SU702325A1 - Измерительный преобразователь электрических и магнитных величин - Google Patents

Description

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАгаИТНЫХ ВЕЛИЗДЙ .

Изоб)етеиие относитс  к области магнитных и электрических Измерений и может быть использовано дл  измерени  индукции слабых посто нных и медленно мен ющихс  магнитны полей, и также малых посто нньк токов и напр жений. Известно устройство дл  измерени  индукции магнитного пол , содержащее два магниторезистора , генератор переменного напр жени  полосовой фильтр, детектор, два фильтра нижних частот и источник опорного напр жени  1 Недостатками известного устройства  вл ютс  дрейф нул  и значительна  погрешность измерени , возникающие вследствие температурной и временной нестабильности характеристик магниторезисторов, а также низка  чувствительность , обусловленна  квадратичной завис1(мостью сопротивлени  от индукции, что затрудн ет использование указанного устройства дл  измерени  индукции слабых мапштньк полей. Известно также, устройство, («держащее генератор , два магннторезистора, измерительный прибор, компенсационную обмотку, усилитель переменного напр жени  и фазочувствительный выпр митель 2. Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерени . Цель изобретени  - повышение точности измерени . Дл  этого в устройство, содержащее генератор , два последовательно соединенных магнито резистора, последовательно соединенные измерительный прибор и компенсационную обмотку с магнитопроводом, а также последовательно соединенные усилитель переменного напр жени  и фазочувствительный выпр митель, второй вход которого подключен к выходу генератора , дополнительно введены последовательно соединенные реверсивный источник тока и обмотка подмагничивани , последовательно соединенные избирательньш усилитель и амплитудный детектор, выход которого подключен к входу усилител  перемеиного напр жени , а также усилитель посто нного тока, включенный между выходом фазочувствительного вьпф митеп  и входом измерительного прибора, а также параллельно соединенные с магниторезисторамн источник переменного тока и двухканальный источник тока, обща  шина которого соединена с общим зажимом магниторезисторов, а вход с выходом генератора, при этом один из зажимов магниторезистора подключен к входу избирательного уснпит€31 , а вход реверсивного источника тока соединен с выходом генератора . Структурна  электрическа  схема измерительного преобразовател  изображена на фиг. 1 На фиг. 2 показаны временные изменени  величин, характеризующих процесс преобразовани . Измерительный преобразователь содержит магниторезисторы 1 и 2, двухканальный источник 3 тока, источник 4 переменного тока, из: бирательный усилитель 5, амплитудный. дете1Ктор 6, усилитель 7 переменного на11р жеии , фазочувствительный выпр митель 8, усилитель 9 посто нного тока. Измерительный прибор 10, компенсационную обмотку И, магййторповод 12, генератор 13, реверсивный источник , тока 14, обмотку подмагничивани  15. Устройство работает следующим образом. Вход двухканального источника тока 3, а также фазочувствительный вйшр митель 8 соединены с выходом питающего генератора 13. Через обмотку 15 подмагничивани  и Магниторезисторы 1 и 2 протекают токи, создаваемые управл емыми генератором 13 и источником М тока. Величины этих токов и их направление определ ютс  генератором 13, вь1ходное напр жение которого имеет вид пр моугольных разнопол рнбк импульсОв Одйнаковой амплитуды к длительности. Через магниторезисторы 1 и 2 таюке протекает синусоидальный ток, создаваемый источником 4 переменного тока, частота которого, по крайней мере, на пор док больще частоты пр моугольного напр жени  генератора 13, а амплитуда не превьщ1ает величины выходного тока двухканального источника 3 тока.

Так как направление тока питани  i (фиг. 2, в) магниторезисторов 1 и 2 измен ютс  синхронно с направлением тока обмотки 15 подмагничивани , то их сопротийлени  RH (фиг. 2, б) осйютс -неизменными во времени , а величины определшбтс  абсолютным значением магнитной напр женности Нп (фиг. 2, а) пол  смещени . Напр жение Ui (фиг. 2, г) на входе избирательного усилител  5 повтор ет форму тока источника 4 тока, причем амплитуда его неизменна и Определ етс  суммой падений напр жений на магииторезисторах 1 и 2 от протекающего по ним синусоидального тока источника 4 тока. Напр жени  на магниторезисторах 1 и 2, создаваемые токами двухканального источника 3 тока.

по вл етс  переменна  составл юща  в виде пр моугольных импульсов, частота которых совпадает с частотой напр жени  генератора 13, а амплитуда пропорциональна приращению сопротивлении магниторезисторов 1 и 2. Переменна  составл юща  напр жени  Uj усиливаетс  усилителем 7 и подаетс  на вход фазочувствительного выпр мител  8. Посто нное напр жение с выхода фазочувствительного выпр мител  8 поступает на вход усилител  9 посто нного тока. Выходной ток 1 (фиг. 2, д) усилител  9 протекает через прибор 10 и обмртку П. Этот ток вызывает магнитную напр женность в магнитопроводе 12,котора 

уменьЩает магнитную напр женность, вызванную измер емой величиной. Дополнительное наложение посто нного компенсирующего пол  приводит к уменьщению приращений сопротивлений магниторезисторов Г и 2. В итоге, щт

Claims (2)

1. достаточно большом коэффициенте усилени , напр женность измер емого магнипгого пол  уравновешиваетс  напр женностью компенсирующего , пол , то есть, осуществл етс  преобразонаправлены встречно и компенсируют друг друга. Ввиду неизменности амплитуды входного напр жени  Ui избирательного усилител  5 на выходе амплитудного детектора 6 будет посто нное напр жение Uj (фиг. 2, г), в составе которого отсутствует переменна  состаВ л юща . Вследствии этого выходной ток IK (фиг. 2, д) электронного преобразовател  равен нулю, и показание прибора 10 будет нулевым . При воздействии измер емого посто нного магнитного пол  амплитуды импульсов напр женности пол  смещени , которые по направлению совпадают с напр женностью исследуемого пол , увеличиваютс , а амплитуды импульсов противоположного направлени  уменьщаютс  йа величину напр женности Ни (фиг. 2, а) измер емого пол . При этом возникают периодические чередовани  положительных и отрицательных приращений сопротивлений RH (фиг. 2, б) магниторезисторов 1 и 2, пропорциональных отклонени м амплитуд импульсов подмагничивани . Соответствзтощие приращени  получают также и амплитуды синусоидальных составл ющих напр жений на магниторезисторах 1 и 2, сумма которых представл ет собой амплитудно-модулированное напр жение Uj (фиг. 2, г), подаваемое на вход электронного преобразовател . Это напр жение усиливаетс  избирательным усилителем 5 и поступает на вход амплитудного детектора 6, с помощью которого выдел етс  огибающа  амшгатудно-модулированного напр жени . В результате этого в составе выходного напр жени  U2 (фиг. 2, г) амплитудного детектора 6 вание измер емой величинь в пропорциональное значение посто нного тока. Такнм образом, в предложенном преобразователе характеристика преобразовани  не зависит от величинь нестабильного сопротивлени  магниторезисторов, параметров злектроннот .преобразовател , несимметричности характеристик магниторезисторов, в основе работы которых положен ГМР зффект. Чувствительнос его не зависит от параметров маппггорезисторов , дрейф нул  практически исключен. Температура и временное старение элементов не вызывают погреишостей характеристик пре образовани . Эти преимущества позвол ют резко повысит метерологические характеристики существующих преобразователей и позвол ют широко использовать предложенный гальваномаппгшьш преобразователь дл  решени  специальных задач измерительнрй техники и автоматики. Формула изобретени  Измерительный, преобразователь злектрических и магнитных величин, содержащий генератор , два последовательно соединенных магнито резистора, последовательно соединенные измерительный прибор и компенсационную обмотку с магнитопроводом, а также последоватепьно соединенные усилитель переменного напр жени  и фазочувствнтельньш выпр митель, второй вход которого подключен к выходу генератора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , дополнительно введены последовательно соединенные реверсивный источник тока и обмотка подмагничивани , последовательно соединенные избирательный усилитель и амплитудный детектор , выход которого подключен к входу усилител  п(гремешюго напр жени , а также усилитель посто нного тока, включенный между выходом фазочувствительного выпр мител  и входом измерительного прибора, а такжр параллельно соединенные с магниторезисторами источник переменного тока и двухканальный источник тока, обпха  шина которого соединена с общим зажимом магниторезисторов, а вход с выходом гетератора, при зтом один из згркимрв. магаиторезисгора подключён к входу избирательного усилител , а вход реверсивного источника тока соединен с выходом генератора . Источники информации, прин тые во вн11мание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 513332, кл. G 01 R 33/02, 05.05.76.
2. 2.Вайсе Г. Физика гальваномаппггньвс полу проводниковых приборов и их применение, М., Энерги , 1974, с. 277-278.

   н

   f

   тА

   1 ж.

   Фиг. г