SU560193A1 - Magnetic field measurement method - Google Patents

Magnetic field measurement method

Info

Publication number
SU560193A1
SU560193A1 SU2099643A SU2099643A SU560193A1 SU 560193 A1 SU560193 A1 SU 560193A1 SU 2099643 A SU2099643 A SU 2099643A SU 2099643 A SU2099643 A SU 2099643A SU 560193 A1 SU560193 A1 SU 560193A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
magnetic
field
sections
measured
magnetic field
Prior art date
Application number
SU2099643A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Георгиевич Сметанин
Ризван Салех Бабаев
Валентин Васильевич Голованов
Борис Анатольевич Шамурин
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4444
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 Предприятие П/Я Г-4444 filed Critical Предприятие П/Я Г-4444
Priority to SU2099643A priority Critical patent/SU560193A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU560193A1 publication Critical patent/SU560193A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

Изобретение относитс  к магиитны.м измерени м и может быть использовано при построении первичных измерительных преобразователей , преимущественно слабого посто нного или медленномен ющегос  магнитного пол  в электрический сигнал, геофизических и навигационных устройств.The invention relates to magnetic measurements and can be used in the construction of primary measuring transducers, preferably a weak constant or slow magnetic field into an electrical signal, geophysical and navigation devices.

Известен способ измерени  магнитного пол , по которому в измер емое поле но.мещают магнитоировод с распределенной по нему сигнальной обмоткой и вспомогательным переменным полем либо одновременно посто нным и переменным пол ми осуществл ют под.магничивание магнитопровода. В результате подмагничивани  измен етс  магнитна  проницаемость тела магнитопровода, а следовательно , магнитна  проницаемость тела магнитопровода дл  внещнего измер емого пол . Изменение магнитной проницаемости тела магнитопровода приводит к модул ции измер емого магнитного потока в нем с частотой, совпадающей с частотой пол  подмагничивани , или удвоенной частотой. О величине измер емого пол  суд т по величине ЭДС в сигнальной обмотке с частотой подмагничивающего пол  или удвоенной частотой. Способ реализуетс  с иснользованием как замкнутых, так и разомкнутых магнитолроводов Ij.There is a known method for measuring a magnetic field, in which a magnetic conductor with a signal winding and an auxiliary alternating field distributed along it, or a constant and alternating fields simultaneously distributed, is magnetised under a magnetic field. As a result of magnetization, the magnetic permeability of the body of the magnetic circuit changes, and consequently, the magnetic permeability of the body of the magnetic core for an external measurable field. A change in the magnetic permeability of the body of the magnetic circuit leads to a modulation of the measured magnetic flux in it with a frequency that coincides with the frequency of the bias field, or twice the frequency. The magnitude of the measured floor is judged by the magnitude of the EMF in the signal winding with the frequency of the magnetizing field or twice the frequency. The method is implemented using both closed and open magnetic circuits Ij.

Однако магнитна  проиицаемость тела магнитопровода дл  впешнего из.мер емого магнитного пол  и магнитный поток в теле магнитопровода св заны с магнитной проницаемостью материала .магнитопровода нелинейной зависимостью и из.мен югс  в меньшихHowever, the magnetic field of the magnetic core body for an external magnetic field and the magnetic flux in the magnetic core body are related to the magnetic permeability of the material of the magnetic circuit by nonlinear dependence and from the small pulses in smaller

абсолютных и относительных пределах. Это снижает по.мехоустойчивость, чувствительность и тем самым точность измерени  по этому способу. Кроме того, в случае регистрации ЭДС в сигнальной обмотке, измен ющейс  сabsolute and relative limits. This reduces the robustness, sensitivity and thus the measurement accuracy of this method. In addition, in the case of registration of EMF in the signal winding, which varies with

удвоенной по сравненню с полем подмагничивани  частотой, усложн ютс  соответствующие вторичные преобразователи.doubled in comparison with the bias frequency field, the corresponding secondary transducers are complicated.

Наиболее близким по техническо.му рещению к изобретению  вл етс  способ из.мерени  магнитного пол  с по.мощью чувствительного элемента в виде замкнутого магиитопровода с распределенной по нему сигнальной обмоткой, заключающийс  в периодическом под.магничивании противолежащих участковThe closest technical solution to the invention is the method of measuring the magnetic field with the help of a sensitive element in the form of a closed magnetowire with a signal winding distributed over it, which consists in periodically magnetising opposite areas

магнитонровода и из.мерении ЭДС в сигнальной обмотке 2.magnetic and izmereniya EMF in the signal winding 2.

Однако при измерении по этому способу магнитна  проницае.мость тела магнитопровода в направлении измерени  измен етс  по закону, нелинейно св занному с изменением пронидае.мости материала участков. Это приводит к вредной модул ции измер емого магнитного потока через тело .магнитопровода поHowever, when measured by this method, the magnetic permeability. The magnet body in the measuring direction changes according to a law that is nonlinearly related to the change in the permeability of the material of the sections. This leads to harmful modulation of the measured magnetic flux through the body.

нелинейному закону, а следовательно к по вnonlinear law, and therefore to by in

лению высших гармонических составл ющих в выходной ЭДС.the higher harmonic components in the output emf.

Цель изобретени  - иовышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve measurement accuracy.

Это достигаетс  тем, что по предлагаемому способу противолежащие участки магнитопровода помещают во вспомогательные посто нные пол  одинаковых величины и направлени , а также в переменные пол  одинаковой величины, но разного направлени , либо в переменные пол  одинаковой величины и направлени  и в посто нные пол  одинаковой величины, но разного напр жени .This is achieved by the fact that according to the proposed method, the opposite sections of the magnetic circuit are placed in auxiliary constant fields of the same magnitude and direction, as well as in variable fields of the same magnitude, but in different directions, or in variable fields of the same magnitude and direction and in constant fields of the same magnitude, but different voltage.

На фиг. 1 показан чувствительный элемент; на фиг. 2 и 3 - кривые изменени  дифференциальной магнитной проницаемости материала участков дл  случа  противофазного подмагничивани  по одной ветви и разным ветв м кривой намагничивани  соответственно, на фиг. 4 - эквивалентна  схема магнитных потоков в магнитопроводе.FIG. 1 shows the sensing element; in fig. 2 and 3 are curves of changes in the differential magnetic permeability of the material of the sections for the case of antiphase biasing along one branch and different branches of the magnetization curve, respectively; FIG. 4 - equivalent circuit of magnetic flux in the magnetic core.

Пример 1. Дл  измерени  использовали чувствительный элемент (фиг. 1) в виде замкнутого магнитопровода 1 с распределенной по замкнутому контуру сигнальной обмоткой 2. Каждый из противолежащих участков 3 и 4 помещали в зазор отдельного электромагнита. По обмоткам электромагнитов пропускали посто нный ток одинаковых величин и знака и переменный ток одинаковой величины, но разного знака. Чувствительный элемент помещали в эталонное поле с известными напр женностью и направлением и ориентировали до совпадени  продольной оси магнитопровода с направлением пол . Замер ЭДС осуществл ли в сигнальной обмотке и находили коэффициент , определ ющий чувствительность измерени  как частное от делени  выходной ЭДС, на величину наир л енности пол .Example 1. For the measurement, a sensitive element (Fig. 1) was used in the form of a closed magnetic circuit 1 with a signal winding 2 distributed over a closed circuit. Each of the opposite sections 3 and 4 was placed into the gap of a separate electromagnet. Through the windings of electromagnets, direct current of the same magnitude and sign was passed, and alternating current of the same magnitude but of a different sign was passed. The sensing element was placed in a reference field with known strength and direction and oriented until the longitudinal axis of the magnetic circuit coincided with the direction of the field. The EMF was measured in the signal winding and the coefficient determining the sensitivity of the measurement as a quotient of the division of the output EMF was found by the magnitude of the polarity of the field.

Чувствительный элемент помещали в измер емое поле и ориентировали продольной осью в направлении измерени , замер ли выходную ЭДС. Дл  нахождени  величины пол  в направлении измерени  полученное значение ЭДС делили на коэффициент, определ ющий чувствительность измерени .The sensing element was placed in a measurable field and oriented with the longitudinal axis in the direction of measurement, the output emf was measured. To find the magnitude of the field in the direction of measurement, the resulting emf value was divided by the coefficient that determines the sensitivity of the measurement.

На фиг. 2 крива  5 изображает изменение дифференциальной магнитной проницаемости материала магнитопровода в функции напр женности пол  подмагничивани . Участки 3 и 4 в зазорах электромагнитов наход тс  под действием посто нного пол  с напр женностью Hi (оба участка) и переменного пол  с напр женностью , измен ющейс  во времени по кривым 6 п 7 соответственно. Проницаемость материала участков 3 и 4 измен етс  во времени по противофазным кривым 8 и 9.FIG. 2, curve 5 depicts the change in the differential magnetic permeability of the magnetic core material as a function of the bias field strength. Sections 3 and 4 in the gaps of electromagnets are under the action of a constant field with the strength Hi (both portions) and an alternating field with a strength varying in time along curves 6 and 7, respectively. The permeability of the material of sections 3 and 4 varies with time according to antiphase curves 8 and 9.

Пример 2. Дл  измерений примен ли чувствительный элемент, показанный на фиг. 1. Каждый участок 3 и 4 помещали в зазор отдельного электромагнита. По обмоткам электромагнитов пропускали посто нный ток одинаковой величины, но разного знака и переменный ток одинаковых величины и знака.Example 2. For the measurements, the sensitive element shown in FIG. 1. Each section 3 and 4 were placed in the gap of a separate electromagnet. Through the windings of electromagnets, a constant current of the same magnitude, but of a different sign, and an alternating current of the same magnitude and sign were passed.

Дальнейшие измерени  выполн ли как описано выше. Результаты измерени  совпадают. Участки 3 и 4 в зазорах электромагнитов находились под действием посто нных полей с напр женностью и -HI соответственно и переменного нол  одного направлени  (кривые 6 и 6). Проницаемость материала участков 3 и 4 измен лось во времени по противофазным кривым 8 и 9 соответственно.Further measurements were made as described above. The measurement results are the same. Sections 3 and 4 in the gaps of electromagnets were under the action of constant fields with intensity and -HI, respectively, and variable zero of one direction (curves 6 and 6). The permeability of the material of sections 3 and 4 changed over time according to antiphase curves 8 and 9, respectively.

Пример 3. Дл  измерений использовали чувствительный элемент показанный на фиг. 1. В каждом из противолежащих участков 3 и 4 выполн ли отверстие, в котором размещали обмотку подмагничивани . Подачу тока в обмотки подмагничивани  и дальнейщие операции по измерению осуществл ли в соответствии с примерами 1 и 2. Результаты измерений совпадают. Ниже приводитс  характеристика чувствительного элемента, результаты измерений по примерам 1, 2 и 3 и математический анализ по предлагаемому способу.Example 3. For measurements, the sensitive element shown in FIG. 1. In each of the opposite portions 3 and 4, a hole was made in which the bias winding was placed. The current was supplied to the bias windings and further measurements were carried out in accordance with examples 1 and 2. The measurement results coincide. The following is a characteristic of the sensing element, the measurement results of examples 1, 2 and 3 and the mathematical analysis of the proposed method.

Магнитопровод чувствительного элемента выполн ли из листового пермалло  толщинойThe magnetic core of the sensing element is made of permallo sheet thickness

0,05 мм при наборе 1,2 мм, длине магнитопровода 90 мм и после термообработки помещали в защитный диэлектрический чехол (сигнальна  обмотка 400 витков, обмотка подмагничивани  по 50 витков на каждом электромагните или в каждом отверстии). В обмотку подмагничивани  подавали посто  Л1ЫЙ ток 9 ма и переменный ток 2 ма частоты 5 кгц.0.05 mm with a set of 1.2 mm, a magnetic core length of 90 mm and after heat treatment were placed in a protective dielectric cover (signal winding 400 turns, bias winding 50 turns on each electromagnet or in each hole). A constant current of 9 ma and an alternating current of 2 ma at a frequency of 5 kHz were applied to the bias winding.

Получено значением выходной ЭДС с частотой 5 КГЦ - 10 MB дл  пол  с единичной напр женностью 1 а/и в диапазоне измер емых полей от О до 50 а/м. Коэффициент нелинейных искажений выходного сигнала (коэффициент гармоник) в поле с напр женностью 25 а/м менее 2%, остаточный сигнал при нулевом значении напр женности измер емого пол  1,5 м/в, выходное сопротивление чувствительного элемента по сигнальной обмотке 250 ом. Выбором в примерах 1, 2 и 3 режима подмагничивани  по посто нному току (величины тока) и по переменному току (амплитуды и формы тока) может быть обеспечен синусоидальный характер изменени  магнитной проницаемости материала участков 3 (jii)Obtained by the value of the output electromotive force with a frequency of 5 KHz - 10 MB for a field with a unit strength of 1 a / and in the range of measured fields from 0 to 50 a / m. The nonlinear distortion of the output signal (harmonic ratio) in a field with a voltage of 25 a / m is less than 2%, the residual signal at a zero value of the measured field strength is 1.5 m / v, the output impedance of the sensing element in the signal winding is 250 ohms. Selection in examples 1, 2 and 3 of the direct current bias (current magnitude) and alternating current (amplitude and current waveform) modes can provide a sinusoidal change in the magnetic permeability of the material of sections 3 (jii)

и 4 (|i2). В этом случае кривые 8 и 9 математически могут быть записаны в видеand 4 (| i2). In this case, curves 8 and 9 mathematically can be written as

|1, г IJ. + sin Q(;| 1 g IJ. + sin Q (;

lij а - Да sin Qilij a - yes sin Qi

где |.i и A)i среднее значение и амплитуда приращени  магнитной проницаемости материала участков; Q-кругова  частота; t - врем .where | .i and A) i is the average value and amplitude of the increment of the magnetic permeability of the material of the sections; Q-circular frequency; t - time

При этом очевидно, что магнитна  проводимость материала магнитопровода м в направлении измерени , а следовательно магнитна  проводимость тела магнитопровода gt во внешнем поле этого направлени  и магБИТНЫЙ поток Яо через тело магнитопроводаIt is obvious that the magnetic conductivity of the material of the magnetic conductor m in the direction of measurement, and therefore the magnetic conductivity of the body of the magnetic conductor gt in the external field of this direction, and the magmatic flux Yao through the body of the magnetic conductor

эuh

от измер емого пол  остаютс  неизменными во времени и равныof the measured floor remain unchanged in time and are equal

5 jJ-oPЯм gi + Я2 (0 (г + Н-а)5 jJ-oPЯ gi + Я2 (0 (g + H-a)

zT I zT I

,ЯЛ YAL

STST

//

где gi и g2 - магнитна  проводимость материала участков 3 и 4;where gi and g2 are the magnetic conductivity of the material of sections 3 and 4;

Но-абсолютна  магнитна  проницаемость вакуума;But the absolute magnetic permeability of the vacuum;

1-1т - магнитн-а  проницаемость тела магнитоцровода;1-1т - magnetic permeability of the body of the magnetic core;

HO - напр женность измер емого магнитного пол ;HO is the intensity of the measured magnetic field;

/ и 5 - длина и площадь поперечного сечени  магнитопровода./ and 5 - the length and cross-sectional area of the magnetic circuit.

Поток Фо от измер емого магнитного пол  распредел етс  по участкам 3 и 4 замкнутого магнитоцровода в соответствии с их магнитной проводимостью определ емой магнитной проницаемостью материала участков. Потоки Ф1 и Ф2 в участках 3 и 4 могут быть найдены по первому закону Кирхгофа дл  магнитных цепей и равныThe flux Fo from the measured magnetic field is distributed over sections 3 and 4 of the closed magnetotherm according to their magnetic conductivity determined by the magnetic permeability of the material of the sections. Flows F1 and F2 in sections 3 and 4 can be found according to the first Kirchhoff's law for magnetic circuits and are equal to

.sinQ..sinQ.

ФF

1о О1o o

22а22a

0,..sinQ.0, .. sinQ.

22 ;а22; a

Эквивалентна  схема действующих в магнитопроводе магнитных потоков представлена на фиг. 4, где 10 и 11 - источники переменных потоковThe equivalent circuit of magnetic fluxes operating in the magnetic circuit is shown in FIG. 4, where 10 and 11 are sources of variable flows.

Ф„ ДиF „Di

sinQ.sinQ.

иand

Из схемы видно, что действующий в магнитопроводе магнитный поток от измер емого пол  может быть представлен как посто нный поток Фо, равномерно распределенный поIt can be seen from the diagram that the magnetic flux acting in the magnetic core from the measured field can be represented as a constant flux Fo uniformly distributed over

участкам 3 и 4 и замкнутый переменный магнитный поток. Поток по замкнутому контуру магнитопровода () может быть найден как разница магнитных потоков Ф1 и Фаsections 3 and 4 and a closed variable magnetic flux. The flow along the closed circuit of the magnetic circuit () can be found as the difference of the magnetic fluxes F1 and F

Ф Фо - Sin Йг sin Ш,F Fo - Sin Yg sin Ш,

и.and.

а ЭДС (е) в сигнальной обмотке с числом витков Wand EMF (e) in the signal winding with the number of turns W

йФ, JF,

- WQy.,i.H,S - cos Q.- WQy., I.H, S - cos Q.

e - W e - W

Из последнего вырал ени  видно, что выходна  ЭДС св зана с напр женностью измер емого пол  через посто нные коэффициенты и имеет гармонический характер при гармоническом противофазном законе изменени  магнитной проницаемости материала противолежащих участков магнитоировода.It is clear from the latter that the output emf is related to the strength of the measured field in terms of constant coefficients and has a harmonic character with a harmonic antiphase law of change in the magnetic permeability of the material of opposite sections of the magnetic conductor.

Claims (2)

1. Афанасьев Ю. В. Феррозонды, Л., «Энерги , 1969, с. 14-39.1. Afanasyev Yu. V. Ferrozond, L., “Energie, 1969, p. 14-39. 2. Авт. св. М 352238, кл. G 01R 33/00, 15.03.71.2. Auth. St. M 352238, cl. G 01R 33/00, 15.03.71. tt
SU2099643A 1975-01-27 1975-01-27 Magnetic field measurement method SU560193A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU2099643A SU560193A1 (en) 1975-01-27 1975-01-27 Magnetic field measurement method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU2099643A SU560193A1 (en) 1975-01-27 1975-01-27 Magnetic field measurement method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU560193A1 true SU560193A1 (en) 1977-05-30

Family

ID=20608331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU2099643A SU560193A1 (en) 1975-01-27 1975-01-27 Magnetic field measurement method

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU560193A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU190352U1 (en) * 2018-06-06 2019-06-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Ferrozond for the diagnosis of the elements of a magnetometer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU190352U1 (en) * 2018-06-06 2019-06-28 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Ferrozond for the diagnosis of the elements of a magnetometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4464625A (en) Magnetoresistive current detector
US4303883A (en) Apparatus for detecting the center of a welded seam in accordance with fundamental harmonic component suppression
US2607223A (en) Apparatus for measuring rate of fluid flow
SU560193A1 (en) Magnetic field measurement method
GB913780A (en) Method of obtaining an electrical signal proportional to the cross-sectional area of a magnetic tube or rod
Gledhill et al. A new method for measurement of the high field conductance of electrolytes (The Wien effect)
JPH0784021A (en) Very weak magnetism measuring apparatus and non-destructive inspection method
US3323364A (en) Means for rejecting quadrature voltage signals in a flow meter
SU495528A1 (en) Electronic compass
US3529238A (en) Pressure gauge with diaphragm null position means
SU721782A1 (en) Differential sensor of magnetic field
SU1012164A1 (en) Ferromagnetic material magnetic permeability measuring device
SU1390578A1 (en) Method of determining potential of a charged dielectric surface
SU546024A1 (en) Device for measuring electron beam current
SU410344A1 (en)
SU371413A1 (en) ELECTROMAGNETIC PHASE CONTROL METHOD
GB2212621A (en) Underwater electric field sensor
SU1173362A1 (en) Device for measuring magnetic field strength
SU129751A1 (en) Apparatus for determining the magnetic properties of ferromagnetic materials in whole sheets
SU769331A1 (en) Differential transformer sensor
SU901959A1 (en) Device for measuring ferromagnetic material static magnetic characteristics
SU516007A1 (en) Magnetometer
SU926579A1 (en) Device for measuring magnetic anisotropy of ferromagnetic materials
SU996956A1 (en) Device for measuring variable electric field strength
SU468204A1 (en) Device for measuring the parameters of thin magnetic films