SU789947A1

SU789947A1 - Variable field teslameter

Info

Publication number: SU789947A1
Application number: SU792734833A
Authority: SU
Inventors: Олег Иосифович Гордон; Алексей Петрович Щелкин; Юрий Владимирович Тарасов; Генрих Моисеевич Жилов
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1979-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1980-12-23

Description

Изобретение относитс к магнитным измерени м и предназначено дл точных измерений значений магнитной индукции переменного пол в широкбм диапазоне частот и значений индукции. 5 The invention relates to magnetic measurements and is intended for accurate measurements of the values of the magnetic induction of a variable field in a wide range of frequencies and values of induction. five

Известны тесламетры-компараторы магнитной индукции, которые содержат образцовую катушку магнитной индукции , соединенную через измеритель-10 ный прибор посто нного тока с регулируемым источником посто нного тока, и активный магнитометрический преобразователь , вход которого св зан с источником питани , а выход подклю- j чен к регистрирующему устройству. При равенстве показаний регистрирующего устройства в случа х поочередного помещени магнитометрического преобразовател в измер емое переменное 20 и в образцовое посто нное поле, об измер емом значении магнитной индукции суд т по показанию измерительного прибора посто нного тока в цепи образцовой катушки магнитной индук- 25Teslameters-comparators of magnetic induction are known, which contain an exemplary magnetic induction coil connected through a measuring instrument-10 direct current device with an adjustable direct current source, and an active magnetometric converter, whose input is connected to a power source, and the output is connected to the recording device. With equal readings of the recording device in the cases of alternately placing the magnetometer converter into the measured variable 20 and into the exemplary constant field, the measured value of the magnetic induction is judged by the reading of the measuring device of the direct current magnetic coil 25

41ИИ l.41II l.

Наиболее существенным недостатком тесламетров, основанных на разновременном компарировании, вл етс низка точность измер.ени .JQThe most significant disadvantage of teslameters based on multi-temporal comparing is low measurement accuracy .JQ

Известны также тесламетры, основанные на методе одновременного компарировани магнитных индукций переменного и посто нного полей с помощью двух встречно-включенных активных магнитометрических преобразователей . Они также содержат образцовую катушку магнитной индукции, сое диненную через измеритель посто нного тока с регулируемым источником посто нного тока, и активный магнитометрический преобразователь, помещенный в измер емое переменное поле, а также второй активный магнитометрический преобразователь, помещаемый в образцовое посто нное поле и включенный с первым в соседние плечи мостовой схемы. При этом к одной диагонали мостовой схемл подсоединен источник питани , а в другую диагональ включено регистрирующее устройство ,. Нулевое показание регистрирующего устройства свидетельствует о равенстве сравниваемых значений магнитной индукции. При этом возможно проведение непрерывных измерений, причем значительно уменьшаетс пог решность из-за нестабильности характеристик магнитометрических, преобразователей 2.Teslameters are also known, based on the method of simultaneous comparing of magnetic inductions of alternating and constant fields with the help of two counter-active active magnetometric transducers. They also contain an exemplary magnetic induction coil, connected through a DC meter with an adjustable DC source, and an active magnetometer converter placed in the measured alternating field, as well as a second active magnetometric converter placed in an exemplary constant field and connected to first to the adjacent shoulders of the bridge circuit. In this case, a power source is connected to one diagonal of the bridge circuit, and a recording device is connected to the other diagonal. The zero reading of the recording device indicates the equality of the compared values of magnetic induction. In this case, it is possible to conduct continuous measurements, and the accuracy is significantly reduced due to the instability of the characteristics of magnetometric converters 2.

Однако погрешность -13мерени и при такой схеме тесламетр;а остаетс сравнительно высокой.However, the error is 13 measurements even with such a scheme, teslameter, and remains relatively high.

Цель изобретени - повышение точнастр измерени и расширение частотного диапазона.The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy and expand the frequency range.

Этацель достигаетс тем, что в устройство, содержащее активный магнитометрический преобразователь катушку магнитной индукции, через измерительный прибор посто нного тока подключенную к регулируемому источнику посто нного тока, дополнительно введены последовательно соединенные усилитель перемен-иого напржени , управл емл й компаратор напр жени и формирователь импульсов, включенные между добавочным выводом катуш1 :и магнитной индукции и входам активного магнитометрического преобразовател , а также нуль-индикатор напр ;:(ени , подключенный к выходам активного магнитометрического преобразовател , и источник опорного напр жени , соединенный с управл гощим входом компаратора напр жени , причем активный магнитометрический преобразователь помещен в центр катушки магнитной индукции, и их магнитные оси совпадают с направлением вектора магнитной индукции измер емого пол .This goal is achieved by the fact that, in a device containing an active magnetometric converter, a magnetic induction coil, through a DC measuring device connected to an adjustable DC source, are additionally introduced in series an AC voltage amplifier, a voltage comparator and a pulse shaper, included between the auxiliary output of the coil1: and magnetic induction and the inputs of the active magnetometric converter, as well as a null indicator eg; :( En, by Turning to the outputs of the active magnetometric transducer and a source of reference voltage coupled to a control input of comparator goschim voltage, the active magnetometric transducer placed in the center of the magnetic induction coil, and their magnetic axes coincide with the direction of the magnetic induction of the measured field.

Па фиг. 1 изображена функциональна схема тесламетра переменного пол ; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на входах и выходах отдельных узлов.Pa figs. 1 shows a functional variable teslameter diagram; in fig. 2 - timing diagrams of signals at the inputs and outputs of individual nodes.

Тесламетр содержит активный магнтометрический преобразователь 1, помещенный в центр катушки 2 магнитной индукции таким образом, чтобы их магнитные оси совпадали. Катушка 2 через измерительный прибор 3 посто нного тока соединена с регулируемым источником 4 посто нного ток Дополнительный вывод катушки 2 подключен ко входу усилител 5 переменного напр жени , соединенного последовательно с управл емым компаратором 6 напр жени и формирователем импульсов 7. Выход формировател 7 св зан со входами питани преобразовател 1, сигнальные входы которого подключены ко входу нуль-индикатораThe teslameter contains an active magnetic transducer 1, placed in the center of the magnetic induction coil 2 so that their magnetic axes coincide. Coil 2 is connected via a measuring device 3 with direct current to an adjustable source of 4 direct current. An additional output of coil 2 is connected to the input of an alternating voltage amplifier 5 connected in series with a controlled voltage comparator 6 and a pulse shaper 7. The output of the driver 7 is connected power inputs of converter 1, the signal inputs of which are connected to the input of the null indicator

8напр жени . К управл ющему входу компаратора 6 подсоединен источник8th marry A source is connected to the control input of the comparator 6.

9опорного напр жени .Support tension.

Тесламетр работает следующим образом .The teslameter works as follows.

В измер емое переменное магнитное поле с индукцией Вп .(фиг.2), имеющей максимальное значение Вм, помещают магнитометрический преобразователь 1, расположенный в центре катушки 2 магнитной индукции так, чтобы их магнитные оси совпадали с направлением вектора измер емого пол i Через катушку 2 магнитной индукции пропускают посто нный ток.A magnetometer transducer 1 located in the center of the magnetic induction coil 2 is placed in the measured alternating magnetic field with induction Bp (Fig. 2) having the maximum value Bm so that their magnetic axes coincide with the direction of the vector of the measured field i Through coil 2 magnetic induction transmits direct current.

создающий в ней посто нное мг.гнитное поле, значение Во индукцк;и которого противоположно по знаьу значени Вм. в результате на преобразователь 1 воздействует резух:ьтирующее магнитное поле с индув:цией вр. Катушка 2, вл сь источником посто нного пол , одновременно служит дл получени информации о частоте и фазе измер емого переменного пол , поскольку в переменном поле на ней в соответствии с законом электромагнитной индукции возникает напр ение U Sw (dBn/d-b) , где S - плоцадь одного витка, W -число витков катушки . В случае синусоидального пол which creates a constant mg ﬁ nite field in it, the value of Induction, and which is opposite in knowledge of the value of Bm. As a result, the transducer 1 is affected by a rezu: magnetic field with induv: tia vr. Coil 2, being a source of a constant field, simultaneously serves to obtain information about the frequency and phase of the measured alternating field, because in a variable field there is a voltage U Sw (dBn / db) in an alternating field on it, where S is plotsad one turn, W is the number of turns of the coil. In the case of a sinusoidal floor

5 в5 in

где 5 - частота изменени магнитной индукции, напр жение на катушке равно U cos ft t Svv BMsin(5ltY) и следовательно,сдвинуто по фазе относительно Вп на 90°. Это напр жение усиливаетс усилителем 5 переменного напр жени и поступает на вход компаратора б напр жени , на управл ющир вход которого поступает опорное напр жение , от иcтo iникa 9 , Uy,- - напр жение с выхода усилител 5. Оно сдвинуто по фазе относительно Вп не на 90°, а имеет задержку u,t из-за вли ни инерционности усилител 5 и активного сопротивлени самой катушки 2. На выходе компаратора 6 возникают импульсы напр жени U , передний и задний фронты которого определ ютс моментами пересечени значенийwhere 5 is the frequency of change of the magnetic induction, the voltage across the coil is U cos ft t Svv BMsin (5ltY) and therefore is phase shifted relative to Bp by 90 °. This voltage is amplified by the variable voltage amplifier 5 and is fed to the input of a voltage comparator, to the control input of which voltage is supplied, from inika 9, Uy, - is the voltage from the output of amplifier 5. It is phase shifted relative to Bp not by 90 °, but has a delay u, t due to the influence of the inertia of the amplifier 5 and the active resistance of the coil 2 itself. At the output of the comparator 6 voltage pulses U arise, the leading and trailing edges of which are determined by the intersection moments

Jpn Если выбрать Jpn If you choose

напр жений и и U{ где k - коэффизначение 11,,, kut циент пропорциональности, то задний фронт и совпадает по времени с моментом t достижени магнитной индукцией Вп своего максимального значени Вм. Таким образом, источник 9 опорного напр жени служит дл компенсации временной (фазовой) задержки, возникающей при формировании напр жени (J. voltages u u where k is the coefficient of 11 ,,, kut proportionality, the back front and coincides in time with the moment t when the magnetic induction B reaches its maximum value Vm. Thus, the source 9 of the reference voltage is used to compensate for the time (phase) delay that occurs during the formation of a voltage (J.

. По заднему фронту напр жени Оц j в формлровате. On the back front of the voltage Ots j in the form

ле 7 импульсов формируютс короткие импульсы Оф , которые используютс дл питани активного магнитометр рического преобразовател 1. Под действием этих импульсов на сигнальных выходггх преобразовател 1, воз-, никает импульсный сигнал, амплитуда которого пропорциональна значению магнитной индукции; Вр результирующего пол в катушке 2 в момент времени t . При равенстве этого сигшала нулю, что достигаетс регулировкой тока источника 4 и определ етс по показанию нуль-индикатора 8 мгновенных значений напр жени , значение Вм равно значению Во, которое определ етс по показанию измерительного прибора 3 посто нного тока. Погрешность измерени в за вл емом тесламетре определ етс , главным образом, сэотношением между порогом реагировани активного магнитометрического прео.. разовател и нижним пределом измерени . При импульсном питании преобразовател реализуетс порог реагировани более низкий, чем при питании посто нным током. Это происходит благодар уменьшению вли ни паразитных наводок от измер емого пол , во-первых, за / зт кратковременности срабатывай V реобразовател , во-вторых, за очет того, что при импульсном питании преобразовател можно увеличить ток питани , а следовательноf и его выходной сигнал в -{Q раз, где Q скважность импульсовLe 7 pulses form short pulses OF, which are used to power the active magnetometer converter 1. Under the action of these pulses, a pulsed signal appears on the signal output of the converter 1, the amplitude of which is proportional to the value of magnetic induction; Bp of the resultant floor in coil 2 at time t. If this signal is equal to zero, which is achieved by adjusting the current of the source 4 and is determined by the reading of the zero indicator 8 instantaneous voltage values, the value of BM is equal to the value of B, which is determined by the reading of the DC measuring device 3. The measurement error in the claimed teslameter is determined mainly by the ratio between the response threshold of the active magnetometer transmitter and the lower limit of measurement. With a pulsed power supply to the converter, the response threshold is lower than with a constant current supply. This is due to the reduction of the influence of parasitic interference from the measured floor, firstly, in a short duration, the V transducer is triggered, and secondly, due to the fact that with the pulsed power supply of the converter, the supply current can be increased, and hence its output signal - {Q times where Q is the duty cycle

Повышение точности измерени максимальных значений магнитной индукции переменных синусоидальных и несинусоидальных полей увеличит эффективность, улучшит качество исследований и сократит сроки их проведени , а также уменьшит число аппаратуры дл косвенных измерений, необходимой при отсутствии прецезионых тесламетров.Improving the accuracy of measuring the maximum magnetic induction values of variables of sinusoidal and non-sinusoidal fields will increase the efficiency, improve the quality of research and shorten their duration, as well as reduce the number of instruments for indirect measurements necessary in the absence of precision teslameters.

изобретени the invention

ФормулаFormula

Тесламетр переменного пол , содержащий активный магнитометрический преобразователь и катушку магт нитной индукции, через измерительный прибор посто нного тока подключенную к регулируемому источнн ку посто нного тока, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени и расширени частотного диапазона, в него дополнительно введены последовательно соединенные усилитель переменного напр жени , управл емый компаратор1 An alternating field teslameter containing an active magnetometric transducer and a magnetic induction coil through a direct current meter connected to an adjustable source of direct current, characterized in that, in order to improve the accuracy of measurement and expansion of the frequency range, it is additionally connected in series variable voltage amplifier controlled by comparator1

o напр жени и формирователь импульсов , включенные между добавочным выводом катушки магнитной индукции и входами активного магнитометрического преобразовател , а также нуль5 индикатор напр жени -, подключенный ; к выходам активного магнитометрического- преобразовател , и источник опорного напр жени , соединенный с управл ющим входом компаратора на0 пр жени , ппичем активный магнитометрический преобразователь помещен в центр катушки магнитной индукции, и их магнитные оси совпадают с направлением вектора магнитной индукции измер емого пол .o voltage and pulse shaper connected between the additional output of the magnetic induction coil and the inputs of the active magnetometer converter, as well as the zero 5 voltage indicator - connected; to the outputs of the active magnetometric converter, and the source of the reference voltage connected to the control input of the comparator, 0, the active magnetometric converter is placed in the center of the magnetic induction coil, and their magnetic axes coincide with the direction of the magnetic induction vector of the measured field.

5five

Источники информации, прин тые во.внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

1.Патент Японии № 47-6791,G 01 R 33/02, (110L1) 13.12.68.1. Japanese Patent No. 47-6791, G 01 R 33/02, (110L1) 12.13.68.

2.Авторское свидетельство СССР 2. USSR author's certificate

0 № 539320, G 01 R 33/02, 1975.No. No. 539320, G 01 R 33/02, 1975.

BeBe

ff

Claims

Claim

An alternating field teslameter containing an active magnetometric transducer and a magnetic induction coil connected to an adjustable direct current source through a direct current measuring device, distinguishes by the fact that, in order to increase the measurement accuracy, ³ and expand frequency range, it is additionally introduced in series connected with an alternating voltage amplifier, a controlled voltage comparator ^u and a pulse shaper connected between the auxiliary terminal of the magnetic induction coil and the inputs of the active magnetometric transducer, as well as zero5 voltage indicator · connected;

to the outputs of the active magnetometric transducer, and the reference voltage source connected to the control input of the voltage comparator, why the active magnetometric transducer is placed in the center of the magnetic induction coil, and their magnetic axes coincide with the direction of the magnetic induction vector of the measured field.