SU1078368A1

SU1078368A1 - Device for measuring magnetic fields

Info

Publication number: SU1078368A1
Application number: SU823531195A
Authority: SU
Inventors: Виктор Павлович Короткий
Original assignee: Институт электроники АН БССР
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1984-03-07

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ-, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждени и магнитомодул ционный преобразователь в виде пермаллоевого стержн с намотанными поверх его обмоткой возбуждени и сигнальной обмоткой, а также резонансный усилитель , детектор и измерительный прибор , отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений , в него введены лини задержки и сумматор, первый вход которого соединен с выходом линии задержки, второй вход - с сигнальной обмоткой, подключенной к входу линии задержки, а выход сумматора подключен к входу резонансного усилител . (Л cz оо оо 05 ооA DEVICE FOR MEASURING A MAGNETIC FIELD - containing a series connected excitation generator and a magnetic modulation transducer in the form of a permalloy rod with an excitation winding and signal winding wound over it, as well as a resonant amplifier, detector and measuring device, characterized by the fact , a delay line and an adder are entered in it, the first input of which is connected to the output of the delay line, the second input - to the signal winding connected to the input of the line rzhki, and the output of the adder is connected to the input of the resonant amplifier. (L cz oo oo 05 oo

Description

Изобретение относитс к иэмери тельной технике и служит дл преобразовани магнитных полей в элект рический сигнал, может быть использовано дл магнитных измерений в геофизике, дефектоскопии и других област х науки и техники.The invention relates to an experimental technique and serves to convert magnetic fields into an electric signal, and can be used for magnetic measurements in geophysics, flaw detection, and other fields of science and technology.

Известен феррозондовый магнитометр с выделением полезного сигнала на второй гармонике частоты возбуждени , в котором дл получени сигнала используетс двухэлементный феррозонд, содержащий два идентичны стержневых сердечника, каждый из которых помещен в идентичные катушки, оси которых расположены параллельно друг относительно друга. Катушки соединены последовательно и подключены к генератору возбуждени , поверх катушек нанесена сигнальна обмотка , подключенна к входу усилител , настроенного на вторую гармонику частоты возбуждени . Выход резонансного усилител подключен к детектору, который соединен с измерительным прибором C.lJ.A fluxgate magnetometer is known with the extraction of a useful signal at the second harmonic of the excitation frequency, in which a two-element ferrosonde probe is used to receive the signal, which contains two identical core cores, each of which is placed in identical coils, the axes of which are parallel to each other. The coils are connected in series and connected to the excitation generator, a signal winding is applied over the coils, which is connected to the input of an amplifier tuned to the second harmonic of the excitation frequency. The output of the resonant amplifier is connected to the detector, which is connected to the measuring instrument C.lJ.

Недостатком его вл етс низка точность измерений, обусловленна сложностью подбора двух идентичных еердечникрв и расположени их параллель .но друг относительно друга.Its disadvantage is the low accuracy of measurements, due to the difficulty of selecting two identical cores and their arrangement parallel to each other.

Известен феррозондовый магнитометр , содержащий магнитомодул торный преобразователь, в котором шзпользуетс одноэлементный феррозонд содержащий один пермаллоевый стержень , помещенный в катушку, подключенную к генератору возбуждени . Поверх катушки размещена сигнальна обмотка, подключенна к входу реIзонансного (избирательного) усилител , Нс1строенного на вторую гармонику генератора возбуждени . Зыход усилител соединен с детекторЪм, подключенным к измерительному прибору 2..A fluxgate magnetometer is known, which contains a magnetically modulated transducer, in which a single-element ferrosonde is used which contains one permalloy rod placed in a coil connected to an excitation generator. A signal winding is placed on top of the coil, connected to the input of a resonant (selective) amplifier, Hc1 built to the second harmonic of the excitation generator. The amplifier output is connected to a detector connected to measuring instrument 2 ..

Недостатками известного устройства вл ютс низка точность, обусловленна необходимостью выделени сигнала второй гармоники на фоне нечетных гйрмоник, в частности 1-й и 3-й, вл ющихс помехой, а также применение сложных избирательных усилителей.The disadvantages of the known device are low accuracy, due to the need to isolate the second harmonic signal against the background of odd harmonics, in particular the 1st and 3rd, which interfere, as well as the use of complex selective amplifiers.

Целью изобретени вл етс повыдыение точности ,измерений.The aim of the invention is to increase accuracy, measurement.

Поставленна цель достигаетс тем , что в устройство дл измерени магнитных полей, содержащее последовательно соединенные генератор возбужденит и магнитомодул ционный преобразователь в виде пермаллоевого .стержн с намотанными поверх его обмоткой возбуждени и сигнальной об /1откой, а также резонансный усилитель , детектор и измерительный прибор, введена лини згщержки-и .сумматор, первый вход которогоThis goal is achieved in that a device for measuring magnetic fields, containing a series-connected generator, is excited by a magnetic modulation converter in the form of a permalloy rod with wound over it and an excitation winding and signal circuit, as well as a resonant amplifier, detector and measuring device. overhead line and accumulator, the first input of which

Ьоединен с выходом линии задержки, второй вход - с сигнальной обмоткой, подключенной к входу линии задержки, а выход сумматора подключен к входу резонансного усилител .Connect the output of the delay line, the second input with the signal winding connected to the input of the delay line, and the output of the adder connected to the input of the resonant amplifier.

На фиг. 1 приведена принципиальна электрическа схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.FIG. 1 shows a circuit diagram of the device; in fig. 2 - timing diagrams for the operation of the device.

Устройство (фиг.1) состоит изThe device (figure 1) consists of

последовательно соединенных генератора 1 возбуждени , магнитомодул ционного преобразовател 2, линии 3 задержки, сумматора 4, резонансного усилител 5, детектора 6 и изме5 рительного прибора 7. Второй вход сумматора 4 соединен с входом линии 3 задержки.serially connected excitation generator 1, magnetic modulation converter 2, delay line 3, adder 4, resonant amplifier 5, detector 6 and measuring device 7. The second input of adder 4 is connected to the input of delay line 3.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

0 Генератор 1 возбуждени периодически перемагничивает сердечник магнитомодул ционного преобразовател 2. Сигнал с обмотки магнитомодул ционного преобразовател 2 поступа5 ет на первый вход сумматора 4 через линию 3 задержки. Этот же сигнал поступает на второй вход сумматора 4. В результате на выходе сумматора сигнал содержит только четные гармоники частоты возбуждени . Втора гармоника, используема обычно дл получени информации об измер емом поле, выдел етс резонансным усилителем 5, включенном на выходе сумматора 4. С выхода резонансного0 The excitation generator 1 periodically re-magnetizes the core of the magnetic modulation converter 2. The signal from the winding of the magnetic modulation converter 2 enters the first input of the adder 4 via the delay line 3. The same signal is fed to the second input of the adder 4. As a result, the signal at the output of the adder contains only even harmonics of the excitation frequency. The second harmonic, usually used to obtain information about the field being measured, is extracted by a resonant amplifier 5 connected at the output of the adder 4. From the output of the resonant

5 усилител 5 сигнал поступает на детектор б и измерительный прибор 7.5 amplifier 5, the signal is fed to the detector b and the measuring device 7.

При нулевом измер емом поле Н и синусоидальном поле возбуждени (фиг.2а), образуемом в катушке воз0 буждени магнитомодул ционного преобразовател 2 генератором 1 возбуждени , в соответствии с зависимостью В сердечника от пол Н (фиг.26) зависимость индукции сердечника В отWith a zero measured field H and a sinusoidal field of excitation (Fig. 2a) formed in the excitation coil of the magnetic modulation converter 2 by the excitation generator 1, in accordance with the dependence of core B on field H (Fig. 26), the dependence of core induction B on

5 времени имеет вид, изображенный на фиг.2в пунктирной линией. Зависимость индукции от времени симметрична относительно оси абсцисс, и соответственно симметрична ртносиQ тельно оси абсцисс и функци- .е (ЭДС) в обмотке, (фиг.2г). При таком виде симметрии функци содержит лишь нечетные гармоники. При действии пол HO симметри нарушаетс (фиг.2д. ЭДС (е) сигнальной обмотки при5 time has the form shown in figv in dotted line. The dependence of induction on time is symmetric with respect to the abscissa axis, and, accordingly, is symmetrical with respect to the abscissa axis and function (EMF) in the winding (fig.2d). With this kind of symmetry, the function contains only odd harmonics. Under the action of the field, the HO symmetry is broken (Fig. 2e. The EMF (e) of the signal winding at

этом содержит четные и нечетные гармоники . Задержанный на полпериода пол возбуждени сигнал 62 на выходе линии 3 задержки (фиг.2ж) и сигнал е- с сигнальной обмотки складываетс This contains even and odd harmonics. The excitation field 62 delayed by a half-period on the output of the delay line 3 (Fig. 2g) and the signal e from the signal winding are added

0 на выходе сумматора 4, в результате образуетс сигнал е (фиг.2к), содержащий только четные гармоники. Далее 2- гармоника сигнала е отфильтровываетс резонансным усилите5 лем 5 с выхода резонансного усилител 2- гармоника сигнала, несуща информацию об измер емом магнитном поле, поступает на детектор 6, подключенный к измерительному прибоРУ 7.0 at the output of the adder 4, as a result, a signal e (Fig. 2k) is formed, containing only even harmonics. Further, the 2-harmonic of the signal e is filtered out by the resonant amplifiers 5 from the output of the resonant amplifier 2 - the harmonic of the signal, carrying information about the measured magnetic field, goes to the detector 6 connected to the measuring instrument 7.

В результате практически полного подавлени первой и.третьей гармони не предъ вл етс жестких требований к избирательности резонансного усипител 5 по второй гармонике. Таким образом, уровень помех, на фоне которых вьщел етс втора гармоника.As a result of the almost complete suppression of the first and third harmonies, there are no stringent requirements for the selectivity of the resonant amplifier 5 according to the second harmonic. Thus, the level of interference against which the second harmonic is selected.

несуща информацию об из.мер емом поле, значительно понижаетс , что повышает точность измеренкЛ.carrying information about the measured field is significantly reduced, which improves the accuracy of the measurements.

Благодар использованию линии задержки и сумматора решена проблема вьщелени второй гармоники одноэлементного феррозонда, а следовательно повышена точность магнитометра при измерении слабых магнитных полей . Предлагаемый магнитометр прост в изготовлении и настройке, так как содержит один сердечник.Due to the use of the delay line and the adder, the problem of the separation of the second harmonic of a single-element ferrosonde has been solved, and therefore the accuracy of the magnetometer has been improved in measuring weak magnetic fields. The proposed magnetometer is easy to manufacture and configure, as it contains one core.

Claims

DEVICE FOR MEASURING MAGNETIC FIELDS - containing a series-connected excitation generator and a magnetomodulating transducer in the form of a permalloy rod with an excitation winding and a signal winding over it, as well as a resonant amplifier, detector and measuring device, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, a delay line and an adder are introduced into it, the first input of which is connected to the output of the delay line, the second input - with a signal winding connected to the input of the delay line, and Exit adder connected to the input of the resonance amplifier.

FIG. 1

107836