SU1187116A1

SU1187116A1 - Microfluxometer

Info

Publication number: SU1187116A1
Application number: SU843739147A
Authority: SU
Inventors: Сергей Александрович Воробьев
Original assignee: Московское производственное объединение "Второй часовой завод"
Priority date: 1984-05-17
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1985-10-23

Abstract

МИКРОВЕБЕРЖТР, Содержащий измерительную катушку, подключенную к первому входу интегратора, состо щего из операционного усилител с резистором на входе и конденсатором в цепи обратной св зи, корректирующий запоминающий усилитель, вход которого через ключ соединен с выходом, а выход - с вторым входом интегратора , компаратор, подключенньй к выходу интегратора, генератор опорного напр жени и отсчетный блок, выполненньй в виде цифрового измерител временных интервалов, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений путем снижени вли ни внешних магнитных полей, в него введены пороговый элемент, элемент задержки, элемент И-НЕ, второй ключ, триггер и дифференциальный источник тока, первый вход которого подключен к выходу генератора опорного напр жени , а второй вход - к первому входу интегратора и входу порогового элемента, выход которого соединен с входом элемента задержки, входом сброса триггера и входом сброса отсчетного блока, первый вход которого св зан с выходом элемента задержки и управл ющим входом первого (О ключа, второй вход отсчетного блока соединен с выходом элемента И-НЕ, перс вый вход которого соединен с выходом компаратора, а второй вход - с выходом триггера и управл ющим входом второго ключа, включенного между выходом дифференциального источника 00 тока и вторым входом интегратора, счетный вход триггера св зан с выходом отсчетного блока. ОчMICROVERBTT containing a measuring coil connected to the first integrator input, consisting of an operational amplifier with an input resistor and a capacitor in the feedback circuit, a correction storage amplifier, the input of which is connected to the output through a switch, and the output is connected to the second input of the integrator, comparator Connected to the integrator output, a reference voltage generator and a readout unit, made in the form of a digital time interval meter, characterized in that, in order to improve the accuracy of the measurements, m reducing the influence of external magnetic fields, a threshold element, a delay element, an NAND element, a second switch, a trigger and a differential current source, the first input of which is connected to the output of the reference voltage generator and the second input to the first input of the integrator and the input of the threshold element, the output of which is connected to the input of the delay element, the reset input of the trigger and the reset input of the readout block, the first input of which is connected to the output of the delayed element and the control input of the first (O key, the second input of the reference the unit is connected to the output of the NAND element, whose pers input is connected to the comparator output, and the second input to the trigger output and the control input of the second key connected between the output of the differential current source 00 and the second integrator input, the counting trigger input is connected output reading block. Och

Description

Изобретение относитс к Измерител ной технике и презназначено дл изме рени магнитного потока импульсноиндукционным методом, в частности пр проведении автоматизированного контр л характеристик посто нных магнитов Целью изобретени вл етс повышение точности измерений путем сниже ни вли ни внешних магнитных полей на результаты измерений.. Снижение вли ни внешних магнитных полей обеспечиваетс при помощи задани фиксированного времени интегрировани , кратного периоду помехи, сигнала измерительной катушки и компенсации сигнала помехи при интегрировании опорного напр жени . На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временна диаграмма его работы. Микровеберметр содержит измерительную катушку 1, интегратор 2, состо щий из резистора 3, операционного усилител 4, конденсатора 5, первого ключа 6, корректирующий зап минающий усилитель 7, компаратор 8, пороговый элемент 9, элемент 10 задержки , элемент И-НЕ 11, отсчетный блок 12, содержащий генератор 13 тактовых импульсов, элемент 14 совп дени и счетчик 15 импульсов с инди кацией, триггер 16, генератор 17 опорного напр жени , дифференциальный источник 18 тока, второй ключ 1 Измерительна катушка 1 подключена к первому входу интегратора 2, содержащего входной резистор 3 и опе рационный усилитель 4 с конденсатором 5 в цепи обратной св зи, выход интегратора 2 св зан с входом компаратора 8 и входом ключа 6, последова тельно соединенного с корректирующим запоминающим усилителем 7, выход которого подключен к второму входу опе рационного усилител 4. Отсчетньй блок 12 состоит из соединенных после довательно генератора 13 тактовых им пульсов, элемента 14 совпадени , сче чика 15 импульсов с индикацией. Выход отсчетного блока 12 св зан со счетным входом триггера 16, выход триггера 16 подключен к управл ющему входу ключа 19 и второму входу элемента И-НЕ 11, первый вход которо го св зан с выходом компаратора 8, а выход - с вторым входом элемента 14 совпадени , первый вход которого соединен с выходом элемента 10 задержки и управл ющим входом ключа 6. Вход порогового элемента 9 подключен к первому входу интегратора 2 и второму входу дифферен1щального источника 18 тока, первый вход которого соединен с генератором 17 опорного напр жени , а выход через ключ 19 подключен к второму входу интегратора 2. Выход порогового элемента 9 св зан с входом элемента 10 задержки и входами установки нул счетчика 15 импульсов с индикацией и триггера 16. Микровеберметр работает следующим образом. Изменение магнитного потока в измерительной катушке 1, вызванное, например , прохождением через зазор ее магнитопровода (не показан) посто н ,ного магнита приводит к возникновению ЭДС, равной величине. величина потокосцеплени текущее врем . Форма напр жени на зажимах измерительной катушки 1 показана на фиг. 2,а. Первый импульс с выхода измерительной катушки 1 приводит к срабатыванию порогового элемента 9, который запускает элемент 10 задержки и производит сброс счетчика 15 импульсов с индикацией и триггера 16. Выходные сигналы порогового элемента 9 и элемента 10 задержки показаны соответственно на фиг. 2б,в. Импульс с выхода элемента 10 задержки закрывает элемент 14 совпадени отсчетного блока 12 и открывает ключ 6, подключа вход корректирующего запоминающего усилител 7 к выходу интегратора 2. Импульс на выходе элемента 10 задержки заканчиваетс через интервал времени после обратного опрокидывани порогового элемента 9. Эта временна задержка необходима дл компенсации дрейфа выходного напр жени интегратора 2 после окончани первого импульса с выхода измерительной катушки 1. После окончани выходного импульса элемента 10 задержки закрываетс ключ 6, фиксиру величину тока на выходе корректирующего запоминающего усилител 7, одновременно открываетс элемент 14 совпадени и на вход счетчика 15 импульсов с индикацией начинают поступать импульсы с 31 выхода генератора 13 тактовых импульсов . С этого момента начинаетс процес измерени . На вход интегратора 2 поступает сумма полезного сигнала efi) и сигнала помехи е„(), который возни кает из-за воздействи на измеритель ную катушку 1 внешних магнитных полей . Интервал времени-t, интегрировани определ етс временем заполнени счетчика 15 импульсов с индикацией , Ч-мт, где N - емкость счетчика 15 импульсо с индикацией; Т - период выходных импульсов генератора 17 тактовых им пульсов . Напр жение U(ii) на выходе интегратора 2 в момент времениt(фиг.2д) равно tu t,. J(tи)(t)e/ьje C)o(i , (1) о о где RC - посто нна времени интегратора 2. Если величина ij, задаетс кра тной периоду помехи.ej,(t) путем соответствующего выбора величин.N и i , и значение интеграла| en{tld-t можно считать равным нулю. Следовательно, можно считать о Таким образом, при правильном выборе величина t , U(t) не будет зависеть от напр жени помехe Ci). При переполнении счетчика 15 импульсов с индикацией на его выходе формируетс импульс, вызывающий опро кидывание триггера 16, сигнал с его выхода открывает ключ 19, который подключает выход дифференциального источника 18 тока к второму (токовому ) входу интегратора 2. Дифференциальньм источник 18 тока осуществл ет преобразование входных напр жений 64 в выходной TOKjj i в соответствии с выражением где UQ - величина опорного напр жени генератора 17 опорного напр жени ; ЕВД - ЭДС измерительной катушки. 1j R - величина сопротивлени резистора 3. Результирующий входной ток Jj, операционного усилител 4 равен Ъл к выкили с учетом вьфажеии (3) п Таким образок, входной ток операционного усилител и в этом случае не зависит от напр жени помех, создаваемых внешними магнитными пол ми . В интервале времени t - -t (фиг,2) выходное напр жение интегратора 2 измен етс линейно до тех пор, пока не достигнет нулевого значени . В момент времени i сработает компаратор 8 (фиг. 2,е), на выходе элемента И-НЕ 11 установитс потенциал логического нул , а элемент 14 совпадени закроетс и в счетчике 15 импульсов с индикацией зафиксируетс число .fi , равное ли с учетом вьгражени (2) Л7- изменение потокосцеплени в измерительной катушке 1. Таким образом, предлагаемый микроеберметр обеспечивает повьш1ение точости измерени за счет снижени влини помех путем задани фиксированого значени времени интегрировани , ратного периоду помехи, и компенсаии напр жени помех с помощью диффеенциального источника тока при инегрировании опорного напр жени t/j .The invention relates to a measuring technique and is intended for measuring the magnetic flux by a pulse-induction method, in particular, by carrying out an automated monitoring of the characteristics of permanent magnets. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the influence of external magnetic fields on the measurement results. external magnetic fields are provided by setting a fixed integration time, multiple to the period of the interference, the signal of the measuring coil and compensation of the signal interference when integrating the reference voltage. FIG. 1 is a block diagram of the device; in fig. 2 - time diagram of his work. The microwebermeter contains a measuring coil 1, an integrator 2 consisting of a resistor 3, an operational amplifier 4, a capacitor 5, a first switch 6, a correcting locking amplifier 7, a comparator 8, a threshold element 9, a delay element 10, an AND-HE element 11, a reference block 12, containing a clock pulse generator 13, a coincidence element 14 and a pulse counter 15 with indication, trigger 16, reference voltage generator 17, differential current source 18, second switch 1 Measuring coil 1 connected to the first input of integrator 2 containing one resistor 3 and an operational amplifier 4 with a capacitor 5 in the feedback circuit, the output of the integrator 2 is connected to the input of the comparator 8 and the input of the switch 6, sequentially connected to a correction storage amplifier 7, the output of which is connected to the second input of the operational amplifier 4 The readout unit 12 consists of successively connected 13 pulse pulses, a coincidence element 14, a counter 15 pulses with an indication. The output of the readout block 12 is connected with the counting input of the trigger 16, the output of the trigger 16 is connected to the control input of the key 19 and the second input of the AND-NE element 11, the first input of which is connected with the output of the comparator 8, and the output with the second input of the element 14 match, the first input of which is connected to the output of the delay element 10 and the control input of the key 6. The input of the threshold element 9 is connected to the first input of the integrator 2 and the second input of the differential current source 18, the first input of which is connected to the reference voltage generator 17, and Clu Part 19 is connected to the second input of the integrator 2. The output of the threshold element 9 is connected with the input of the delay element 10 and the inputs for setting the zero of the pulse counter 15 with indication and trigger 16. The microwebermeter works as follows. A change in the magnetic flux in the measuring coil 1, caused, for example, by the passage of a permanent magnet (not shown) through the gap of a permanent magnet, results in an emf equal to the value. the value of the flux linkage is the current time. The voltage pattern at the terminals of the measuring coil 1 is shown in FIG. 2, a. The first pulse from the output of the measuring coil 1 triggers the threshold element 9, which triggers the delay element 10 and resets the pulse counter 15 with the indication and the trigger 16. The output signals of the threshold element 9 and the delay element 10 are shown in FIG. 2b, c. A pulse from the output of the delay element 10 closes the coincidence element 14 of the readout unit 12 and opens the key 6 by connecting the input of the correction storage amplifier 7 to the output of the integrator 2. The pulse at the output of the delay element 10 ends at a time interval after the threshold element 9 tilts backwards. to compensate for the drift of the output voltage of the integrator 2 after the end of the first pulse from the output of the measuring coil 1. After the end of the output pulse of the delaying element 10 Key 6, fixing the current value at the output of the correction storage amplifier 7, simultaneously the coincidence element 14 is opened and pulses from the 31 generator outputs of 13 clocks start to arrive at the input of the pulse counter 15 with the indication. From this point on, the measurement process begins. The input of the integrator 2 is the sum of the useful signal efi) and the interference signal e "(), which arises due to the effect on the measuring coil 1 of external magnetic fields. The time interval-t, the integration is determined by the filling time of the pulse counter 15 with indication, Hmt, where N is the capacity of the counter 15 pulse with indication; T is the period of the output pulses of the generator 17 clock pulses. The voltage U (ii) at the output of the integrator 2 at the time t (figd) equals tu t ,. J (ti) (t) e / ьje C) o (i, (1) о о where RC is the time constant of integrator 2. If the value of ij, is given a steep interference period. Ej, (t) by an appropriate choice of values. N and i, and the value of the integral | en {tld-t can be considered equal to 0. Therefore, we can assume that Thus, with the right choice, the value of t, U (t) will not depend on the interference voltage Ci). When the pulse counter 15 overflows with an indication, a pulse is generated at its output, causing the trigger 16 to be flushed. The signal from its output opens the switch 19, which connects the output of the differential current source 18 to the second (current) input of the integrator 2. Differential current source 18 performs the conversion input voltages 64 to output TOKjj i in accordance with the expression where UQ is the magnitude of the reference voltage of the generator 17 of the reference voltage; EVD - EMF measuring coil. 1j R is the resistance value of the resistor 3. The resulting input current Jj, operational amplifier 4 is equal to VL to be discharged, taking into account the discharge (3). Thus, the input current of the operational amplifier does not depend on the voltage of interference from external magnetic fields either. . In the time interval t - -t (Fig 2), the output voltage of the integrator 2 varies linearly until it reaches zero. At time i, the comparator 8 will work (Fig. 2, e), the potential of logical zero will be set at the output of the NAND 11 element, and the coincidence element 14 will close and the number of .fi will be fixed in the pulse counter 15 with indication, equal to the offset ( 2) L7 is the change in the flux linkage in the measuring coil 1. Thus, the proposed micro-meter provides an increase in the measurement accuracy by reducing the effect of interference by setting a fixed value of the integration time, the effective period of the interference, and compensation for the interference voltage w diffeentsialnogo power source with a reference voltage inegrirovanii t / j.

УHave

.1.one

III 1 III 1

,ZXZx

Claims

MICROBERBERMETER, containing a measuring coil connected to the first input of the integrator, consisting of an operational amplifier with a resistor at the input and a capacitor in the feedback circuit, a corrective storage amplifier, the input of which is connected via a key to the output, and the output is connected to the second integrator input, a comparator connected to the output of the integrator, the reference voltage generator and the reading unit, made in the form of a digital meter of time intervals, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurements by lowering In order to influence the influence of external magnetic fields, a threshold element, a delay element, an NAND element, a second key, a trigger, and a differential current source are introduced into it, the first input of which is connected to the output of the reference voltage generator, and the second input to the first input of the integrator and the input through a horn element whose output is connected to the input of the delay element, the trigger reset input and the reset input of the reading block, the first input of which is connected to the output of the delay element and the control input of the first key, the second input of the reading block is connected yield AND-NO element, whose first input is connected to the output of the comparator and the second input - to the output latch and the control input of the second switch connected between the output of the differential current source and a second input of the integrator, trigger count input connected to the output unit measuring indicator.

1187