SU721782A1 - Дифференциальный датчик магнитного пол - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области магнитометрии и предназначено дл  регистрации и измерени  слабых переменных магнитных полей в широком диапазоне частот. Оно может быть использовано в гео;тогии, геофизике, технике радиосв зи и других област х науки и техники, где требуютс  регистраци  и измерение как низкочастотных , так и высокочастотных магнит ных полей. Известен дифференциальный датчик служащий дл  измерени  магнитного пол , в основу работы которого поло жен принцип модул ции магнитного по тока сигнала вспомогательным полем возбуждени  1, Такое устройство позвол ет произ водить измерени  только в посто нных и медленно мен ющихс  магнитных пол х . Известно также устройство, содер жащее два параллельно расположенных пермаллоевых стержн  с распределенными по их длине обмотками возбужде ни , соединенными последовательно и встречно, а также измерительную обмотку, охватывающую оба стержн  2 Недостатком этого датчика  вл етс  малый частотный диапазон измерений . С целью расширени  частотного диапазона измерений в дифференциальный датчик магнитного пол , содержащий два параллельных ферромагнитных стержн  с возбуждающими обмотками, соединенными последовательно и встречно, и измерительную обмотку, охватывающую оба стержн , введены два управл емых диода, источник посто нного напр жени ,конденсатор и модулирующа  обмотка,выполненна  в виде двух согласно включенных секций, расположенных на двух ферромагнитных стержн х, к выводам которой подключены два управл емых диода, соединенные последовательно и встречно, при этом обща  точка соединени  управл емых диодов и средн   точка модулируюией обмотки подключены к источнику посто нного напр жени , параллельно которому подсоединен конденсатор. На фиг. 1 изображена принципиальна  схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - распределение токов в модулирующей обмотке; на фиг. 3 - зависимость изменени  емкостей управл е (мых диодов от величины приложенных напр жений.

Дифференциальный датчик магнитног пол  состоит из двух ферритовых стержней 1 и 2, на которых размещены возбуждающие обмотки 3 и 4, соединенные последовательно и встречно. Оба стержн  в центральной части охвачены измерительной обмоткой 5, в месте расположени  которой размещена также модулирующа  обмотка, состо ща  из двух согласно включенных секций б и 7. К выводам модулирующей обмотки подключены управл емые диоды 8 и 9, соединенные последовательно и встречно, причем обща  точка соединени  управл емых диодов и средн   точка модулируюх ей обмотки соединены с источником 10 посто нного напр жени , параллельно которому подсоединен конденсатор 11. Датчи помешают в измер емое поле и возбуждают высокочастотным током.

Работа устройства заключаетс  в следующем. Высокочастотный ток, протекающий в обмотках 3 и 4, создает магнитные потоки возбуждени  Ф в ферритовых стержн х 1 и 2. При этом в секци х 6 и 7 модулирующей обмотки возникают ЭДС, фазы которых отличаютс  на эти ЭДС вызывают в модулирующей обмотке токи встреного направлени , зaмыкaю IЦ ec  через управл емые диоды 8, 9 и конденсатор 11, имеющий малое емкостное сопротивление на частоте возбуждени  (направление токов в секци х: модулирующей обмотки на фиг. 2 показано сплошными стрелками). Поскольку управл емые диоды 6 и 9 включены встрено , напр жение U , приложенное к их обкладкам, вызывает синфазное изменение емкостей обоих управл емых диодов. Типовые зависимости емкостей управл емых диодов от величины приложенного напр жени  и характер изменени  этих емкостей при воздействии управл ющих напр жений Ux и фиксированного напр жени  UQ , создаваемого источником 10, показаны на фиг. 3.

В отсутствие внешнего пол  сигнала ЭДС в измерительной обмотке 5 равна нулю, так как магнитные потоки возбуждени  и магнитные потоки, обусловленные реакцией модулирующей обмотки, в стержн х 1 и 2 равны по величине и имеют противоположные направлени  (т.е. суммарный notoK, пронизывающий измерительную обмотку 5, равен нулю) . Включение источника 10 посто нного напр жени  в модулирующую обмотку позвол ет осуществл ть модул цию емкости управл емых диодов на линейном участке характеристики (U) и, следовательно , заметно сузить спектр гармонических составл ющих с 4acTOTaivoi, кра ными частоте возбуждени , которые при нарушении электрической или магниткой симметрии датчика могут проникать в измерительную обмотку 5, Пусть внешнее поле сигнала отлично от нул , а его вектор параллелен магнитной оси датчика. В этом случае магнитный поток Ф, концентриру сь в стержн х 1 и 2, возбуждает в секци х модулирующей обмотки противофазные ЭДС сигнала относительно одноименных обкладок диодов 8, 9 (см, фиг. 2 и фиг. 3)..Тогда в каждой секции возникает ток, промодулированный частотой возбуждени , причем направление токов в обоих секци х -согласное . Эти токи возбуждают в стержн х 1 и 2 магнитные потоки одинакового направлени  и, следовательно, в измерительной обмотке 5 по вл етс  ЭДС пропорциональна  измер емому полю. С некоторыми допущени ми вЕлражение дл  этой ЭДС может быть представлено в виде

eCt) Н Н„ео5(и1 tn. )t

С «9 t ОО f

где fi - частота измер емого пол  синала; W в - частота возбуждени ;

Н - напр женность пол  сигнала Н - напр женность пол  возбуждени  m - глубина модул ции емкости

варикапов;

К - размерный коэффициент пропоциональности , завис щий от магнитных свойств и конфигурации стержней, а также от соотношени  чисел витков обмоток датчика.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР

№ 334530, кл. G 01 R 33/02, 25.09.70

2.Афанасьев Ю.В. Феррозонды, Л., Энерги , 1969, с. 6.

/

/1

(г/г/

г.г

и