SU1211678A1 - Устройство дл измерени индукции переменного магнитного пол - Google Patents

Description

с первым и вторым выходами счетно решающего блока, второй сумматор последовательно соединен с блоком -извлечени  квадратного корн , выход которого соединен с третьим выходом

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике, в частности дл  измерений магнитной индукции переменного магнитного пол  в широком диапазоне частот, и может быть использовано при точечных измерени  магнитной индукции переменного магнитного пол .

Цель изобретени  - повьшение точности измерений при контроле формы кривой измер емой магнитной индукции.

На фиг,1 изобра сена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - временные диаграммы его работы.

Первый.выход генератора 1 пр мо угольных импульсов через последовательно соединеннные преобразователь 2 Холла, широкополосный усилитель 3 и первый ключ 4 подсоединен к первому входу счетно-решающего блока 5, Одновременно широкополосный усилитель 3 через второй ключ 6 подключен к второму входу счетно-решающего блока 5. Первый и второй выходы счетно-решающего блока 5 подсоединены соответственно к входам первого 7 и второго 8 управл емых блоков запоминани , а их выходы - к третьему и четвертому входам счетно-решающего блока 5, Третий выход счетно-решающего блока 5 через третий ключ 9 подсоединен к первому входу блока 10 сравнени . Одновременно выход первого ключа 4 через устройство 11 задержки, а выход второго ключа 6 через управл емое устройство 12 задержки подсоединены соответственно к первому и второму входу первого двухвходо- вого сумматора 13, Выход первого сумматора 13 одновременно подсоединен к входу четвертого ключа 14 и через последовательно соединенные первый выпр митель 15 и п тый ключ 16 - к второму входу устройства 10

счетно-фешающего блока, а входы второго сумматора соединены соответственно с третьим и четвертым входами счетно - решающего блока.

сравнени . Выход блока 10 сравнени  одновременно подсоединен к входам

управлени  управл емого устройства 12 задержки и четвертого ключа 14,

выход которого подключен к регистрирующему блоку 17, Вторые входы первого и второго управл емых блоков 7 и 8 запоминани , первого и второго ключей 4 и 6 соединены со

вторым выходом генератора 1 пр моугольных импульсов непосредственно, а вторые входы третьего и п того ключей 9 и 16 - через блок 18 задержки , При этом счетно-решающий

блок 5 содержит второй выпр митель .

19 и первый квадратор 20, третий выпр митель 21 и второй квадратор 22, а также второй сумматор 23 и блок 24 извлечени  корн  квадратного,

Таким образом, выход первого

ключа 4 через второй выпр митель 19, первый квадратор 20, первый управл емый блок 7 запоминани  подсоединен к первому входу сумматора 23, Выход

второго ключа 6 через третий выпр митель 21, второй квадратор 22, второй управл емый блок 8запоминани  подсоединен к второму входу сумматора 23, Выход второго сумма- тора 23 через блок 24 извлечени 

корн  квадратного подсоединен к входу третьего ключа 9,

Устройство работает следующим образом.

Преобразователь 2 Холла возбуждаетс  пр моугольными импульсами тока (фиг, 2а), поступающими с генератора 1 пр моугольных импульсов. Выходное напр жение преобразовател  2 Холла усиливаетс  широкополосным усилителем 3, в течение времени действи  импульса тока возбуждени  {от С, до ) с выхода преобразовател  2 Холла, на вход широкополосого усилител  3 поступает напр -

жение и., определ емое полезным сигналом и напр жением индукционной наводки :

,,3ir,(2WV3ncl3 j

нтах

к mofX

где и,, - амплитудное значение ч.

напр жени  индукционной

наводки;

и, - амплитудное значение напр жени  Холла;

f - частота магнитной индукции;

t - врем .

В течение времени действи  импульса тока возбуждени  первый ключ

4открыт и - выходное напр жение широкополосного усилител  3. U,tj K.jUjtK, - коэффициент усилени  усилител ) поступает на .первый вход счетно-решающего блока 5 (фиг.2&). Выпр мленное вторым выпр мителем

19 напр жение(фиг. 2 &)

XiMU,, «03- цедитс  в квадрат первым ратором 20, т.е. преобразуетс  в и в К (и„ ,, + и:„„ и через первый выход счетно-решающего блока

5поступает на управл емый от генератора 1 первый управл емый блок

7 запрминани . Напр жение на выходе второго №1пр мител  19 и первого квадратора 20 присутствует только в моменты времени действи  импульса тока управлени  преобразователем 2 Холла, т.е. только в эти моменты времени выходное напр жение первого квадратора 20 пропорционально возведенному в степень 2 сигналу, равному сумме напр жений Холла и индукционных наводок. На выходе первого управл емого блока 7 запоминани  присутствует напр жение и в течение всего периода работы генератора 1 (4мг.2 г ) . Второй ключ 6, управл емый от генератора 1, в течение времени действи  импульса тока возбуждени  закрыт. Во врем  отсутстви  импульса тока управлени  широкополосным усилителем 3 усиливаетс  только напр жение индукционных наводок lij в UH cos ZITf t, поступающее с выхода преобразовател 2 Холла (фиг.2 ) .Усиленное напр жение индукционных наводок через второй ключ 6 поступает на второй вход счетно Т)ешан1щего блока

7

1211678

5. Выпр мленное третьим выпр мителем

21(фиг.2е) напр жение ,K U, ,0, возводитс  в квадрат вторым квадратором 22. т.е. преобразуетс  в

5 через второй выход счетно-решающего блока 5 поступает на управл емый от генератора 1 второй управл ем Й блок 8 запоминани  . Напр жение на выходе .третьего

to выпр мител  21 и второго квадратора

22присутствует только в моменты отсутстви  импульса тока возбуждени  преобразовател  2 Холла, т.е. только в эти моменты времени выход-

)5 ное напр жение второго квадратора 22 пропорционально возведенному в степень 2 напр жению индукционных наводок. На выходе второго блока 8 запоминани  напр жение U - 20 присутствует в течение всего периода генератора 1 (фиг.2 Ж). Первый управл емый блок 7 запоминани  приводитс  в нулевое состо ние передним фронтом импульса тока генератора 1, 25 а второй управл емый блок 8 запоминани  - задним фронтом. Выходные напр жени  управл емых блоков 7 и 8 йоступают соответственно на третий и четвертый входы счетно-решают 2Q щего блока 5 (на входы второго суьг- матора 23). Во втором сумматоре 23 формируетс  разность напр жений, поступающих на его два входа с выходов блоков запоминани  11, 3, и,„,) - ,, К K,,j. Из э.той разности блоком 24 извлечени  корн  квадратного извлекаетс  квадратный корень, в результате чего на выходе блока 24 формируетс  напр жение

и,К,К Uxmc,. K,,,(2)

где В д, - амплитудное значение измер емой магнитной индукции;

G - коэффициент передачи преобразовател  Холла пропорциональное только измер емой магнитной индукции (фиг. 25). По окончании переходного процесса к третьему выходу счетно-решающего блока 5 третьим ключом 9, управл емым от генератора I пр моугольных импульсов через блок 18 задержки , подключаетс  первый вход блока 10 55 сравнени . Врем  задержки выбирает-

40

45

50

с  из услови  1} ь„ , где с „ вре-

/

.м  переходного процесса;

врем 

задержки блока 18 задержки. Блок

in

10сравнени  подключаетс  на врем 

t - t, - (г- 2 U ) .

Одновременно в моменты действи  мпульса тока управлени , когда первый ключ 4 открыт, переменное апр жение U,ц через устройство 11 задержки поступает на вход первого сумматора 13. Устройство П задержки существл ет задержку напр жени  U, а врем , равное длительности имульса тока управлени  (фиг.2 k ), то вызвано тем, что напр жение U,q. пропорциональное сумме полезного сигнала и индукционной наводке, а напр жение Ujy, пропорциональное только напр жению индукционной на водки, присутствуют на выходе преобразовател  2 Холла и широкополосого усилител  3 в разные моменты времени. Врем  задержки устройства

11задержки равно времени длиельности импульса тока управени  .

В паузу, когда ток управлени  преобразовател  2 Холла отсутствует, первый ключ 4 закрыт, второй ключ 6 открыт и управл емым устройством 12 задержки Осуществл етс  задержка (сдвиг) напр жени  0 . Необходимость управл емого устройства 12 задержки объ сн етс  следующими причинами. В св зи с тем, что напр жение индукционных наводок UjiUju) сдвинуто относительно по- лезного сигнала на угол , а зна- чение Ujll-iju) зависит от частоты измер емой магнитной индукции, то фазовый сдвиг Cf между суммарным напр жением, определ емым индукционной наводкой и полезным сигналом U((U(|, )., и напр жением индукционной наводки UgCUju) не равен и зависит от частоты измер емой магнитной индукции, Спедовательно, дл  вычитани  переменного напр жени , пропорционального индукционной наводке из суммарного переменного напр жени , должен быть обеспечен сдвиг на угол cf . Только в этом случае может быть обеспечено уменьшение вли ни  индукционной наводки на результаты измерений. Но сдвиг этот, как сказано вьшхе непосто нен. Компенсаци  этого сдвига, т.е. обратный сдвиг, осуществл етс  управл емым устройством 12 задержки и напр жение Угц приходит к виду,

, iO

15

20

25

30

изображенному на фиг, 2л - напр жение Uju , .

Первым сумматором 13 напр жени  U(u и U2U суммируетс  (вычитаютс ) и суммарное напр жение U, через первый выпр митель 15 (фиг. 2м) и п тый ключ 16 поступает на второй вход блока 10 сравнени  (фиг. 2 ц ).

В том случае, если значени  напр жений (фиг. 2 и фиг. 2 н ) на двух входах блока 10 отличны друг от друга (это означает, что в выходном напр жении сумматора 13 присутствует напр жение индукционных наводок ) блок 10 сравнени  вырабатывает сигнал, под действием которого врем  задержки управл емого устройства 12 задержки измен етс  до тех пор, пока не будет обеспечено равен ство входных напр жений блока 10 сравнени . Учитыва  указанные требовани  к коэффициентам передачи . выпр мителей 15, 19 и 21, устройствам 11 и 12 задержки, сумматору 13, равенство входных напр жений сравнивающего устройства (устройства сравнени ) 10 будет тогда, когда будет выполн тьс  равенство

fа

,:со

ЬУ

arctg

Х max

где t

V

врем  задержки управл емого устройства задержки; 00 2i; f,

Только при выполнении указанных требований к устройствам 11 и 42 задержки, сумматору 13, выпр мител м 15, 19 и 21 установившеес  состо ние равновеси  (равенство между входными сигналами сравнивающего устройства) будет соответствовать требуемому значению ,угла ср ,

Учитыва  тот факт, что значение - н та прочих равных услови х возрастает пропорционально частоте измер емой магнитной индукции, то в случае, если измер ема  магнитна  индукци  имеет сложную форму кривой, дл  высших гармонических составл ющих управл емое устройство задержки, при прочих равных услови х должно обеспечивать больший эквивалентный фазовый ддвиг, в данном случае это необходимое условие выполн етс , ибо при неизменном (установившемс , после уравновешивани ) значение времени задержки ty,, увеличение частоты а приводит к увеличению

эквивалентного фазового сдвига согласно (o.JilL

т 0311,.

и н шах ЛУЗ

Равенство arctg -,

II

iJx man

при наличии высших гармонических составл ющих выполн етс  приближен

UH max

Однако при

0,3 равенство

x max

выполн етс  с погрешностью не более (2-3)%. Таким образом, предлагаемое устройство уменьшает погрешность не менее, чем в 10 раз даже при изменении магнитной индукции при сложной форме кривой.

Равенство входных напр жений на входе сравнивающего устройства соответствует отсутствию напр жени  индукционных наводок в выходном напр жении первого сумматора 13,

т.е. соответствует тому, что мгновенные значени  выходного напр жени  пропорциональны мгновенным значени м измер емой магнитной индукции. Б это врем  четвертый ключ 14, управ-

л емый сигналом, поступаюш 1м с блока 10 сравнени  подключает к выходу первого сумматора 13 регистрируюший блок 17. Следовательно, на вход регистрирующего блока 17 поступает

напр жение, мгновенное значение

которого пропорционально мгновенному значению измер емой магнитной индукции .

tu

Ти

Гг

ff7

3

J

1-f

- f

г

д

e ж 3 и

Х

/ Ч/ Ч/ V

2

WVb

J

А V

Х

u

V

Тз

fv-f3

3

Га

fi/

2

-zf

J

А V

Х

f -те

Га

К

t

A/

:

/X / Ч

ff

Гз

-Z

fj

Гд,

фие.2.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, преобразователь Холла, широкополосный усилитель, выход которого подключен к входам первого и второго ключей, выходы которых подключены к первому и второму входам счетно—решающего блока, первый и второй выходы которого через первый и второй управляемые блоки запоминания подключены к третьему и четвертому входам счетно-решающего блока, а третий выход счетнорешающего блока подсоединен к третьему ключу, и регистрирующий блок, при этом управляющие входы первого и второго ключей и управляемых блоков запоминания подключены к второму выходу генератора прямоугольных импульсов непосредственно, а управляющий вход третьего ключачерез блок задержки, отличающееся тем, что, с целью повы шения точности измерений, в него дополнительно введены четвертый и пятый ключи, устройство задержки, управляемое устройство задержки, двухвходовый сумматор, выпрямитель и блок сравнения, причем выход первого из ключей через устройство задержки, а второго через управляемое устойство задержки подсоединены к первому и второму входам двухвходового сумматора, выход которого одновременно подсоединен к входу четвертого ключа и через последовательно соединенные первый выпрямитель и пятый ключ — к одному из входов блока сравнения, к другому $ входу которого подсоединен выход третьего ключа, выход блока сравнения одновременно .подсоединен к входам управления управляемого устройства задержки и четвертого ключа, выход которого подключен к регистрирующему блоку, а управляющий вход пятого ключа — к выходу блока задержки.

2. Устройство по п.1, отличающее ся тем, что счетнорешающий блок выполнен в виде второго и третьего выпрямителей, первого и второго квадраторов, второго сумматора и блока извлечения квадратного корня, при этом второй выпрямитель и первый квадратор соединены последовательно, третий выпрямитель и второй квадратор также соединены последовательно, входы второго и третьего выпрямителей соединены с первым и вторым входами счетно-решающего блока, выходы пер— ' вого и второго квадраторов соединены) с первым и вторым выходами счетнорешающего блока, второй сумматор последовательно соединен с блоком извлечения квадратного корня, выход которого соединен с третьим выходом

121 1678 счетно—решающего блока, а входы второго сумматора соединены соответственно с третьим и четвертым входами счетно - решающего блока.