Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени компонент вектора индукции (напр женности) магнит ного пол цифровым методом, Известен цифровой феррозондовый магнитометр со след щим уравновешива нием знакопеременного магнитного пол , содержащий феррозонд с компенсационной катушкой, генератор, усилитель-преобразователь , АЦП и устройство цифровой регистрации, генератор соединен с феррозондом, усилителем-преобразователем и вхрдом тактовым импульсов АЦП, феррозонд соединен с усилителем-преобразователем, выход которого подключен к аналоговому входу АЦП, выход уравновешивани АЦП соединен с клеммами компенсационной катушки, а его знаковый и цифровые выходы - с соответствующими входами устройства цифровой регистрации ll . Недостатком известного цифрового магнитометра вл етс его ограниченные возможности по точности, обуслов ленные тем, что увеличение числа разр дов АЦП приводит к уменьшению быстродействи и нарушению устойчивости работы магнитометра. Кроме того, увеличение точности :ограничено технологией производства высокоточных АЦП (современные промышленные интегральные микросхемы АЦП имеют не более 12 двоичных разр дов). Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс цифровой ферро ондовый магнитометр со след щим уравновешиванием знакопеременного магнитного пол , содержащий феррозонд с компенсационной ка тушкой, генератор, усилитель-преобра зователь, два аналого-цифровых преоб разовател , вычислительный блок с выходом на цифровой регистратор, ген ратор соединен с феррозондом, усилителем-преобразователем и входами так товых импульсов аналого-цифровых пре образователей, феррозонд соединен с усилителем-преобразователем, выход которого подсоединен к аналоговым входам АЦП, выход уравновешивани пе вого аналого-цифрового преобразовател соединен с клеммами компенсационной катушки, а знаковые и цифровые выходы первого ивторого аналогоцифровых преобразователей - с соответствующими входами вычислительного блока 2j . Магнитометр обладает высокой точностью , устойчивостью и быстродействием . Однако известный цифровой магните-. метр характеризуетс недостаточной надежностью и сложностью схемы, вызванными наличием вычислительного блока со сложным алгоритмом. Цель изобретени - повышение надежности -и упрощение схемы при сохранении точности, устойчивости и быстродействи цифрового ферррзондового магнитометра . Поставленна цель достигаетс тем, что в цифровой феррозондовьЛ мaгниtoмeтp со след щим уравновешиванием , содержащий феррозонд с компенсационной катушкой, генератор, усилитель-преобразователь, два аналого-цифровых преобразовател , вычислительный блок и цифровой регистратор , генератор соединен с фэррозондом , усилителем-преобразователем и входами тактовых импульсов аналого-цифровых преобразователей, феррозонд соединен с усилителем-преобразователем , выход которого подключен к аналоговым входам АЦП, выход уравновешивани первого АЦП соединен с клеммами компенсационной катзлики, а знаковые и цифровые выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей - с соответствующими входами вычислительного блока и цифрового регистра, введено логическое устройство, содержащее сумматор, управл емый инвертор и логическую схему ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, при зтом входы схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены со знаковыми выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей , а ее выход подключен к первым входам сумматора и к.управл ющему входу управл емого инвертора , причем сумматор вторыми входами подключен к цифровым выходам первого АЦП и выходами - к цифровым йходам старших разр дов цифрового регистратора а-управл емый инвертор входами подключен к цифровым выходам второго АЦП и выходами - к цифровьм входам младших разр дов цифрового регистратора-. На фиг. 1 изоб ражена функциональна схема цифрового магнитометра; на фиг. 2 - временна диаграмма, по сн юща его работу. 3 Цифровой $еррозо1щовый магнитометр (фиг. 1) содержит феррозонд 1 с надетой на него компенсационной катушкой 2, генератор 3, усилительпреобразователь 4, первый аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 5, цифровой регистратор 6, второй аналого-цифровой преобразователь 7, сумматор 8, управл емый инвертор 9 и логическую схему ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ При этом генератор 3 соединен с фер розондом 1, усилителем-преобразователем 4 и входом тактовых импульсов первого АЦП 5. Феррозонд 1 соединен с усилителем-преобразователем 4, выход которого подключен к аналоговому входу первого АЦП 5, вькод ура новешивани АЦП 5 соединен с клемма ми компенсационной катушки 2, а его знаковьй и цифровые выходы - с соот ветствующими входами цифрового регистратора 6, аналоговьй вход второго АЦП 7 соединен с выходом усили тел -преобразовател 4, вход тактовых импульсов второго АЦП 7 подклю- чен к выходу генератора 3, между ци ровыми выходами первого АЦП 5 и циф ровыми входами старших разр дов циф рового регистратора 6 включен сумматор 8, между цифровыми выходами второго АЦП 7 и цифровыми входами младших разр дов цифрового регистра тора 6 включен управл емый инвертор 9, -.вход схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 соединен со знаковыми выходами первого 5 и второго 7 АЦП, а ее выход подключен к вторым входам сумматора 8 и к управл ющему входу управл емого инвертора 9. феррозондовый магнитометр работает следующим образом. Предположим, что действукнцее на феррозонд 1 измер емое поле измен етс по синусоидальному закону. Циф ровые коды этого пол (фиг. 2) формируютс в. результате совместной ра боты первого 5 и второго 7 АЦП и св занных с ними элементов функциональной схемы (фиг. 1), причем скорость формировани определ етс , частотой тактовых импульсов, выраба тываемых генератором 3 и поступающих на соответствующие входы первого 5 и второго 7 АЦП. Совместна работа двух АЦП заключаетс в том, что, если приращение измер емого пол , преобразованное феррозондом 1 и усилителем-преобразователем 4 в 1394. приращение напр жени , превышает по амплитуде диапазон преобразовани второго АЦП 7, то в работу включаетс первый АЦП 5, который с выхода уравновешивани подает ток ступен ми в. компенсационную катушку- 2, Создающий в объеме феррозонда t поле компенсации , уравновешивающее (ступен ми , равными кажда диапазону второго АЦП 7) измер емое поле. Остаток пол меньший, чем диапазон второго АЦП 7, вызывающий соответствующее напр жение на выходе уснпител -преобразовател 4, преобразуетс АЦП 7 в цифровой код. При уменьшении абсолютного значени измер емого пол в какой-то момент времени на феррозонд 1 начнет действовать поле с противоположным измер емому знаком (фиг. 2). На выходе усилител -преобразовател 4 по витс напр жение противоположной пол рности и, соответственно , на выходе второго АЩ 7, код со знаком, противоположным знаку кода первого А1Ц1 5. Дп совмещени кодов первого и второго АЦП из кода первого АЦП 5 в сумматоре 8 выг читаетс единица кода, а код второго. АЦП 7 инвертируетс в управл емом инверторе 9 сигналом с выхода схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ 10, котора вьграбатывает логическую единицу при разных знаках кодов и логический нуЛь при одинаковых (фиг. 2). Лишн ступень компенсации выключаетс при превьш1ении полем перекомпенсации значени диапазона второго АЦП 7 на одну ступень квантовани , при этом значени кода последнего сброс тс на нуль. Предлагаемой цифровой феррозовдовьй магнитометр обладает высокой надежностью и простотой схемы, поскольку взамен вычислительного блока в него введены простые элементы 810 . При этом сохранены точность, устойчивость и быстродействие магнитометра . Цифровой феррозондовый магнитометр может быть реализован, например, при следующих рабочих диапазонах (в единицах цифровых кодов) первого АЦП и второго АЦП: 2®- 2 - 1 65535. При выбранном значении младшего разр да, равной 1 нТл магнитометр будет иметь диапазон +65535 нТл (диапазон измер емого по Земли) . При значении младшего разр да, равном 0,ОГ нТл магнитоrffeTp будет иметь диапазон +655,35 нТл (диапазон слабых магнитных полей), Действующий макет магнитометра С указанными данными изготовлен и испытан на предпри тии. 10831 396 Предлагаемый магнитометр может бьгть построен на типовых радиоэлементах и не требует высокой квалификации специалистов при настройке .The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the components of the induction vector (strength) of a magnetic field by a digital method. A digital fluxgate magnetometer is known with the following balancing of an alternating magnetic field, containing a ferrosonde with a compensation coil, a generator, an amplifier converter, an ADC. and a digital recording device, the generator is connected to a ferrozond, an amplifier-converter and a clock of ADC pulses, the ferrosonde is connected to an amplifier-preo verters, whose output is connected to an analog input of the ADC, the ADC output equilibration connected to the terminals of the compensation coil, and its sign and digital outputs - to the corresponding inputs of digital recording devices ll. A disadvantage of the known digital magnetometer is its limited accuracy, due to the fact that an increase in the number of bits of the ADC leads to a decrease in speed and impaired stability of the magnetometer. In addition, the increase in accuracy: limited by the technology of production of high-precision ADCs (modern industrial integrated circuits of the ADC have no more than 12 binary bits). The closest to the proposed technical entity is a digital ferro ond magnetometer with the following balancing of the alternating magnetic field, containing a ferrosonde probe with a compensation coil, a generator, an amplifier-converter, two analog-to-digital converters, a computing unit with an output to a digital recorder, The generator is connected to a flux probe, an amplifier converter and inputs of analog pulses to analog pulses, a flux probe is connected to a converter amplifier, the output is cat The op is connected to the analog inputs of the ADC, the balance output of the first analog to digital converter is connected to the terminals of the compensation coil, and the sign and digital outputs of the first and second analog to digital converters are connected to the corresponding inputs of the computing unit 2j. Magnetometer has high accuracy, stability and speed. However, the famous digital magnet-. The meter is characterized by a lack of reliability and complexity of the circuit, caused by the presence of a computing unit with a complex algorithm. The purpose of the invention is to increase reliability - and simplify the scheme while maintaining the accuracy, stability and speed of the digital ferro-probe magnetometer. The goal is achieved by the fact that in a digital flux-probe a magnetometer with the following balancing, containing a flux probe with a compensation coil, a generator, an amplifier-converter, two analog-digital converters, a computing unit and a digital recorder, the generator is connected to a ferrosound, amplifier-converter and clock inputs pulses of analog-to-digital converters, the flux probe is connected to a converter amplifier, the output of which is connected to the analog inputs of the ADC, the output of balancing the first A The CPU is connected to the compensation katzlik terminals, and the sign and digital outputs of the first and second analog-to-digital converters are connected to the corresponding inputs of the computing unit and the digital register, a logic device is inserted that contains an adder, a controlled inverter and a logic circuit EXCLUSIVE OR, and the inputs of the EXCLUSIVE circuit OR are connected to the sign outputs of the first and second analog-to-digital converters, and its output is connected to the first inputs of the adder and the control input of the controlled inverter, and the adder with the second inputs is connected to the digital outputs of the first ADC and the outputs - to the digital inputs of the higher bits of the digital recorder and-controlled inverter inputs connected to the digital outputs of the second ADC and outputs - to the digital inputs of the lower bits of the digital recorder-. FIG. 1 shows a functional diagram of a digital magnetometer; in fig. 2 is a timing diagram explaining his work. 3 A digital ferroscope magnetometer (Fig. 1) contains a ferrosonde probe 1 with a compensation coil 2 mounted on it, a generator 3, an amplifier converter 4, a first analog-to-digital converter (ADC) 5, a digital recorder 6, a second analog-to-digital converter 7, an adder 8, control inverter 9 and logic circuit EXCLUSIVE OR In this case, generator 3 is connected to ferro-probe 1, amplifier-converter 4 and input of clock pulses of the first ADC 5. Ferro probe 1 is connected to amplifier-converter 4, the output of which is connected to analog the input of the first ADC 5, the code of matching the ADC 5 is connected to the terminals of the compensation coil 2, and its sign and digital outputs are connected to the corresponding inputs of the digital recorder 6, the analog input of the second ADC 7 is connected to the output of the transducer body 4, the clock pulse input The second ADC 7 is connected to the output of the generator 3, the adder 8 is connected between the outputs of the first ADC 5 and the digital inputs of the high bits of the digital recorder 6, between the digital outputs of the second ADC 7 and digital inputs of the lower bits of the digital reg Source 6 is connected to a controlled inverter 9, -.the input of the EXCLUSIVE OR 1 circuit is connected to the sign outputs of the first 5 and second 7 ADCs, and its output is connected to the second inputs of the adder 8 and to the control input of the controlled inverter 9. The fluxgate magnetometer operates as follows in a way. Suppose that the action on the flux probe 1 measured field varies sinusoidally. Digital codes of this field (Fig. 2) are generated in. the result of the joint work of the first 5 and second 7 ADCs and the elements of the functional circuit connected with them (Fig. 1), the formation rate being determined by the frequency of the clock pulses produced by the generator 3 and arriving at the corresponding inputs of the first 5 and second 7 ADCs. The joint operation of two ADCs consists in the fact that if the increment of the measured field, converted by ferrosonde 1 and amplifier-converter 4 to 1394. the voltage increment exceeds in amplitude the conversion range of the second ADC 7, then the first ADC 5, which the balancing output feeds the current in steps. a compensation coil- 2, which creates in the volume of a fluxgate t a compensation field that balances (in steps equal to each range of the second ADC 7) the measured field. The remainder of the field is smaller than the range of the second ADC 7, causing the corresponding voltage at the output of the converter transformer 4, to convert the ADC 7 into a digital code. When the absolute value of the measured field decreases at some point in time, the ferrosonde 1 will start to operate the field with the opposite measured sign (Fig. 2). At the output of the amplifier-converter 4 according to Vits, the voltage of opposite polarity and, respectively, at the output of the second AShch 7, the code with the sign opposite to the code of the first A1C1 5. Dp combination of codes of the first and second ADC from the code of the first ADC 5 in the adder 8 reads the unit of code, and the code of the second. The A / D converter 7 is inverted in the controlled inverter 9 by a signal from the output of the EXCLUSIVE SHSh 10 circuit, which loses the logical unit for different signs of the codes and the logical zero for the same (Fig. 2). The extra compensation stage is turned off when the overcompensation field exceeds the value of the range of the second ADC 7 by one quantization step, while the code values of the latter are reset to zero. The proposed digital ferrozovodny magnetometer has a high reliability and simplicity of the scheme, because instead of the computing unit, simple elements 810 are introduced into it. At the same time, the accuracy, stability and speed of the magnetometer are preserved. A digital fluxgate magnetometer can be implemented, for example, with the following operating ranges (in units of digital codes) of the first ADC and second ADC: 2®-2-16535. With a low-order bit value of 1 nT, the magnetometer will have a range of +65535 nT (range measured by the earth). If the value of the low-order bit is 0, the exhaust gas of the nTT magnetoTRP will have a range of +655.35 nT (range of weak magnetic fields). The effective layout of the magnetometer With the indicated data, it is manufactured and tested on the enterprise. 10831 396 The proposed magnetometer can be built on typical radio elements and does not require highly skilled specialists in tuning.
(риг. 2(rig 2