RU7512U1 - DIGITAL FERROSENDER MAGNETOMETER - Google Patents
DIGITAL FERROSENDER MAGNETOMETER Download PDFInfo
- Publication number
- RU7512U1 RU7512U1 RU97113131/20U RU97113131U RU7512U1 RU 7512 U1 RU7512 U1 RU 7512U1 RU 97113131/20 U RU97113131/20 U RU 97113131/20U RU 97113131 U RU97113131 U RU 97113131U RU 7512 U1 RU7512 U1 RU 7512U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- source
- output
- input
- digital
- field
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
Цифровой феррозондовый магнитометр.Digital fluxgate magnetometer.
Полезная модель относится к магнитным измерениям, в частности к феррозондовым магнитометрам.The utility model relates to magnetic measurements, in particular to fluxgate magnetometers.
Известны зарубежные и отечественные устройства аналогичного назначения: мультиплексная управляющая схема с полосовым фильтром для феррозонда 1, цифровой феррозондовый магнитометр 2. Данные магнитометры содержат феррозонд с компенсационной обмоткой, аналоговый преобразователь, пороговые устройства, аналогово-цифровой преобразователь, цифровой источник компенсирующего поля, вычислительный блок.Foreign and domestic devices of a similar purpose are known: a multiplex control circuit with a band-pass filter for a flux gate 1, a digital flux gate magnetometer 2. These magnetometers contain a flux gate with a compensation winding, an analog converter, threshold devices, an analog-to-digital converter, a digital source of a compensating field, and a computing unit.
, Недостатком известных магнитометров является низкая точность измерений из-за отсутствия калибровки прибора.A disadvantage of the known magnetometers is the low accuracy of the measurements due to the lack of calibration of the device.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является цифровой феррозондовый магнитометр 2. Данное устройство содержит феррозонд с компенсационной обмоткой, аналоговый преобразователь, пороговый элемент, дискриминатор знака, источник компенсирующего поля, аналого-цифровой преобразователь и вычислительный блок.The closest in technical essence to the claimed device is a digital flux-gate magnetometer 2. This device contains a flux-gate with a compensation winding, an analog transducer, a threshold element, a sign discriminator, a source of a compensating field, an analog-to-digital converter, and a computing unit.
Недостатком прототипа является то, что при изменении условий работы магнитометра, например, при измененрш температуры окружающей среды коэффициент преобразования основного канала магнитометра (феррозонд - аналоговый преобразователь - аналого-цифровой преобразователь) может меняться, что приводит к появлению опшбки в измерении напряженности магнитного поля.The disadvantage of the prototype is that when the working conditions of the magnetometer change, for example, when the ambient temperature changes, the conversion coefficient of the main channel of the magnetometer (flux gate - analog converter - analog-to-digital converter) can change, which leads to an error in measuring the magnetic field strength.
Решаемая техническая задача состоит в повышении точности измерения путем вьгаисления коэффициента преобразования основного канала магнитометра.The technical problem to be solved is to increase the measurement accuracy by calculating the conversion coefficient of the main channel of the magnetometer.
Поставленная задача решается следующим образом. В цифровой феррозондовый магнитометр, содержащий феррозонд с компенсационной обмоткой, подключенной к первому выходу источника компенсирующего поля и ко входу аналогового преобразователя, выход которого подключен ко входам порогового элемента, дискриминатора знака и аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, дополнительно введен источник эталонного поля, а вычислительный блок представляет собой контроллер, выполненный на базе однокристальной микро-ЭВМ. При этом второй и третий входы контроллера подключены соответственно к выходам порогового элемента и дискриминатора знака, а первый и второй выходы контроллера подключены к первому входу источника компенсирующего поля и входу источника эталонного поля, выход которого соединен со вторым входом источника компенсирующего поля.The problem is solved as follows. In a digital fluxgate magnetometer containing a fluxgate with a compensation winding connected to the first output of the compensating field source and to the input of an analog converter, the output of which is connected to the inputs of a threshold element, a sign discriminator and an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the first input of the computing unit, the source of the reference field is introduced, and the computing unit is a controller made on the basis of a single-chip microcomputer. In this case, the second and third inputs of the controller are connected respectively to the outputs of the threshold element and the sign discriminator, and the first and second outputs of the controller are connected to the first input of the source of the compensating field and the input of the source of the reference field, the output of which is connected to the second input of the source of the compensating field.
Введение в цифровой феррозондовый магнитометр источнрн&атэпалшшюгв поля иIntroduction to digital fluxgate magnetometer source and field measurements
, ,
выполнение контроллера на базе однокристальной микро-ЭВМшозволяет коьпроллеруexecution of a controller based on a single-chip microcomputer allows the controller
путем включения и выключения источника эталонного поля по команде пользователя или периодически, определять коэффициент преобразования и затем при вычислении напряженности магнитного поля учитывать изменение коэффициента преобразования.by turning the source of the reference field on and off at the command of the user or periodically, determine the conversion coefficient and then, when calculating the magnetic field strength, take into account the change in the conversion coefficient.
М1СИ G 01 R 33/02M1SI G 01 R 33/02
Полезная модель поясняется следующим образом. На фиг. изображена структурная схема цифрового феррозондового магнитометра.A utility model is illustrated as follows. In FIG. The block diagram of a digital fluxgate magnetometer is shown.
Цифровой феррозондовый магнитометр (см. фиг.) содержит последовательно соединенные феррозонд(1) с компенсационной обмоткой, подключенный к выходу источника компенсирующего поля(5) и входу аналогового преобразователя(2), выход которого одновременно подключен ко входу порогового элемента(З), дискриминатора знака(4) и входу аналого-цифрового преобразователя(б), цифровой выход последнего соединен с первым входом контроллера(7), второй и третий входы которого подключены соответственно к выходам порогового элемента(З) и дискриминатора знака(4), а первый и второй выходы - к первому входу источника компенсирующего поля(5) и входу источника эталонного поля(8), выход последнего соединен со вторым входом источника компенсирующего поля(5).A digital fluxgate magnetometer (see Fig.) Contains a series-connected fluxgate (1) with a compensation winding connected to the output of the compensating field source (5) and the input of the analog transducer (2), the output of which is simultaneously connected to the input of the threshold element (3), discriminator sign (4) and the input of the analog-to-digital converter (b), the digital output of the latter is connected to the first input of the controller (7), the second and third inputs of which are connected respectively to the outputs of the threshold element (3) and the sign discriminator (4), and the first and second outputs - to the first input of the source of the compensating field (5) and the input of the source of the reference field (8), the output of the latter is connected to the second input of the source of the compensating field (5).
Цифровой феррозондовый магнитометр работает следующим образом. Выходное напряжение феррозонда(1), содержащее полезный сигнал и сигнал помехи, подается на вход аналогового преобразователя(2), в котором осуществляется выделение полезного сигнала в виде напряжения второй гармоники частоты возбуждения феррозонда(1) и затем преобразование этого сигнала в напряжение постоянного тока.Digital fluxgate magnetometer works as follows. The output voltage of the flux gate (1), containing the useful signal and the interference signal, is fed to the input of the analog converter (2), in which the useful signal is extracted as the second harmonic voltage of the excitation frequency of the flux gate (1) and then the signal is converted to DC voltage.
Если амплитуда сигнала на выходе аналогового преобразователя(2) превыщает порог срабатывания порогового элемента(З), то контроллер(7), который анализирует состояние выходов порогового элемента(З) и дискриминатора знака(4), формирует код (NHKR) подаваемый на вход источника компенсирующего поля(5), определяемый по формулам:If the signal amplitude at the output of the analog converter (2) exceeds the threshold of the threshold element (3), then the controller (7), which analyzes the state of the outputs of the threshold element (3) and the sign discriminator (4), generates a code (NHKR) supplied to the source input compensating field (5), determined by the formulas:
(),(жя)м+1 (), (w) m + 1
если знак сигнала на выходе аналогового преобразователя положительныйif the signal sign at the output of the analog converter is positive
( ИКП )i ( ИКП )i-l (ICP) i (ICP) i-l
если знак сигнала на выходе аналогового преобразователя (2) отрицательный,if the sign of the signal at the output of the analog converter (2) is negative,
где i - номер цикла анализа сигналов;where i is the signal analysis cycle number;
(икп)/- ОД подаваемый контроллером(7) в регистр источника компенсирующего поля(5) в предыдущем цикле анализа сигналов на выходе порогового элемента(З) и дискриминатора знака(4).(IKP) / - OD supplied by the controller (7) to the source register of the compensating field (5) in the previous signal analysis cycle at the output of the threshold element (3) and the sign discriminator (4).
Направление компенсрфующего поля определяется знаком числа ( )The direction of the compensating field is determined by the sign of the number ()
В результате с выхода источника компенсирующего поля(5) в обмотку компенсации подается ток, который создает компенсирующее поле в феррозонде(1), действие которого приводит к тому, что сигнал на выходе аналогового цреобразователя(2) устанавливается в заданных пределах.As a result, a current is supplied from the output of the source of the compensating field (5) to the compensation winding, which creates a compensating field in the flux gate (1), the action of which leads to the fact that the signal at the output of the analog converter (2) is set within the specified limits.
При этом условии контроллер(7) принимает код числа (Ni) с выхода аналогоцифрового преобразователя(б) и с учетом , а также знаков NI и , проводит вычисления, результат которого соответствует напряженности магнитного поля.Under this condition, the controller (7) receives the code of the number (Ni) from the output of the analog-to-digital converter (b) and, taking into account, as well as the signs NI and, performs calculations, the result of which corresponds to the magnetic field strength.
Контроллер(7) определяет также коэффициент передачи (Кп) основного канала магнитометра путем включения источника эталонного поля(8), устанавливая сигнал(и) на своем втором выходе.The controller (7) also determines the transfer coefficient (Kp) of the main channel of the magnetometer by turning on the source of the reference field (8), setting the signal (s) at its second output.
Сигнал с выхода источника эталонного поля(8) поступает на второй вход источника компенсирующего поля(5), где суммируется с компенсационным током, подаваемым в обмотку компенсации феррозонда(1).The signal from the output of the source of the reference field (8) is fed to the second input of the source of the compensating field (5), where it is summed with the compensation current supplied to the compensation winding of the flux gate (1).
преобразователя(2) сигнал, амплитуда которого приблизительно равна половине значения порога порогового элемента(З).Converter (2) a signal whose amplitude is approximately equal to half the threshold value of the threshold element (3).
Выведем формулу, по которой контроллер будет определять Кд.We derive the formula by which the controller will determine the CD.
при (источник эталонного поля (8) выключен) получаем:when (the source of the reference field (8) is off) we get:
изм п - икп ,(1)ism p - ikp, (1)
где Низм - внешнее магнитное поле;where Nism is an external magnetic field;
NI - число со знаком на выходе аналого-пифрового преобразователя; N икп - число со знаком на входе источника компенсирующего поля; Кпиш - коэффициент преобразования источника компенсирующегоNI is the signed number at the output of the analog-to-digital converter; N ICP is the signed number at the input of the compensating field source; Kpish - the coefficient of conversion of the source of compensating
Затем устанавливается , в результате на феррозонд(1) дополнительно действует эталонное поле (Нэ), направление которого совпадает с направлением компенсационного поля, поэтому контроллер(7) проверяет не превышает ли сигнал на выходе аналогового преобразователя(2) порога срабатывания порогового элемента(3). В противном случае контроллер(7) устанавливает на входе источника компенсирующего поля(5) число на единицу меньще и вновь задает значение разряда , чтобы получить значения NI и Кикп- Таким образом, контроллер(7) добивается того, чтобы число (N икп) на входе источника компенсирующего поля(5) не менялось при и .Then it is established, as a result, the reference field (Ne) additionally acts on the flux gate (1), the direction of which coincides with the direction of the compensation field, so the controller (7) checks whether the signal at the output of the analog converter (2) exceeds the threshold of the threshold element (3) . Otherwise, the controller (7) sets at the input of the source of the compensating field (5) the number is one less and sets the discharge value again to get the NI and Kikp values. Thus, the controller (7) ensures that the number (N Ukp) is the input of the source of the compensating field (5) did not change at and.
В результате при As a result, when
±Яэ +Я Kjj -TV, +К -Nmn,(2)± Ya + I Kjj -TV, + K -Nmn, (2)
где N - число со знаком на выходе аналого-цифрового преобразователя. В итоге на основании формул (1) и (2) получаем :where N is the signed number at the output of the analog-to-digital converter. As a result, on the basis of formulas (1) and (2) we obtain:
Данный алгоритм действует только при измерении постоянных или медленноменяющихся магнитных полей. This algorithm is only valid for measuring constant or slowly changing magnetic fields.
Изготовлен опытный образец цифрового феррозондового магнитометра, в котором контроллер выполнен на базе одно1фистальной микро-ЭВМ К1830ВЕ31.A prototype of a digital flux-gate magnetometer was made, in which the controller is based on a single-leaf K1830BE31 microcomputer.
Литература:Literature:
1.Патент США №4677754, Ю1.О01КЗЗ/02, 1984.1.U.S. Patent No. 4677754, U1.O01KZZ / 02, 1984.
Мультиплексная управляющая схема с полосовым фильтром для феррозопда.Multiplex control circuit with a bandpass filter for a ferrozop.
2.А.С. СССР №842657, кл.О01КЗЗ/02, 1979, опубликовано в Бюллетене изобретений №24, 1981г.2.A.S. USSR No. 842657, class O01KZZ / 02, 1979, published in the Bulletin of inventions No. 24, 1981.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97113131/20U RU7512U1 (en) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | DIGITAL FERROSENDER MAGNETOMETER |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97113131/20U RU7512U1 (en) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | DIGITAL FERROSENDER MAGNETOMETER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU7512U1 true RU7512U1 (en) | 1998-08-16 |
Family
ID=35865587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97113131/20U RU7512U1 (en) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | DIGITAL FERROSENDER MAGNETOMETER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU7512U1 (en) |
-
1997
- 1997-08-05 RU RU97113131/20U patent/RU7512U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4210022A (en) | Method for the inductive measurement of fluid flow | |
RU7512U1 (en) | DIGITAL FERROSENDER MAGNETOMETER | |
GB2023891A (en) | Magnetic field detection arrangement for a motor e.g. in an electronic timepiece | |
CN113359202B (en) | Fluxgate excitation signal generation method and fluxgate excitation circuit based on single chip microcomputer | |
SU1004924A2 (en) | Device for measuring constant magnetic field strength | |
SU721783A1 (en) | Digital ferroprobe magnetometer | |
SU757992A1 (en) | Automatic variable potential meter | |
RU1809394C (en) | Device for measuring harmonic signal frequency | |
SU1531040A1 (en) | Magnetic measurement transducer | |
SU834622A1 (en) | Magnetometer | |
SU879519A1 (en) | Magnetic induction digital meter | |
SU1302223A1 (en) | Digital magnetometer | |
SU913289A1 (en) | Magnetometer | |
SU783727A2 (en) | Digital meter of variable magnetic induction | |
SU506812A1 (en) | Actual variable voltage to constant voltage converter | |
RU30835U1 (en) | Magnetometer device | |
GB2079951A (en) | Averaging temperature differences between reference and ambient temperatures | |
SU603119A1 (en) | Multichannel converter for strain gauges | |
SU1458862A1 (en) | A.c. voltage stabilizer | |
SU1011123A1 (en) | Device for detecting acupuncture points | |
SU1674028A1 (en) | Device for measurements of magnetic field strength | |
SU617742A1 (en) | Detachable magnetic modulator | |
SU1394183A1 (en) | Magnetic induction measure | |
SU1437792A1 (en) | Power measuring device | |
SU758021A1 (en) | Induction magnetometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20040806 |