SU1170390A1 - Ferroprobe magnetometer - Google Patents

Ferroprobe magnetometer Download PDF

Info

Publication number
SU1170390A1
SU1170390A1 SU833609110A SU3609110A SU1170390A1 SU 1170390 A1 SU1170390 A1 SU 1170390A1 SU 833609110 A SU833609110 A SU 833609110A SU 3609110 A SU3609110 A SU 3609110A SU 1170390 A1 SU1170390 A1 SU 1170390A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
input
excitation
core
linear
Prior art date
Application number
SU833609110A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Павлович Короткий
Александр Александрович Муравицкий
Original Assignee
Институт электроники АН БССР
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 Институт электроники АН БССР filed Critical Институт электроники АН БССР
Priority to SU833609110A priority Critical patent/SU1170390A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1170390A1 publication Critical patent/SU1170390A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий генератор возбуждени , два ферромагнитных сердечника с обмотками возбуждени  и последовательно соединенные резонансный усилитель , детектор, измерительный прибор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , дополнительно введены две линейные индуктивности, два интегратора, два двусторонних ограничител  и дифференциальный усили-тель , причем обмотка возбуждени  первого ферромагнитного сердечника подключена к выходу генератора возбуждени  последовательно с первой линейной индуктивностью, обмотка возбуждени  второго ферромагнитного сердечника подключена к выходу генератора возбуждени  последовательно со второй линейной индуктивностью, точка соединени  обмотки возбуждени  первого сердечника и первой линейной индуктивно.сти соединена со входом первого интегратора, выход которого соединен со входом первого двустороннего ограничител , выходом соединенного с первым входом дифференциальS ного усилител , точка соединени  обмотки возбуждени  второго сердечсл ника и второй линейной индуктивности соединена со входом второго интегратора , выход которого соединен со входом второго двустороннего ограничител , выходом соединенного со вторым входом дифференциального усилител , к выходу которого подклю чен вход резонансного усилител . о со соA ferrozondogometometer comprising an excitation generator, two ferromagnetic cores with excitation windings and a series-connected resonant amplifier, a detector, a measuring device, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, two linear inductances, two integrators, two bilateral limiters and a differential force are additionally introduced -tel, the excitation winding of the first ferromagnetic core connected to the output of the excitation generator in series with the first linear Inductance, the excitation winding of the second ferromagnetic core is connected to the output of the excitation generator in series with the second linear inductance, the connection point of the excitation winding of the first core and the first linear inductance is connected to the input of the first integrator, the output of which is connected to the input of the first two-sided limiter, the output connected to the first the input of the differential amplifier, the connection point of the excitation winding of the second core and the second linear inductance connected to the input of the second integrator, the output of which is connected to the input of the second two-way limiter, the output of the differential amplifier connected to the second input, to the output of which a resonant amplifier input is connected. about with so

Description

1 Изобретение относитс  к измерительной технике,, предназначено дл  измерени  посто нных и переменных магнитных полей в геологии, дефект скопии и как приемник магнитной составл ющей электромагнитного пол  при решении р да задач, где тре буетс  преобразование магнитного пол  в электрический сигнал. Цель изобретени  - повышение то ности измерени  за счет отделени  магнитных шумов от полезного сигнал На фиг. 1 изображена принципиал на  электрическа  схема магнитометра; на фиг, 2 - графическое по  нение принципа работы устройства. Устройство содержит генератор 1 возбуждени , представл ющий источн напр жени , первую обмотку возбужд ни  с первым ферромагнитным сердечником 2, первую линейную индуктивность 3, вторую обмотку возбужд ни  со вторым ферромагнитным серде ником 4, вторую линейную индуктивность 5, первьй 6 и второй 7 интегр торы, первый 8 и второй 9 двусторо ние ограничители, дифференциальный усилитель 10, резонансный усилитель 11, детектор 12, измерительный прибор 13, при этом обмотка возбуждени  первого ферромагнитного сердечника 2 подключена к выходу генератора 1 возбуждени  посл довательно с первой линейной индук тивностью 3, обмотка возбуждени  второго ферромагнитного сердечника 4 подключена к выходу генератора 1 возбуждени  последовательно со второй линейной индуктивностью 5, выход второго интегратора 7 соединен с входом второго двустороннего ограничител  9, выходом соединенного с вторым входом дифференциаль ного усилител  10. Устройство работает следующим образом. , Генератор 1 возбуждени  перемагничивает с помощью первой обмотки возбуждени  первый ферромагнитный сердечник 2. В результате на первой линейной индуктивности 3 образуетс  падение напр жени . Это напр жение поступает на первьй интегратор 6 (например интегрирующую RC -цепочку), на выходе которого оно измен етс  по форме - импульсы несущие информацию об измер емом магнитном поле, располагаютс  в 02 верхней его части. Это .позвол ет легко отделить часть напр жени  с информационным сигналом от части напр жени , содержащей магнитные шумь1 , путем двустороннего ограничени  снизу. Напр жение с первого интегратора 6 подаетс  на первьй двусторонний ограничитель 8, через который проходит только та часть импульса, напр жени , в которую входит информаци  об измер емом поле. С первого двустороннего ограничител  (снизу) 8 сигнал поступает на первьй вход дифференциального усилител  10. Аналогично проходит сигнал со второй линейной индуктивности 5 на второй вход дифференгщального усилител  10. Обмотки возбуждени .с ферромагнитными сердечниками 2 и 4 соединены так, что протекающий в них ток создает в объеме сердечников равные по величине, но противоположные по направлению пол . При наличии внещнего пол , направленного вдоль сердечников, в объеме одного из них действует разность напр женностей полей возбуждени  и измер емого (внешнего) пол , в объеме другого сердечника - их сумма . Таким образом, сигналы, приход , щие на дифференциальньй усилитель 10, равны при отсутствии измер #мого пол  и разные при его наличии. В результате вычитани  сигналов на дифференциальном усилителе 10 вьщел ютс  лищь четные гармоники частоты возбуждени . С выхода дифференциального усилител  10 сигнал поступает на резонансный усилитель 11, где вьщел етс  втора  гармоника, котора  поступает на детектор 12 и измерительный прибор 13. Работу устройства можно по снить диаграммами на фиг. 2 и путем сравнени  с прототипом. Рассмотрим работу одного сердечника с обмоткой возбуждени  и соответствующего его канала до.дифференциального усилиНа фиг. 2а изображена аппроксимированна  крива  намагничивани  8(Н) ферромагнитного сердечника феррозонда . В результате действи  гармонического напр жени  генератора возбуждени  е i, и посто нного измер емого пол  HO индукци  сердеч31 The invention relates to a measurement technique, intended for measuring constant and variable magnetic fields in geology, defect scopy, and as a receiver of the magnetic component of an electromagnetic field when solving a series of problems where conversion of a magnetic field into an electrical signal is required. The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy by separating magnetic noise from the useful signal. In FIG. 1 shows the principle of the electrical circuit of the magnetometer; FIG. 2 shows a graphical understanding of the principle of operation of the device. The device contains an excitation generator 1 representing the voltage source, the first winding of the exciter with the first ferromagnetic core 2, the first linear inductance 3, the second winding of the exciter with the second ferromagnetic core 4, the second linear inductance 5, the first 6 and the second 7 integrators , the first 8 and second 9 double-sided stops, the differential amplifier 10, the resonant amplifier 11, the detector 12, the measuring device 13, while the excitation winding of the first ferromagnetic core 2 is connected to the output of the generator and excitation 1, successively with the first linear inductance 3, the excitation winding of the second ferromagnetic core 4 is connected to the output of the excitation generator 1 in series with the second linear inductance 5, the output of the second integrator 7 is connected to the input of the second double-sided suppressor 9, the output connected to the second differential input amplifier 10. The device operates as follows. The excitation generator 1 reverses the first ferromagnetic core 2 using the first excitation winding. As a result, a voltage drop is formed on the first linear inductance 3. This voltage is applied to the first integrator 6 (for example, an integrating RC chain), at the output of which it varies in shape — the pulses carrying information about the measured magnetic field are located in its upper 02 part. This makes it easy to separate the part of the voltage with the information signal from the part of the voltage containing magnetic noise 1 by two-way limitation from below. The voltage from the first integrator 6 is supplied to the first two-sided limiter 8, through which only that part of the pulse passes, the voltage that includes information about the measured field. From the first two-sided limiter (bottom) 8, the signal goes to the first input of the differential amplifier 10. Similarly, the signal from the second linear inductance 5 passes to the second input of the differential amplifier 10. The excitation windings .with ferromagnetic cores 2 and 4 are connected so that the current flowing into them creates in the volume of cores equal in size, but opposite in direction to the floor. If there is an external field directed along the cores, in the volume of one of them the difference in the field strengths of the field of excitation and the measured (external) field acts, in the volume of the other core - their sum. Thus, the signals arriving at the differential amplifier 10 are equal in the absence of a measured field and different in its presence. As a result of the subtraction of the signals on the differential amplifier 10, even harmonics of the excitation frequency are selected. From the output of the differential amplifier 10, the signal goes to the resonant amplifier 11, where the second harmonic is output, which goes to the detector 12 and the measuring device 13. The operation of the device can be seen in the diagrams in FIG. 2 and by comparison with the prototype. Consider the operation of a single core with an excitation winding and its corresponding channel up to differential amplification of FIG. Figure 2a shows the approximated magnetization curve of an 8 (H) ferromagnetic core of a fluxgate. As a result of the harmonic voltage of the generator, the excitation i, and the constant measured field HO induction of the heart

ника становитс  функцией времени ВН) сердечник периодически перемагничиваетс  (фиг. 26, сплошна  лини ) .The nickname becomes a function of the HV time. The core periodically re-magnetized (Fig. 26, solid line).

На фиг. 2в изображена форма напр жени  на -обмотке возбуждени  сердечника И git , это напр  жение со-, держит вторую гармонику частоты возбуждени , несущую информацию об измер емом магнитном поле. Так как процесс перемагничивани  сердечника до насыщени  сопровождаетс  гистерезисом и магнитными шумами, обусловленными дискретной природой перемагничивани  отдельных доменов 1и микрообластей сердечника - скачками Баркгаузена, то напр жение U(,(i} содержит шумовыр компоненты.FIG. Figure 2c shows the voltage form at the excitation winding of the core, And git, this voltage co, holds the second harmonic of the excitation frequency, carrying information about the measured magnetic field. Since the process of remagnetization of the core to saturation is accompanied by hysteresis and magnetic noise due to the discrete nature of the magnetization reversal of individual domains 1 and the microregions of the core — Barkgausen jumps, the voltage U (, (i} contains the noise-generating components.

Дл  цепи , содержащей последовательно соединенные генератор напр жни  е.(4) ,. обмотку возбуждени  с ферромагнитным сердечником и линейную индуктивность L , выполн етс For a circuit containing a series-connected voltage generator. (4),. an excitation winding with a ferromagnetic core and a linear inductance L, is performed

закон Кирхгофа . ,Kirchhoff's law. ,

er(t) ULltHU9(t) ,er (t) ULltHU9 (t),

где ll(-fc) - напр жение на линейной индуктивностиЧ. При известныхwhere ll (-fc) is the voltage across the linear inductance. With known

erW E co5utnUBtt) k, (где К - коэффициент пропорциональности ) напр жение на линейной индуктивности имеет вид (фиг. 2г): erW E co5utnUBtt) k, (where K is the coefficient of proportionality) the voltage across the linear inductance is (Fig. 2d):

E cogut-W,-jp .  E cogut-W, -jp.

Напр жение U(i подаетс  на вход интегратора, на выходе которого имеем сигнал (J (i) полностью совпадающий по форме с током, протекающим через индуктивность L , т.е. с током возбуждени  феррозонда 1 g (t (фиг. 2а), так какThe voltage U (i is fed to the input of the integrator, at the output of which we have the signal (J (i) completely coinciding in form with the current flowing through the inductance L, i.e. the excitation current of the fluxgate 1 g (t (Fig. 2a), because

UH(ibeW LjU ld E 5;ncot-ilsttb4,UH (ibeW LjU ld E 5; ncot-ilsttb4,

где Hg - поле возбуждени  феррозонда (фиг. 2а).where Hg is the excitation field of the fluxgate (Fig. 2a).

Вход щую в это выражение функцию 6()1 содержащую гармоники, используемые дл  измерени  магнитного пол  Нд можно представить в виде (фиг. 26)The function 6 () 1 contained in this expression containing the harmonics used to measure the magnetic field, Nd, can be represented as (Fig. 26)

Bit)--B 5 TiCoi B fBAt),Bit) - B 5 TiCoi B fBAt),

- посто нна  величиВо ц; Ногде на;- constant value; Now on;

90 ,90,

6,(t) последовательность6, (t) sequence

несимметричных относительно нулевого уровн  импульсов .asymmetrical with respect to the zero level of the pulses.

Следовательно, полезный сигнал в виде четных гармоник может быть выделен из последовательности импульсов 8,(i), .Consequently, the useful signal in the form of even harmonics can be separated from the pulse train 8, (i),.

Дл  тока возбуждени  (фиг. 2а) можно записатьFor the excitation current (Fig. 2a),

8W-- - Us;ncot(8 5;nui48),(t ,8W-- - Us; ncot (8 5; nui48), (t,

Как видно из фиг. 2а,б, во врем As can be seen from FIG. 2a, b, during

действи  импульсов И, (t сердечник находитс  в насыщении, процесс перемагничивани  закончилс  и сопутствующие ему магнитные шумы минимальны . Кроме того, в эти интервалы времени напр жение на выходе интегратора и к (t) - i в (Оимеет величину, превышающую зфовень, определ емыйthe action of pulses And, (t the core is in saturation, the process of magnetization reversal is completed and the accompanying magnetic noise is minimal. In addition, at these time intervals the voltage at the output of the integrator and k (t) - i in (Omeet value exceeding the figure determined by

полем насьпцени  Hg (фиг. 2а), что позвол ет путем двустороннего ограничени  снизу отделить часть напр жени  U(i(i) J содержащую магнитные шумы, от информационного сигнала,using the Hg field (Fig. 2a), which allows, by means of a two-sided limitation on the bottom, to separate part of the voltage U (i (i) J containing magnetic noise from the information signal,

пропорционального В (-t) ,proportional to B (-t),

Таким образом, снима  напр жение с линейной индуктивности, затем провед  его интегрирование и двустороннее ограничение снизу на уровне.Thus, removing the voltage from the linear inductance, then conducting its integration and two-sided limiting from the bottom to the level.

определ емом полем насыщени  Н , можно отделить магнитные щумы от сигнала, гармонические составл ющие которого несут информацию об измер емом поле.determined by the saturation field H, it is possible to separate the magnetic noise from the signal, the harmonic components of which carry information about the measured field.

Чтобы не примен ть резонансныеIn order not to apply resonant

усилители с высокой избирательностью ко второй гармонике, что технически трудно выполнимо, использована мостова  схема (дифференциальный двухэлементый феррозонд - два ферромагнитных сердечника с обмотками). Канал преобразовани  сигнала ферромагнитного сердечника (второй канал ) работает аналогично первому.amplifiers with high selectivity to the second harmonic, which is technically difficult to implement, used a bridge circuit (differential two-element ferrosonde - two ferromagnetic cores with windings). The transformation channel of the ferromagnetic core (the second channel) operates in a manner similar to the first.

Обмотка второго ферромагнитногоWinding of the second ferromagnetic

элемента феррозонда включена так, что его поле возбуждени  сдви.нуто на 180 относительно пол  возбуждени  первого элемента. Поэтому если подthe ferrosonde element is turned on so that its field of excitation is shifted by 180 relative to the field of excitation of the first element. Therefore, if under

воздействием внешнего пол  g положительные импульсы на выходе первого канала возрастают по длительности и амплитуде, а отрицательные убывают , то на выходе второго канала наоборот - отрицательные возрастают, а положительные убывают (фиг, 2д,the influence of the external field g positive pulses at the output of the first channel increase in duration and amplitude, and the negative ones decrease, then at the output of the second channel, on the contrary, the negative ones increase and the positive ones decrease (FIG. 2d,

и ) . Выходыand). Outputs

и,and,

иand

соответственноrespectively

первого и второго канала подключены соответственно на пр мой и инверсный входы днфферен.циального усилител , на выходе которого получаем сигналthe first and second channels are connected respectively to the direct and inverse inputs of the differential amplifier. The output of which is the signal

&U(t)U,(t)-Uj(t)-B,{ibBj(t),& U (t) U, (t) -Uj (t) -B, {ibBj (t),

содержащий только четные гармоники частоты возбуждени  (фиг. 2ж).containing only even harmonics of the excitation frequency (Fig. 2g).

/J/ J

Claims (1)

ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТР, содержащий генератор возбуждения, два ферромагнитных сердечника с обмотками возбуждения и последовательно соединенные резонансный усилитель, детектор, измерительный прибор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополнительно введены две линейные индуктивности, два интегратора, два двусторонних ограничителя и дифференциальный усилитель, причем обмотка возбуждения первого ферромагнитного сердечника' подключена к выходу генератора возбуждения последовательно с первой линейной индуктивностью, обмотка возбуждения второго ферромагнитного сердечника подключена к выходу генератора возбуждения последовательно со второй линейной индуктивностью, точка соединения обмотки возбуждения первого сердечника и первой линейной индуктивно.сти соединена со входом первого интегратора, выход которого соединен со входом первого двустороннего ограничителя, выходом соединенного с первым входом дифференциаль- л ного усилителя, точка соединения § обмотки возбуждения второго сердечника и второй линейной индуктивности соединена со входом второго интегратора, выход которого соединен со входом второго двустороннего ограничителя, выходом соединенного со вторым входом дифференциального усилителя, к выходу которого подключен вход резонансного усилителя.A FERROZONDER MAGNETOMETER containing an excitation generator, two ferromagnetic cores with field windings and a resonant amplifier, a detector, a measuring device connected in series, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, two linear inductances, two integrators, two bilateral limiters and a differential amplifier are additionally introduced moreover, the field winding of the first ferromagnetic core 'is connected to the output of the field generator in series with the first linear inductor Obviously, the excitation winding of the second ferromagnetic core is connected to the output of the excitation generator in series with the second linear inductance, the connection point of the excitation winding of the first core and the first linear inductance is connected to the input of the first integrator, the output of which is connected to the input of the first two-way limiter, the output connected to the first input l Nogo differential amplifier, a connection point § excitation winding of the second core and the second linear inductor is connected to a Odom second integrator whose output is connected to the input of the second bilateral limiter output coupled to a second input of the differential amplifier, which is connected to the output of the resonance amplifier input. SU ,„.1170390 >SU, „. 1170390> 1170390 21170390 2
SU833609110A 1983-04-28 1983-04-28 Ferroprobe magnetometer SU1170390A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833609110A SU1170390A1 (en) 1983-04-28 1983-04-28 Ferroprobe magnetometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833609110A SU1170390A1 (en) 1983-04-28 1983-04-28 Ferroprobe magnetometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1170390A1 true SU1170390A1 (en) 1985-07-30

Family

ID=21069787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833609110A SU1170390A1 (en) 1983-04-28 1983-04-28 Ferroprobe magnetometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1170390A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Афанасьев Ю.В. Феррозонды. Энерги , 1969. Там же, с. 6, 122, *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5287059A (en) Saturable core magnetometer with a parallel resonant circuit in which the W3 DC level changes with a change in an external magnetic field
US3007106A (en) Current meter and probe therefor
SU1170390A1 (en) Ferroprobe magnetometer
Ripka Improved fluxgate for compasses and position sensors
SU832502A1 (en) Method of device measuring magnetic field
SU1157487A1 (en) Method of measuring variable magnetic field
SU1113757A1 (en) Method of measuring strength of low-frequency magnetic field
SU892380A1 (en) Device for measuring magnetic field strength gradient
SU1168879A1 (en) Device for measuring static magnetic parameters of ferromagnetic materials
RU2134890C1 (en) Device recording magnetic field
SU345460A1 (en) DEVICE FOR DETERMINATION OF MAGNETIC CHARACTERISTICS
SU1495727A1 (en) Device for measuring specific magnetic energy of ferromagnetic materials
SU866514A1 (en) Magnetometer
SU907480A1 (en) Device for measuring differential reversible and non-reversible magnetic permeability
SU1478171A1 (en) Apparatus for measuring parameters of magnetic field
SU714150A1 (en) Apparatus for contactless signal transmission from rotary object
SU1126907A1 (en) Low-frequency magnetic field gradient meter
RU2138824C1 (en) Current transducer
RU1757307C (en) Fluxgate magnetometer
SU901959A1 (en) Device for measuring ferromagnetic material static magnetic characteristics
SU1012164A1 (en) Ferromagnetic material magnetic permeability measuring device
SU629516A1 (en) Magnetic field parameter measuring device
SU883815A1 (en) Vibration magnetometer receiving device
SU783728A1 (en) Magnetic modulation ferrite sensor
SU739444A1 (en) Method of measuring parameters of weak permanent slightly alternating magnetic field