<p>Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для точных измерений индукции магнитных полей в широком диапазоне значений индукции.</p>
<p>Известны устройства для измерения магнитной индукции, содержащее два магниторезистора, источник питания, усилитель-указатель и другие измерительные блоки [ 1] .</p>
<p>Недостатком известных устройств является низкая точность , так как на результат измерения влияют сопротивление соединительных проводов, температурная и временная нестабильность параметров характеристики магни торезисторов. Кроме того, в них может быть получена линейная зависимость шкалы от измеряемой индукции при использовании первичных измерительных преобразователей с квадратичной характеристикой.</p>
<p>Известны устройства для измерения индукции магнитного поля, которые содержат два магниторезистора с квадратичной характеристикой, включенные в мостовую схему, генератор переменного напряжения,два переключателя, полосовой фильтр, управляемый усилитель, детектор, два фильтра</p>
<p>15</p>
<p>20</p>
<p>25</p>
<p>30</p>
<p>10</p><p>2</p>
<p>нижних частот, источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель, цифровой вольтметр, прерыватель и коммутационный генератор [2].</p>
<p>Недостатком устройства является то,что оно не позволяет устранить температурную и временную нестабильность параметров магниторезисторов, влияние сопротивления соединительных проводов на результат измерения; в нем не мо>хет быть получена линейная зависимость шкалы прибора от измеряемой индукции. Кроме того, нелинейность и нестабильность коэффициента преобразования мостовой схемы, прерывателя, измерительных блоков цифрового вольтметра, а также неиндентичность коэффициента передачи двух фильтров нижних частот и неточность регулирования коэффициента усиления управляемого усилителя могут вызывать существенную погрешность измерения.</p>
<p>Целью изобретения является повышение точности измерения.</p>
<p>Для достижения поставленной цели в известное устройство, содержащее двухзажимный магниторезистор, подключенные к нему последовательно</p>
<p>756325</p>
<p>соединенные источник опорного напряжения. первый переключатель, интегратор, блок сравнения и селектор, счетчик результата, генератор импульсов, подключенный ко второму входу селектора, и блок управления, выходы которого соединены с третьим входом селектора и входами первого и второго переключателей, первый вход первого из которых соединен с одним из зажимов магниторезистора, другой зажим которого заземлен, дополнительно введены образцовая обмотка, резистор, триггер, реверсивный счетчик управления, реверсивный счетчик, группа элементов совпадения И, элемент ИЛИ и источник постоянного тока, управляющий вход которого связан с выходом блока управления,два выхода соединены со'вторыми входами второго переключателя, выходы которого подключены к зажимам образцовой обмотки, при этом резистор подключен ко второму выходу источника опорного напряжения и ко второму , входу первого переключателя, второй выход селектора через триггер соединен со входом одного из элементов совпадения и с суммирующим входом реверсивного счетчика управления, вычитающий вход которого соединен с третьим выходом селектора. Информационные выходы реверсивного счетчика управления подключены ко входам группы элементов совпадения, вторые входы которых связаны с информационными выходами счетчика результата, а выходы элементов совпадения подключены ко входам элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с четвертым выходом селектора, а выход элемента ИЛИ связан с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с пятым выходом селектора, четверт’ый вход последнего сеязэн с выводом реверсивного счетчика.</p>
<p>Па чертеже изображена блок-схема устройства для измерения магнитной индукции, содержащая образцовую катушку 1, двухзажимный магниторезистор 2, источник 3 опорного напряжения, резистор 4, переключатель 5, интегратор 6, блок сравнения 7, блок управления 8, генератор импульсов 9, селектор 10, счетчик результата 11, переключатель 12, источник 13 постоянного тока, реверсивный счетчик 14, элемент ИЛИ 15, группу элементов совпадения И 16, реверсивный счетчик управления 17 и триггер 18.</p>
<p>Выходы блока управления 8 соединены со входом селектора 10 и входами переключателей 5 и 12, первый вход переключателей 5 соединен с первым входом источника 3 опорного напряжения и с одним из зажимов</p>
<p>магниторезистора 2, другой зажим</p>
<p>которого заземлен, при этом выход первого переключателя 5</p>
<p>через интегратор 6 и блок</p>
<p>сравнения 7 соединен со входом селектора 10, второй</p>
<p>вход которого связан с выходом генератора импульсов 9, а выход связан со входом счетчика результата 11. Управляющий вход источника 13 постоянного тока связан с блоком управления 8, два сигнальных выхода соединены со входами второго переключателя 12, выходы которого подключены к зажимам обмотки 1, создающей образцовое магнитное поле, пронизывающее магниторезистор 2, заземленный зажим которого соединен с одним зажимом резистора 4, другой зажим которого подключен ко второму выходу источника 3 опорного напряжения и ко второму входу первого переключателя 5, а выход селектора 10 через триггер 18 соединен со входом одного из элементов совпадения 16 и с суммирующим входом реверсивного счетчика управления 17, вычитающий вход которого соединен с выходом селектора 10, а информационные выходы подключены ко входам группы элементов совпадения 16, вторые входы которых связаны с информационными выходами счетчика результата 11, а выходы подключены ко входам элемента ИЛИ 15, один из входов которого соединен с выходом селектора 10, а выход связан с суммирующим входом реверсивного счетчика 14, вычитающий вход которого соединен с выходом селектора 10, вход управления которого связан с выходом реверсивного счетчика 14.</p>
<p>Предлагаемое устройство работает следующим образом.</p>
<p>В исходном состоянии счетчики 11, 14, 17 и триггер 18 сброшены в состояние нуля, переключатель 5 находится в нейтральном положении, а в катушку 1 не пропускается ток от источника 13 постоянного тока. В первом такте измерения по сигналу из блока управления 8 включается переключатель 12, вследствие чего через катушку 1 начинает протекать ток от источника 13 постоянного тока, приводящий к возникновению образцовой индукции В<sub>о</sub> магнитного поля, совпадающей с измеряемой индукцией В. При этом сопротивление магниторезистора 2 будет</p>
<p>= К<sub>о</sub>[1 +5 (В + В<sub>О</sub>Г ] (1) ,</p>
<p>где К<sub>о</sub> начальное сопротивление магниторезистора 2;</p>
<p>5 - удельная чувствительность</p>
<p>к индукции магниторезистора 2 .</p>
<p>5</p>
<p>756325</p>
<p>6</p>
<p>На входе переключателя 5 напряже ние будет</p>
<p>4α<sup>4</sup>*α<sup>4</sup>4η<sup>4Γ></sup>κα<sup>4</sup>7ι ’</p>
<p>(2)</p>
<p>где К4 - сопротивление резистора 4; <sup>к<sub></sup>ем</sub><sup>_</sup> внутреннее сопротивление</p>
<p>источника опорного напряжения 3;</p>
<p>и<sub>о</sub> - опорное напряжение источника ;</p>
<p><sup>Γ</sup>Μ’<sup>Γ</sup>Α1<sup>_ соп</sup>Р°<sup>тивление</sup> соединительных проводов.</p>
<p>На время периода Т сети блок управления 8 подключает переключатель 5 к первому выходу источника 3 опорного напряжения, вследствие чего напряжение (2) интегрируется в интеграторе 6</p>
<p>ι Т</p>
<p>но направленных магнитных поля с индукциями В и В<sub>о</sub>. На выходе магниторезистора 2 сопротивление равно</p>
<p>Кр<sub>Л</sub>= к<sub>о</sub>[1 + 5(в - ] (5)</p>
<p>Как и в первом цикле измерения,</p>
<p>5 блок управления 8 подключает вход интегратора 6 к первому выходу источника напряжения 3 на время Т. При интегрировании интегратором 6 напряжения получим</p>
<p>’° и <sub>а1 |6</sub>,</p>
<p>В момент б<sub>й</sub>= Т переключатель 5</p>
<p>15 посредством блока управления 8 переводится в нижнее положение, вследствие чего интегрируется напряжение</p>
<p>ив</p><p><a name="caption1"></a>20</p>
<p>(3)</p>
<p>1 К <sub>6г</sub>+Й<^«.<sub>в</sub>й<sup>ч</sup>’\<sub>4</sub> +</p>
<p>до момента 1ц равенства нулю выходного напряжения интегратора 6. При этом</p>
<p>где х - постоянная времени интегратора 6.</p>
<p>В момент Гд- Т блок управления 8 переводит переключатель 5 в нижнее положение и открывает селектор 10 по входу триггера 18 и одному из входов элемента ИЛИ 15. При этом в интеграторе 6 интегрируется напряжение</p><p>25</p><p>30</p>
<p>— 4+На время Ьд</p>
<p>сигналом с выдо момента равенства нулю его выходного напряжения, которое фиксируется блоком сравнения 7.</p>
<p>На основании (1) и (3) получаем:</p>
<p>ходов блока управления 8 и блока сравнения 7 открывается селектор 10 35 по входу триггера 18 и по вычитающему входу реверсивного счетчика 14, вследствие 'чего на вычитающий вход счетчика 14 и на вход триггера 18 поступит число импульсов:</p>
<p>2 <sub>=</sub> Г ί)</p>
<p>40</p>
<p>β +г аГ,.</p>
<p>С КА М. . *Т*А*о*</p>
<p>СИ</p>
<p>и<sub>0</sub>*.</p><p>45</p>
<p>(7)</p>
<p>Отсюда</p>
<p><sup>1 х</sup> К, к, Ч .</p>
<p>ι в реверсивных счетчиках 14 и 17 афиксируется код числа</p>
<p>(, уКо-Щ-Ь, ..««.‘«(“'“«кл „ ‘г1 V<sup>4</sup> —--сП,</p>
<p>(4)</p>
<p><sub>де</sub> 4 - частота следования импуль° сов генератора 9.</p>
<p>Во втором такте измерения блок правления 8 через переключатель 12 :зменяет на противоположное направ[ение тока в катушке 1. Вследствие ιτογο на магниторезистор 2 воздействуют два постоянных противоположТак как к моменту Ъ^в первом цикле в реверсивном счетчике 14 был зафиксирован код числа N4 (4), то</p>
<p>50 к моменту б в нем зафиксируется число</p>
<p>481,0 7</p>
<p><sub>55</sub> М.-*.’—— Ч<sup>1 181</sup></p>
<p>На третьем такте коммутации блок управления 8 выключает источник 13 стабильного постоянного тока, вслед60 ствие чего на магниторезистор будет воздействовать лишь измеряемое магнитное поле с индукцией В. Блок управления 8 на время Т подключает вход интегратора 6 посредством пере65 ключатёля 5 к первому выходу источ</p>
<p>756325</p>
<p>мика напряжения 3, вследствие чего в интеграторе 6 интегрируется напряжение</p>
<p>и.</p>
<p>аг* ''λΏ</p>
<p>бИ · (9)</p>
<p>момент переходит в нулевое состояние, вследствие чего по сигналу с его выхода закрывается селектор 10. На вход счетника 11 поступали импульсы с частотой следования £θ в течение времени, равном</p>
<p>где κ<sub>Β<}</sub>=Κ<sub>0</sub>·(ΐ +-5ВЛ)</p>
<p>В момент Су = Т блок управления 8</p>
<p>переводит переключатель 5 в нижнее положение и открывает селектор 10 по вычитающему входу реверсивного счетчика 17. На основании (9), аналогично как и в первых двух тактах, получим</p>
<p>10</p>
<p>* {<sub>0</sub>Ыа Йо</p>
<p>вследствие чего в нем зафиксируется код числа</p>
<p>4.М,)‘</p>
<p>2М<sub>0</sub>6</p>
<p>Я Γ<sub>ΑΊ</sub> л</p>
<p>О А4 Αχ _ 2РС Я, %</p>
<p>15</p>
<p>пропорциональный измеряемой индукции В. После преобразования получим:</p>
<p>а на вычитающий! вход реверсивного счетчика 17 поступит число импульсов 20</p>
<p>Μ-_ί</p>
<p>& 5 г й:—</p>
<p>25</p>
<p>(10)</p>
<p><sup>гце</sup> “6 ~ <sup>м</sup>°мент равенства нулю выходного напряжения интегратора 6 .</p>
<p>Так как к моменту С^ в первом</p>
<p>Бикле в счетчике 17 и триггере 18 был зафиксирован код (4) , а к моменту С<sub>5</sub> во втором цикле в счетчике 17 и триггере 18 был зафиксирован код + N ^, то в момент окончания третьего цикла коммутации на информационных выходах реверсивного счетчика 17 и триггера 18 записывается код числа</p>
<p>30</p>
<p>35</p>
<p>40</p>
<p>2Й £ т</p>
<p>«Λνν ±-°<sup>8</sup>°</p>
<p>(11)</p>
<p>45</p>
<p>В момент Сф блок управления 8 открывает селектор 10 по входу счетчика результата 11. Так как на вход счетчика 11 поступают импульсы с частотой следования ΐ <sub>/</sub> то на суммирующий вход реверсивного счетчика 14 будут поступать импульсы с выхода элемент ИЛИ 15 с частотой следования</p>
<p>Таким образом, в устройстве обеспечена независимость результата измерения от начального сопротивления и удельной чувствительности 5 магниторезистора 2, их температурной и временной нестабильности, значения частоты генератора 9, нестабитьности опорного напряжения и<sub>о</sub>, сопротивлений соединительных проводов г<sub>м</sub> , г<sub>лп</sub> и резистора ГЦ и их изменения , постоянной времени б интегратора 6, что привело к повышению точности измерения. Кроме того, в нем получена линейная зависимость между измеряемой индукцией В и значением кода в счетчике результата 11, которая удобна для дальнейшего преобразования, обработки информации и ввода в вычислительную машину.</p>
<p>Независимость результата измерения от начального сопротивления К<sub>о</sub>, удельной чувствительности 5 магниторезистора и сопротивления соединительных проводов позволяет применять устройство в комплекте с любыми типами магниторезистров с квадратичной характеристикой.</p>
<p>50</p>
<p>55</p>
<p><sup>,12:</sup></p>
<p>где Ν<sub>ο</sub> - информационная емкость счет- 60 чика 11 и счетчика, образующего триггером 18 и реверсивным счетчиком 17. С приходом на суммирующий вход реверсивного счетчика 14 импульсов с частотой следования £ он в ,65</p>