ, where, for example, Δ = 1 ... 3, must be provided. Otherwise, due to the possible value of K pr2 (NKU) << K pr2 (NKU) min of the flux gate, due to continuous integration, the discharge grid of the DAC 11 may overflow. Further, the description of the steps for implementing the method is given without specifying the digital designations of the blocks adopted in the considered auxiliary section. materials (Fig. 1).

Процедура осуществления способа определения допустимости использования феррозонда в магнитометре заключается в следующем. В качестве эталона используют значение проекции вектора МПЗ на рабочую плоскость. В зависимости от диапазона измерения индукции МП магнитометра (в пределах МПЗ) рабочей плоскостью может служить горизонтальная или вертикальная поверхность на РМ. Измеряют эталонным магнитометром максимальное значение Впр проекции вектора индукции МПЗ на рабочую плоскость без учета знака. Вычисляют коэффициент Кд=Bmax/Впр рабочего диапазона Bmax по документации ЭЧМ. Запоминают значение Кд⋅В памяти программ МК ЭЧМ РМ, изготовленного для измерения индукции по МКМП, устанавливают Кпо=1. Данная процедура согласно выражению (3) обеспечивает формирование выходного сигнала ЭЧМ непосредственно в виде значения кода NЦАП. Феррозонд устанавливают в зоне действия МПЗ на рабочей плоскости с МЧО параллельно этой плоскости. Обмотки феррозонда соединяют с ЭЧМ РМ. Подают напряжение питания на ЭЧМ. Контролируют величину выходного сигнала ЭЧМ. Вращают феррозонд вокруг перпендикуляра к рабочей плоскости до получения первого максимального значения выходного сигнала N1 ЭЧМ. Запоминают значение N1. Поворачивают феррозонд на 180° вокруг перпендикуляра к рабочей плоскости до получения второго максимального значения выходного сигнала N2 ЭЧМ, запоминают значение N2. Далее вычисляют среднее значение Ncp=(N1+N2)/2 при Визм=Впр и среднее значение Nсрд=Кд⋅Ncp выходного сигнала ЭЧМ без учета смещения нуля феррозонда и приведенное к его функционированию при значении Bmax. Затем вычисляют значения Nд1=Nсрд+|N1-N2|/2 и Nд2=Ncpд-|N1-N2|/2 выходных сигналов ЭЧМ, приведенные к его функционированию при предельном значении Bmax с учетом смещения нуля феррозонда: Nсм=|N1-N2|/2. Кроме вычисления значение Nсм может быть получено путем измерения значения выходного сигнала ЭЧМ при размещении феррозонда в магнитном экране. При этом значение Nд1 соответствует нахождению феррозонда в НКУ и функционированию ЭЧМ при предельном значении индукции Bmax с учетом положительного знака смещения нуля феррозонда, а Nд2 соответствует нахождению феррозонда в НКУ и функционированию ЭЧМ при предельном значении индукции Bmax с учетом отрицательного знака смещения нуля феррозонда. Затем сравнивают значение Nд1 с заданным документацией допуском G1=(1-ε)⋅2n. В случае, если Nд1≥G1 диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования. В случае, если Nд1<G1 сравнивают значение Nд2 с заданным документацией допуском G2=(Nmin+ε⋅2n). В случае, если Nд2≤G2 диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования. В случае, если Nд2>G2 феррозонд устанавливают в магнитный экран, магнитный экран с феррозондом устанавливают в термокамеру, устанавливают в термокамере предельную температуру одного знака, выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время. При этом выходной сигнал N3 ЭЧМ соответствует смещению нуля феррозонда при одной предельной температуре. Далее вычисляют значения выходных сигналов ЭЧМ Nд3=Nсрд+N3 и Nд4=Nсрд-N3, приведенные к его функционированию при предельном значении Bmax и смещении нуля феррозонда при первой предельной температуре. Затем сравнивают значение Nд3 с заданным документацией допуском G1. В случае, если Nд3≥G1 диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования. В случае, если Nд3<G1 сравнивают Nд4 с заданным документацией допуском G2. В случае, если Nд4≤G2 диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования. В случае Nд4>G2 устанавливают в термокамере вторую предельную температуру другого знака, выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время. При этом выходной сигнал N4 ЭЧМ соответствует смещению нуля феррозонда при другой предельной температуре. Далее вычисляют значения выходных сигналов ЭЧМ Nд5=Nсрд+N4 и Nд6=Nсрд-N4, приведенные к его функционированию при предельном значении Bmax и смещении нуля феррозонда при второй предельной температуре (например, другого знака). Затем сравнивают значение Nд5 с заданным документацией допуском G1. В случае, если Nд5≥G1 диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования. В случае, если Nд5<G1 сравнивают Nд6 с заданным документацией допуском G2. В случае, если Nд6≤G2 диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если Nд6>G2 феррозонд передают в эксплуатацию. Технический результатThe procedure for implementing the method for determining the admissibility of using a fluxgate in a magnetometer is as follows. The value of the projection of the EMF vector onto the working plane is used as a reference. Depending on the measurement range of the magnetic flux density of the MF magnetometer (within the EMF), the working plane can be a horizontal or vertical surface on the RM. The maximum value B pr of the projection of the EMF induction vector onto the working plane is measured with a reference magnetometer without taking into account the sign. Calculate the coefficient K d = B max / V pr of the working range B max according to the ECHM documentation. Memorize the value of K d ⋅V of the program memory of the MC ECHM RM, made for measuring the induction by the MCMP, set K to = 1. This procedure, according to expression (3), provides the formation of the EFM output signal directly in the form of the value of the code N of the DAC . The ferroprobe is installed in the zone of the MPZ action on the working plane with the MCHO parallel to this plane. The fluxgate windings are connected to the EFM RM. Supply voltage to the EFM. The magnitude of the EFM output signal is monitored. The flux gate is rotated around the perpendicular to the working plane until the first maximum value of the output signal N 1 EFM is obtained. Store the value of N 1 . The flux gate is rotated 180 ° around the perpendicular to the working plane until the second maximum value of the output signal N 2 EFM is obtained, the value of N 2 is stored. Next, the average value of N cp = (N 1 + N 2 ) / 2 is calculated at V meas = V pr and the average value N av = K d ⋅N cp of the EFM output signal without taking into account the shift of the flux gate zero and reduced to its operation at the value of B max ... Then computed value N e1 = N avg + | N 1 -N 2 | / 2 and g2 = N N cpd - | N 1 -N 2 | / 2 output of the EFM signal given to its operation when the limit value B max considering offset of the flux gate zero: N cm = | N 1 -N 2 | / 2. In addition to the calculation, the value of N cm can be obtained by measuring the value of the EFM output signal when the flux gate is placed in a magnetic screen. In this case, the value of N d1 corresponds to the location of the flux gate in the GCC and the operation of the EFM at the limiting value of the induction B max , taking into account the positive sign of the zero shift of the flux gate, and N d2 corresponds to the location of the flux gate in the GCC and the operation of the EFM at the limiting value of the induction B max , taking into account the negative sign of the zero displacement flux gate. Then the value of N d1 is compared with the specified documentation tolerance G 1 = (1-ε) )2 n . If N e1 ≥G 1 diagnosis was stopped and the flux gate pass for a detailed investigation. If N d1 <G 1 compare the value of N d2 with the specified documentation tolerance G 2 = (N min + ε⋅2 n ). If N 2 g2 ≤G diagnosis is stopped and the flux gate is transmitted to detailed investigation. If N d2 > G 2 the flux gate is installed in the magnetic shield, the magnetic shield with the flux gate is installed in the heat chamber, the maximum temperature of one sign is set in the heat chamber, the flux gate is kept in the magnetic screen in the heat chamber for the time specified by the documentation. In this case, the output signal N 3 EFM corresponds to the zero shift of the flux gate at one limiting temperature. Next, the values of the output signals of the EFM N d3 = N crd + N 3 and N d4 = N crd -N 3 are calculated, reduced to its operation at the limiting value of B max and the zero shift of the flux gate at the first limiting temperature. Then compare the value of N d3 with the specified documentation tolerance G 1 . If N e3 ≥G 1 diagnosis was stopped and the flux gate to give a detailed study. If N d3 <G 1 compare N d4 with the specified documentation tolerance G 2 . If N 2 e4 ≤G diagnosis is stopped and the flux gate to give a detailed study. In the case of N d4 > G 2 , the second limiting temperature of a different sign is set in the heat chamber, the flux gate is kept in the magnetic screen in the heat chamber for the time specified by the documentation. In this case, the output signal N 4 EFM corresponds to the zero shift of the flux gate at a different limiting temperature. Next, the values of the EFM output signals N d5 = N crd + N 4 and N d6 = N crd -N 4 are calculated, reduced to its operation at the limiting value B max and the shift of the flux gate zero at the second limiting temperature (for example, of a different sign). Then compare the value of N d5 with the specified documentation tolerance G 1 . If N D5 ≥G 1 diagnosis was stopped and the flux gate to give a detailed study. If N d5 <G 1 compare N d6 with the specified documentation tolerance G 2 . If N d6 ≤G 2, the diagnostics are stopped and the flux gate is returned for detailed research, if N d6 > G 2 the flux gate is transferred to operation. Technical result

Техническим результатом способа определения допустимости использования феррозонда в магнитометре является упрощение РМ вследствие устранения дорогостоящего прецизионного привода и расширение функциональных возможностей за счет введения процедуры диагностики при воздействии предельных температур на феррозонд. Также упрощается процедура определения возможности использования феррозонда в ЭЧМ за счет сокращения количества измерений. Дополнительным положительным эффектом является оптимизация времени диагностики феррозонда в случае его некондиционности, выявляемой на каждом этапе. Например, при выявлении некондиционности на этапе диагностики феррозонда в НКУ нет необходимости в его дальнейшей проверке при длительных температурных испытаниях.The technical result of the method for determining the admissibility of using a fluxgate in a magnetometer is to simplify the RM due to the elimination of an expensive precision drive and expand the functionality by introducing a diagnostic procedure when the fluxgate is exposed to extreme temperatures. The procedure for determining the possibility of using a flux gate in an EFM is also simplified by reducing the number of measurements. An additional positive effect is the optimization of the flux gate diagnostics time in the event of its non-conformance, detected at each stage. For example, if an out-of-standard condition is detected at the stage of flux gate diagnostics in a low voltage switchgear, there is no need for its further verification during prolonged temperature tests.

Источники информацииInformation sources

1. ДАТЧИК ФЕРРОЗОНДОВЫЙ ДФ-002 Инструкция по контролю параметров ИНАЯ.411511.002 И22, Санкт-Петербург, 2018 г.1. FERROSOND SENSOR DF-002 Instructions for monitoring parameters OTHER.411511.002 I22, St. Petersburg, 2018

2. Магнитометр аналоговый МА-5 Технические условия КМИВ.411172.004 ТУ, г. Раменское, 2000 г.2. Analog magnetometer MA-5 Technical conditions KMIV.411172.004 TU, Ramenskoe, 2000

3. Пат. №2433421 RU. Способ определения параметров градуировочной характеристики магнитометра / Г. Соборов, А. Схоменко. М.: ОАО «Раменское приборостроительное конструкторское бюро», 2011.3. Pat. No. 2433421 RU. Method for determining the parameters of the calibration characteristics of the magnetometer / G. Soborov, A. Skhomenko. M .: JSC "Ramenskoye instrument-making design bureau", 2011.

4. Коловертнов Г. Развитие теории, программно-аппаратные средства и алгоритмическая коррекция погрешностей иклинометрических и термоманометрических скважинных систем: дис. … докт. техн. наук / Ижевск, 2004.4. Kolovertnov G. Development of the theory, software and hardware and algorithmic correction of errors iklinometricheskikh and thermomanometric borehole systems: dis. ... doct. tech. Sciences / Izhevsk, 2004.

5. Афанасьев Ю. Феррозондовые приборы Л.: Энергоатомиздат, 1986.5. Afanasyev Yu. Ferroprobe devices L .: Energoatomizdat, 1986.

Claims (3)

1. Способ определения допустимости использования феррозонда в магнитометре, состоящий в том, что измеряют эталонным магнитометром максимальное по модулю сигнала значение проекции вектора магнитного поля Земли (МПЗ) на рабочую плоскость, устанавливают феррозонд на рабочую плоскость с магниточувствительной осью феррозонда параллельно этой плоскости, обмотки феррозонда соединяют с электронной частью магнитометра (ЭЧМ), подают напряжение питания на ЭЧМ, контролируют величину выходного сигнала ЭЧМ, вращают феррозонд вокруг перпендикуляра к рабочей плоскости до получения первого максимального значения выходного сигнала N1 ЭЧМ, запоминают значение N1, поворачивают феррозонд на 180° вокруг перпендикуляра к рабочей плоскости до получения второго максимального значения выходного сигнала N2 ЭЧМ, запоминают значение N2, отличающийся тем, что с целью упрощения рабочего места (РМ), процедуры диагностики феррозонда и расширения функциональных возможностей в качестве рабочей плоскости используют горизонтальную или вертикальную поверхность на РМ диагностики, запоминают максимальное значение модуля проекции вектора индукции МПЗ Впр на эту рабочую плоскость, измеренной эталонным магнитометром, вычисляют коэффициент Кд=Bmax/Впр, где Bmax - рабочий диапазон ЭЧМ по документации, запоминают значение Кд, вычисляют среднее значение Ncp=(N1+N2)/2 и среднее значение Nсрд=Кд⋅Ncp, вычисляют значения Nд1=Nсрд+Nсм и Nд2=Nсрд-Nсм, где Nсм вычисляют по формуле Nсм=|N1-N2|/2 или определяют путем измерения значения выходного сигнала ЭЧМ при размещении феррозонда в магнитном экране, сравнивают значение Nд1 с заданным документацией допуском G1, если Nд1≥G1, диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования, если Nд1<G1, сравнивают значение с заданным документацией допуском G2<G1, если Nд2≤G2, диагностику прекращают и феррозонд передают для детального исследования, если Nд2>G2, феррозонд (соединенный с ЭЧМ, находящимся в нормальных климатических условиях) устанавливают в магнитный экран, магнитный экран с феррозондом устанавливают в термокамеру, устанавливают в термокамере предельную температуру одного знака, выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время, измеряют величину N3 выходного сигнала ЭЧМ, запоминают значение N3 выходного сигнала ЭЧМ, вычисляют Nд3=Nсрд+N3 и Nд4=Nсрд-N3, сравнивают значение Nд3 с заданным документацией допуском G1, если Nд3≥G1, диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если Nд3<G1, сравнивают Nд4 с заданным документацией допуском G2, если Nд4≤G2, диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если Nд4>G2, устанавливают в термокамере вторую предельную температуру (например, другого знака), выдерживают феррозонд в магнитном экране в термокамере заданное документацией время, измеряют величину N4 выходного сигнала ЭЧМ, запоминают значение N4 выходного сигнала ЭЧМ, вычисляют Nд5=Nсрд+N4 и Nд6=Nсрд-N4, сравнивают значение Nд5 с заданным документацией допуском G1, если Nд5≥G1, диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если Nд5<G1, сравнивают Nд6 с заданным документацией допуском G2, если Nд6≤G2, диагностику прекращают и феррозонд отдают для детального исследования, если Nд6>G2, феррозонд передают в эксплуатацию.1. A method for determining the admissibility of using a fluxgate in a magnetometer, which consists in measuring with a reference magnetometer the maximum in signal magnitude value of the projection of the Earth's magnetic field (EMF) on the working plane, installing the fluxgate on the working plane with the magnetosensitive axis of the fluxgate parallel to this plane, winding the fluxgate connected to the electronic part of the magnetometer (EFM), supply voltage to the EFM, control the magnitude of the EFM output signal, rotate the flux gate around the perpendicular to the working plane until the first maximum value of the EFM output signal N 1 is obtained, store the value of N 1 , rotate the flux gate 180 ° around perpendicular to the working plane until the second maximum value of the output signal N 2 EFM is obtained, the value of N 2 is stored, characterized in that, in order to simplify the workplace (RM), the flux gate diagnostics procedure and expand the functionality, the working plane is used as a horizontal or vertical surface on the RM diagnostics, the maximum value of the modulus of the projection of the magnetic field induction vector V pr on this working plane, measured with a reference magnetometer, is calculated, the coefficient K d = B max / V pr , where B max is the operating range of the EFM according to the documentation, the value is stored K d was calculated average value N cp = (N 1 + N 2) / 2 and the average value of N avg = K d ⋅N cp, calculate values e1 = N N + N avg cm and d2 = N -N N avg cm cm where N is calculated by the formula N cm = | N 1 -N 2 | / 2, or determined by measuring the output values of the EFM signal when placed in a magnetic ferroprobe screen g1 value N is compared with a predetermined tolerance documentation G 1 if N e1 ≥G 1 , diagnostics are stopped and the flux gate is transferred for detailed investigation, if N q1 <G 1 , the value is compared with the specified documentation tolerance G 2 <G 1 , if N q2 ≤G 2 , diagnostics are stopped and the flux gate is transferred for detailed investigation, if N q2 > G 2 , the flux gate (connected to the EFM, finding schimsya under normal climatic conditions) placed in the magnetic shield, the magnetic shield with ferroprobes placed in the heat chamber is installed in a heating cabinet temperature limit of one sign stand flux gate in the magnetic shield in the heat chamber predetermined documentation time measured value N 3 EFM output signal, storing the value of N 3 output signal EFM, N calculated q3 = N avg + N 3 and N = N avg e4 -N 3, N q3 value is compared with a predetermined tolerance documentation G 1 if N q3 ≥G 1, diagnosis is stopped and the flux gate is given for detailed examination, if q3 N <G 1, N e4 compared with a predetermined tolerance documents G 2 if N e4 ≤G 2, diagnosis is stopped and the flux gate is given for detailed study if N e4> G 2 is set in the second heat chamber temperature limit (e.g., another sign), hold the flux gate in a magnetic screen in a heat chamber for the time specified by the documentation, measure the value of N 4 of the EFM output signal, store the value of N 4 output Nogo EFM signal is calculated D5 N avg = N + N 4 and N = N avg d6 -N 4, N D5 value is compared with a predetermined tolerance documentation G 1 if N D5 ≥G 1, diagnosis is stopped and the flux gate is given for detailed examination, if N d5 <G 1 , compare N d6 with the specified documentation tolerance G 2 , if N d6 ≤G 2 , the diagnostics are stopped and the flux gate is returned for detailed research, if N d6 > G 2 , the flux gate is transferred to operation. 2. Способ определения допустимости использования феррозонда в магнитометре по п. 1, отличающийся тем, что при исполнении ЭЧМ на базе микроконтроллера в качестве выходного сигнала ЭЧМ используют значение кода цифроаналогового преобразователя, который включают в цепь обратной связи ЭЧМ.2. A method for determining the admissibility of using a fluxgate in a magnetometer according to claim 1, characterized in that when the EFM is executed on the basis of a microcontroller, the value of the code of a digital-to-analog converter is used as the EFM output signal, which is included in the EFM feedback circuit. 3. Способ определения допустимости использования феррозонда в магнитометре по п. 1, отличающийся тем, что при исполнении ЭЧМ на основе аналоговой техники в качестве выходного сигнала ЭЧМ используют значение модуля аналогового напряжения его формирователя в цепи обратной связи ЭЧМ.3. A method for determining the admissibility of using a fluxgate in a magnetometer according to claim 1, characterized in that when performing an EFM based on analog technology, the value of the analog voltage module of its generator in the EFM feedback circuit is used as the EFM output signal.
RU2020129847A 2020-09-09 2020-09-09 Method for determining admissibility of using fluxgate in magnetometer RU2749303C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129847A RU2749303C1 (en) 2020-09-09 2020-09-09 Method for determining admissibility of using fluxgate in magnetometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129847A RU2749303C1 (en) 2020-09-09 2020-09-09 Method for determining admissibility of using fluxgate in magnetometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2749303C1 true RU2749303C1 (en) 2021-06-08

Family

ID=76301278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020129847A RU2749303C1 (en) 2020-09-09 2020-09-09 Method for determining admissibility of using fluxgate in magnetometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2749303C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6130534A (en) * 1998-03-10 2000-10-10 Chung Shan Institute Of Science And Technology Method of calibrating a three-axis magnetometer
RU2386141C1 (en) * 2008-07-04 2010-04-10 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Method of determining parametres of calibration characteristics of magnetometre
RU2433421C1 (en) * 2010-05-28 2011-11-10 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Method of determining magnetometer calibration curve parameters
WO2014134710A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-12 Trusted Positioning Inc. Method and apparatus for fast magnetometer calibration

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6130534A (en) * 1998-03-10 2000-10-10 Chung Shan Institute Of Science And Technology Method of calibrating a three-axis magnetometer
RU2386141C1 (en) * 2008-07-04 2010-04-10 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Method of determining parametres of calibration characteristics of magnetometre
RU2433421C1 (en) * 2010-05-28 2011-11-10 Открытое акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" Method of determining magnetometer calibration curve parameters
WO2014134710A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-12 Trusted Positioning Inc. Method and apparatus for fast magnetometer calibration

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Turgel Digital wattmeter using a sampling method
Mohns et al. An AC current transformer standard measuring system for power frequencies
Bosco et al. Phase comparison of high-current shunts up to 100 kHz
Delle Femine et al. Power-quality monitoring instrument with FPGA transducer compensation
CN112881959A (en) Gradient eddy current compensation method and system for magnetic resonance imaging
Drung et al. Aspects of application and calibration of a binary compensation unit for cryogenic current comparator setups
CN112086212A (en) Reactivity instrument offline calibration test method and system
RU2749303C1 (en) Method for determining admissibility of using fluxgate in magnetometer
RU2381513C1 (en) Method of testing attachement insulation resistance in direct current mains with isolated neutral, device for implementation thereof and differential sensor therefor
Ang et al. Measurement of AC loss and magnetic field during ramps in the LHC model dipoles
US3759083A (en) Sensing element response time measuring system
US20230012335A1 (en) Calibration of rogowski sensor
US20200049744A1 (en) Apparatus and method for determining a power value of a target
RU2723153C1 (en) Method of controlling magnetic field conversion characteristic by ferroprobe
Nogiec et al. Designing a magnetic measurement data acquisition and control system with reuse in mind: A rotating coil system example
RU2724314C1 (en) Method to control the ferroprobe conversion characteristic
RU2723154C1 (en) Method of production control of ferroprobe conversion characteristic
RU2687170C1 (en) Method for determining a characteristic of a ferroprobe during temperature tests
Brown et al. The enhanced performance of the DCC current comparator using AccuBridge® technology
So et al. A new current-comparator-based high-voltage low-power-factor wattmeter
US11333690B2 (en) Current measurement compensation for harmonics
Kirillov et al. A modern data measurement system to study and test thermionic heat to electricity converters
Olsen et al. Determination of the Gyromagnetic Ratio of the Proton γ P’
Arseneau et al. A new transfer device for the NRC travelling standard program
Munir et al. Development of Automatic Calibration System for Solid-State DC Voltage Standards and Its Validation