SU1531040A1 - Магнитоизмерительный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к магнитоизмерительной технике и предназначено дл  измерени  переменных магнитных полей. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей - достигаетс  путем увеличени  частотного диапазона и помехоустойчивости. Магнитоизмерительный преобразователь состоит из феррозондового датчика 1 с измерительной 2 и компенсационной 3 обмотками и обмоткой возбуждени  4, усилител  второй гармоники 5, фазочувствительного детектора 6, интегратора 7, источника тока 8, генератора возбуждени  9, блока синхронной обработки 10, содержащего блок сравнени  11, ключ 12, накопительную RСцепочку 13 и буферный усилитель 14, а также формировател  импульсов 15. 2 ил.

Description

1

(21)4217216/24-21

(22)26.03.87

(46) 23.12.89. Бюл. № 47

(71)Специальное конструкторское бюро физического приборостроени  Института общей физики АН СССР

(72)А.А. Заруцкий и А.И. Иваница

(53)621.317.44(088.8)

(56)1. Geomagnetic Geoelectronic , V. 36, p. 149-160, 1984.

(54)МАГНИТОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

(57)Изобретение относитс  к магнито- измерительной технике и предназначено дл  измерени  переменных магнитных попей . Цель изобретени  - расширение

функциональных возможностей - достигаетс  путем увеличени  частотного диапазона и помехоустойчивости. Маг- нитоизмерительный преобразователь состоит из феррозондового датчика 1 с измерительной 2 и компенсационной 3 обмотками и обмоткой возбуждени  4, усилител  второй гармоники 5, фазо- чувствительного детектора 6, интегратора 7, источника тока 8, генератора возбуждени  9, блока синхронной обработки 10, содержащего блок сравнени  11, ключ 12, накопительнук RC- депочку 13 и буферный усилитель 14, а также формировател  импульсов 15. 2 ил.

ел СО

Вы)(од

4;

. 1

Изобретение относитс  к области магнитных измерений и предназначено дл  измерени  магнитной индукции в широком диапазоне частот.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет увеличени  частотного диапазона и помехоустойчивости.

На фиг. 1 изображена структурна  схема магнитоизмерительного преобразовател ; на фиг. 2 - временна  диаграмма работы магнитоизмерительного преобразовател  (МИП).

МИЛ (фиг. 1) содержит ферро ондо- вый датчик 1 с обмотками измерительной 2, компенсационной 3 и возбуждени  4, последовательно соединенные усилитель 5 второй гармоники, фазо- чувствительный детектор 6, интегра- тор 7, а также источник 8 тока, выход которого подключен к компенсационной обмотке, генератор 9 возбуждени , блок 10 синхронной обработки, и, образованный последовательно включенны- ми блоком 11 сравнени , ключом 12, накопительной RC-цепочкой 13 и буферным усилителем 14, выход которого соединен с вторым входом блока сравнени  и с входом источника тока, фор- мирователь 15 импульсов, выход которого подключен к управл ющему входу ключа 12, причем измерительна  обмотка 2 подключена к входу усилител  5 второй гармоники, выход интегратора подключен к первому входу блока сравнени , а выходы генератора 9 возбуждени  подключены соответственно к обмотке возбуждени , к второму входу фазочувствительного детектора и к входу формировател  импульсов.

Преобразователь работает следую- щим образом.

В обмотку возбуждени  феррозондо- вого датчика 1 подаетс  ток возбуж- дени  с частотой, вьфабатываемый генератором 9 возбуждени  и глубоко насыщающий сердечник датчика дважды за период.

В присутствии внешнего измер емог пол  Вц (фиг. 2а) напр жение на измр емой обмотке датчика 1 содержит полезный сигнал второй гармоники и помеху. Суммарный сигнал подаетс  на вход усилител  5 второй гармоники который отфильтровывает сигнал на частоте 2f,, и далее на вход фазочувствительного детектора 6, который удал ет из сигнала второй гармоники

0 0 р,

5

Q

5

квадратурную составл ющую и преобразует входной сигнал в сигнал с посто нной составл ющей, пропорциональной измер емой магнитной индукции By. Преобразованный сигнал (фиг. 2б) интегрируетс  в аналоговом интеграторе 7 и подаетс  на первый вход блока 11 сравнени . Блок 10 синхронной обработки управл етс  тонкими импульсами (фиг, 2в), следующими с периодом

(1)

в и вырабатываетс  в формирователе 15

импульсов, таким образом, что на выходе устройства в промежутке мевду п и п+1 импульсами напр жение поддерживаетс  посто нным и равным результату интегрировани , имевшему место в момент прихода п импульса управлени . Дл  этого в момент прихода п импульса ключ 12 замыкаетс  и блок сравнени  сравнивает напр жение на выходе интегратора (фиг. 2г) с напр жением на выходе устройства (фиг. 2д). При отличии указанных напр жений блок сравнени  вырабатывает ток, зар жающий конденсатор С до напр жени , при котором выходное напр жение устройства станет равным напр жению га выходе интегратора. После окончани  импульса управлени  накопленное напр жение на конденсаторе Up сохран етс  до следующего импульса управлени , поддержива  через буферный усилитель 14 посто нным выходное- напр жение устройства

UBMKПоступа  через элементы отрицательной обратной . св зи (источник 8 тока, компенсационна  обмотка 3) на вход феррозондового датчика, выходной сигнал устройства формирует магнитное поле - В,, Компенсирующее исходное. Далее процесс уравновешивани  измер емого магнитного пол  повтор етс . При измер емом измен ющемс  магнитном поле цепь отрицательной обратной св зи совместно с феррозондовым датчиком, усилителем второй гармоники и фазочувствитель- ным детектором играют роль канала сброса дл  интегратора, а период импульсов управлени  задает интервал интегрировани  интегратора.

В устройстве входной сигнал интегратора представл ет собой медленно мен ющуюс  информативную составл ющую и(В), пропорциональную измер емой компоненте магнитного пол  В, и помеху в виде суммы гармоник частоты возбуждени  с произвольными амплитудами и и начальными фазами i

и, и(В) -ь f и cos (2irf,kt +if). (2)

)Cil

Выходное напр жение интегратора,  вл ющеес  результатом интегрировани  входного сигнала за интервал между п и п+1 импульсами управлени  с учетом астатизма системы записываетс  следующим образом: Vr

иг и; Л(« t

In f

+ Л i U,cos(2-kt4,)dt-l S ьС. dt, L . . t. (3)

где Т - интервал времени интегрировани ;

Г - посто нна  времени интегратора ; - момент прихода п импульса;

и

П4-1

и

и

(Ы

1ИХ

-выходные напр жени  интегратора соответственно в конце П+1-ГО цикла интегрировани  и п-го цикла интегрировани ;

-выходное напр жение устройства в конце п-го цикла интегрировани .

Полага  коэффициент передачи блока синхронной обработки равным единице и учитыва  (1) последнее выражение записываетс 

(B)dt -1 и

П) .,(1 /,ч

в.х - Uj.-C-i)

( 5

ира 

, .

и

окончательно полу1

- Ju(B)dt ui(B) АВ

)

310АО

где В

10

15

20

а 5

(n«i)

среднее значение измер емого магнитного пол  rin цикл интегрировани .

Таким образом вькодное напр жение устройства не содержит гармоник частоты возбуждени ,

Claims (1)

1. Выбором периода следовани  импульсов управлени  Т, равным периоду самой низкой частоты в спектре внешней помехи, обеспечиваетс  нечувствительность устройства как к периодической сложной помехе, присутствующей в измер емом магнитном поле, так и к помехе типа электромагнитной наводки. Формула изобретени 

   Магнитоизмерительный преобразователь , содержащий феррозондовый датчик с обмотками компенсационной возбуждени  и измерительной, к которой подключены последовательно соединенные усилитель второй гармоники, фазо- чувствительный детектор, интегратор и источник тока, выход которого под25 ключен к компенсационной обмотке, генератор возбуждени , первый вход которого подключен к обмотке возбуждени , а второй выход - к второму входу фазочувствительного детектора,

   30 отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональньк возможностей за счет увеличени  частотного диапазона и помехоустойчивости , в него введены формирователь импульсов и соединенные последовательно блок сравнени , ключ, накопительна  RC-цепочка, буферный усилитель , причем первый вход блока сравнени  подключен к выходу интеграто4Q ра, а второй вход - к выходу буферного усилител  и к входу источника тока, вход формировател  импульсов подключен к третьему выходу генератора возбу щенн , а выход фор чирова- 5) 45 импульсов - к управл ющему входу ключ.

   ntj

   Фие.2