SU263729A1 - Устройство для измерения напряжениости магнитного поля - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может служить дл  измерени  слабьгх магнитных полей в инфразвуковом и звуковом диапазонах частот.

В этих диапазонах наиболее перспективно применение феррозондовых магнитометров благодар  их высокой чувствительности, .помехозащищенности , независимости от частоты и линейности коэффициента преобразовани  феррозондавых датчиков.,

В известных магнитометрах осуществл етс  линейное преобразование измер емого магнитного пол  в посто нный ток ;Или напр жение , пропорциональные среднему значению напр женности измер емого пол .

Пр.и измерении измен ющихс  во времени магнитных Полей сложной формы, например магнитных помех и полей рассе ни , имеющих щИрокИЙ частотный спектр, наиболее полной характеристикой измер емого сигнала  вл етс  не среднее, а действующее (эффективное) значение, характеризующее энергию измер емого пол .

Дл  измерени  действующих значений измер емого пол  в магнитометрах необходимо примен ть детекторы с квадратичной характеристикой преобразовани , в качестве которых используютс  либо термопреобразоватеи линейности коэффициента преобразовани  различных TiraoiB.

Однако у известных термопреобразователей наблюдаютс  больща  потребл ема  мощность и инерционность, а простые функциональные преобразователи обладают больщой погрещностью (3-Шз/о) при сложной форме измер емого сигнала.

С целью обеспечени  возможности измерени  действующих значений магнитных полей без использовани  специальных функциональных преобразователей и повышени  точности измерени  действующих значений магнитных полей сложной формы в предлагаемом устройстве к выходу фазоинвертора присоединены противофазно управл емые транзисторы с включенныл между их коллекторами магнитньш элементом с пр моугольной петлей гистерезиса , вторична  обмотка которого через двухполупериодный выпр митель соединена с пенью управлени  двух ключей, вход одного из которых присоединен к генератору возбул депи  неп..1средственно, а другой ключ с параллельно включениььм регистрирующим прибором средних значений присоединен через интегрирующее устройство.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 приведены временные диаграммы работы устройства при отсутствии измер емого пол ; на фиг. 3 - то же, при наличии измер емого пол .

Предлагаемый измеритель магнитного таол  содержит генератор пр моугольных импульсов /, возбуждающий дифференциальный феррозондовый датчик 2, выходной сигнал которого пропускаетс  через фильтр -нижних частот 3 и преобразуетс  формирователем 4 в пр моугольные импульсы U, разность полупе ,риода этих импульсов пропорциональна измер емому полю. Дл  регистрации действующего значени  измер емого пол  в схему ввод тс  противофазно управл емые от фазоинвертора 5 транзисторы 5 и 7 с включенным между их коллекторами магнитным элементом - трансформатором 8 -с лр моугальной петлей гистерезиса (ППГ), импульсы с выхода которого через двухполупериодный выпр митель 9 управл ют транзисторными ключами 10, 11 и 12, 13. На вход ключа 10, 11 подаютс  от генератора 1 через разделительное сопротивление 14 Пр моугольные импульсы t/p, поступающие одновременно через интегрирующую цепочку 15, 16 (сопротивление 15 и конденсатор 16) на вход ключа 12, 13, параллельно когорому присоединен регистрирующий прибор -средних значений, например регистрирующий Прибор 17 посто нного тока с выпр мителем 18, отградуированный в действующих значени х измер емого пол .

На фиг. 2 приведены временные диаграммы, соответствующие случаю, когда измер емое поле Н отсутствует. При этом разнопол рные импульсы Ui на выходе формировател  4 симметричны, и проход  через фазоинвертор 5, поочередно открывают транзисторы 6 и 7. Напр жение источника питани  через открытые транзисторы прикладываетс  к обмотке трансформатора 8, -симметрично перемагничи1ва  его до насыщени . При этом изменение индукции В в сердечнике и напр жение Uz на выходной обмотке Wz также симметричны во времени. Из выпр мленного напр жени  УЗ выдел етс  переменна  составл юща , котора  упр зл ет ключами 10, 11 и 12, 13, закрыва  их в момент прихода управл ющих импульсов 1/4. При отсутствии измер емого пол  (Я 0) управл ющие импульсы имеют очень малую длительность, обусловленную конечной крутизной фронтов напр жени  L/Z. Ключи 10, 11 и 12, 13 наход тс  в открытом состо нии Б течение всего периода, паден-ие напр жени  на .входе интегрирующей цепочки 15, 16 равно нулю, и ток в регистрирующем приборе 17 отсутствует.

|При действии на датчик 2 измер емого пол  пр моугольные импульсы f/i на выходе формировател  несимметричны, и сердечник трансформатора 8 перемагничиваетс  импульсами различной длительности. Так как изменение индукции В, обусловленное им-пульсами меньшей длительности (положительными на фиг. 3), равно изменению индукции, вызван-ному импульсами большей длительности (отрицательными ) , то в течение промежутка

времени т, равного разности длительностей разнопол рных импульсов, сердечник трансформатора насыщен, и напр жение Uz в обмотке W равно -нулю. После выпр млени  напр жени  L/z из выпр мленного напр жени  Us выдел ютс  управл ющие -импульсы U, длительность которых -пропорциональ 1а измер емому полю. Напр жение Uf генератора 1 подаетс  на вход интегрирующей цепочки 15, 16 (в качестве ее могут быть использованы , -на-лример пассивна  интегрирующа  цепь или интегрирующий усилитель) только в момент времени т в виде -пр моугольных импульсов L/U. Эти -импульсы преобразуютс  интегрирующей цепочкой 15, 16 и ключом 12, 13 в треугольные импульсы UQ длительность и амплитуда которых пропорциональны измер емому полю. После окончани  каждого управл ющего импульса U ключ 12, 13 открываетс , практически мгновенно разр жа  конденсатор 16, и шунтирует регистрирующий прибор 17. Так как посто нна  составл юща  и-мпульсов f/o, регистрируема  прибором 17 средних значений, равна их площади, пропорциональной квадрату измер емого пол , то прибор зарегистрирует действующее значение напр женности пол . Погрешность квадратировани  в рассмотренной схеме определ етс  в основном нелинейностью пилообразного напр жени  Об, котора  может достигать очень малых значений (0,1-1%). Дл  уменьшени  погрешности вместо па-ссивной интегрирующей цепи может быть использован интегрирующий усилитель.

Таким образом, в предложенном устройстг.е обеспечиваетс  измерение действующих значений напр женности магнитного пол  с высокой точностью без применени  специальных функциональных преобразователей.

Предмет изобретени 

Устройство дл  измерени  напр женности магнитного пол , содержащее дифференциал1 ный феррозондовый датчик, генератор возбуждени , фильтр нижних частот, формирователь пр моугольных импульсов, фазоинвертор и регистрирующий прибор, отличающеес  тем, что, с целью обеспечени  возможности измерени  действующих значений магнитных полей и повышени  точности измерени , выходы упом нутого фазоинвертора подключены к базам противофазно управл емых транзисторов с включенным между их коллектором магнитным элементом (трансформатором) с пр моугольной петлей гистерезиса, вторична  обмотка которого через двухполупериодный выпр митель соединена с цепью управлени  двух ключей, -вход одного из которых подключен к генератору возбуждени  непосредственно , а вход другого ключа с параллельно подключенным к нему регистрирующим прибором соеди-нен с генератором через интегрирующую цепочку.

. I

f

Риг.2

-/ -f

иг.З