SU822093A1 - Способ измерени переменной магнит-НОй иНдуКции и уСТРОйСТВО дл ЕгООСущЕСТВлЕНи - Google Patents

Description

, 1

. Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  магнитной индукции переменного пол г исследовани  магнитной, восприимч.ивости материалов , частотного зондировани  при геофизической разведке/ поверки мер магнитной индукции, градуировки магнитометров , измерени  остаточной намагниченн .ости горных пород и других измерени х в услови х промышленных помех.. .

Известен способ измерени  переменных магнитных полей, основанный на измерении вторичных ЭДС и ЭДС комбинационных частот, образованных частотой тока возбуждени  феррозонда и измер емого пол , по которым суд т о параметрах магнитногр пол .

Устройство,реализующее данный .способ , содержит феррозонд генератор возбуждени  феррозонда и анализатор спектра с ручной настройкой на требуемые частоты или панорамный с преобразованием частотного спектра феррозонда во временной интервал дл  наблюдени  на экране амплитудных и частотных параметров выходного сигнала феррозонда ll .

Недостатками известных способа и устройства измерени  переменной магнитной индукции  вл ютс : низка  точность измерени , обусловленна  вли нием посто нного и переменного, внешних магнитных .пом.ех и . нейлинейной характеристикой преобразовани  феррозонда от величины измер емой переменной магнитной индукции, ограниченный

0 частотный диапазон измерени  ЭДС комбинационных частот, наход щихс  в окрестност х ЭДС- четных гармоник возбуждени  .феррозонда, вызванный недостаточной избирательностью по соседне5 му каналу анализатора спектра.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ, основанный на преоб-. разовании магнитной индукции кангшом магнитометра в выходное синфазное на0 пр жение, демодул ции его опорным синфазным напр жением, преобразовании и нормировании в постепенное напр жение и его регистрации.

Устройство дл  осуществлени  данно5 го способа содержит генератор низкой, частоты, подключенный к катушке магнитной индукции и к управл ющему входу второго синхронного детектора, магнитометр, включающий феррозонд с

0 генератором частоты, избирательный усилитель, первый синхронный детекто микроамперметр и фильтр нижних частот , второй синхронный детектор, регистратор . Первый выход генератора частоты св зан с феррозондом, а второй - с управл ющим входом первого синхронного детектора.Выход феррозонда через избирательный усилитель, сигнальный вход и выход первого синхронного детектора, микроамперметр и фильтр нижних частот подключен к обмотке отрицательной обратной св зи феррозонда, образу  замкнутую цепь. Выход.первого синхронного детектора через фильтр верхних частот, сигналь ный вход и выход второго синхронного детектора св зан с регистратором 2 Недостатком этого технического решени  дл  измерени  переменной маг нитной индукции  вл етс  низка  точность и ограниченный частотный диапа зон . Цель изобретени  - повышение точности измерени  переменной магнитной индукции и расширение частотного диа пазона в инфранизкочастотную область Указанна  цель достигаетс  тем, что в -способе измерени ,переменной магнитной индукции, заключающемс  в преобразовании магнитной индукции в выходное синфазное напр жение, демодул ции его опорньви синфазным напр жением , преобразовании и нормировании в посто нное напр жение, выход ное синфазное напр жение суммируют с выходными постЪ нными напр жени ми, демодулируют синфазным и противо фазным опорным напр жением, линейно инвертируют, после преобразовани  и нормировани  сумму выходных посто нных напр жений преобразуют в посто н ную магнитную индукцию и суммируют Ос измер емой переменной. Способ осуществлен с помощью уст ройства , содержащего генератор низких частот, подключенный к катушке магнитной индукции и к первому вхо,ду первого синхронного детектора, последовательно соединенные блок компенсации магнитной индукции. Первичный преобразовательный и электрон ный, блок магнитометра, выход которог соединен со входом первичного преобра зовател  и со вторым входом первого синхронного детектора, и регистратор , и снабженного двум  интеграторами , инвертором, суммирующим усилителем и вторым синхронным детектором подключенным первым входом через инвертор к выходу генератора низкой . частоты, вторым входом - к выходу электронного блока магнитометра, а выходом - через первый интегратор со своим третьим входом, выхолол интегра торов подключены к входам регистратора и суммирук дего усилител , выход первого синхронного детектора через второй интегратор св зан со своим третьим входом, а выход суммирующего усилител  подключен ко второму входу первичного преобразовател . На фиг. 1 изображена структурйа  схема устройства-, на фиг. 2 - диаграмма , по сн юща  принцип работы устройства . Устройство содержит (см. фиг. 1) генератор 1 низких частот, подключенный к катушке магнитной индукции 2, IK управл к цему входу синхронного детектора 3 и к входу инвертора 4. Первичный преобразователь 5 выходом подключен к входу электронного блока 6 магнитометра, выход которого подклю- . чен к входу первичного преобразовател  5 и к первым сигнальным входам синхронных детекторов 3 и 7. Выход инвертора 4 подключен к управл ющему синхронного детектора 7. Выходы синхронных детекторов 3 и 7 подключены соответственно к входам интеграторов 8 и 9. Выход интегратора 8 подключен к второму сигнальному входу синхронного детектора 3 и к вторым входам регистратора 10 и суммирующего усилител  11. Выход интегратора 9 подключен к второму сигнальному входу синхронного детектора 7 и к первым входам регистратора 10 и суммирующего усилител  11, выход которого соединен с входом первичного преобразовател  5, к которо- . му подключен блок 12 компенсации магнит-ной индукции. Способ реализуетс  с помощью устройства следующим образом. На первичный преобразователь 5 воздействуют сигнсшы магнитной ийдукции пол  Земли и промышленных помех. Эта суммарна  магнитна  индукци  компенсируетс  до нул  на момент времени разового наблюдени  с помощью блока 12 компенсации магнитной индукции. 8дальнейшем на первичный преобразователь 5 воздействуют вариации магнитной индукции этих сигналов относительно скомпенсированного уровн . С помощью катушки магнитной индукции 2, по которой протекает ток генератора 1 низких частот, создаетс  переменна  магнитна  индукци , котора  также воздействует на первичный преобразователь 5 и на выходе электронного блока 6 магнитометра возникнет синфазное току генератора 1 низких частот выходноенапр жение магнитометра , к которому добавл етс  напр жение помех. По цепи с выхода электронного блока 6 на вход первичного преобразовател  5 осуществл етс  отрицательна  обратна  св зь по посто нной и переменной магнитной индукции i Выходное синфазное напр жение . с помехами с выхода электронного блока 6 суммируют с выходными посто нными напр жени ми интеграторов 8 и 9на первых и вторых сигнальных входах синхронных детекторов 3 и 7 и демодулируют синфазным и противофазным напр жением генератора 1 низких частот и инвертора.4 соответственно , при этом на выходе одного синхронного детектора (допустим синхронного детектора 3) возникают положительные полупериоды синфазного с напр жени , а на выходе другого - отрицательные . Интеграторы 8 и 9 инвертируют и преобразуют полупериоды синфазного сигнала в посто нные на (Пр жени  UCP и Ucpi которые подаютс  .J

на вторые сигнальные входы синхронных детекторов 3 и 7 в противофазе положительным и отрицательным полу .периодом сигнала Магнитометра в моменты времен от t-, до t и от 1, до t (см, фиг. 2). Рост выходных напр жений и интеграторов 8 и 9 происходит до величин, при которых площади пр моугольников, основанием которых  вл ютс  интервалы времени t t t полупериодов 20 синфазного напр жени , будут равны площад м положительного и отрицательного полупериодов напр жени  в эти же интервалы времени (площади заштрихованы ) . Средние значени  несинфаз- 25 ных напр жений (помех), проход щих через синхронные детекторы 3 и 7 на входы интеграторов 8 и 9 равны нулю, при этом будут равны нулю рапр жени  помех на выходах этих интеграто- Q ров. Регистратор 10 измер ет разность выходных напр жений Ujp и UCP интеграторов 8 и 9. Изменение нулевого уровн  электронного блока б магнитометра из положени  ot в положение ,с О t приводит к изменению напр жеНИИ и UCP интеграторов 8 и 9, но разность между ними остаетс  прежней и per- Следует- иметь в виду, что и посто нные интегрировани  интеграторов 8 и 9, и коэффициенты обратной 40 св зи с выходов интеграторов 8 и 9 на входы синхронных;детекторов 3 и 7 должны быть равны. При этих услови х прив зка выходных напр жений интеграторов 8 и 9 к средним значени м син- 45 фазного выходного напр жени  магнитометра не зависит от внешних магнитных помех, магнитных шумов первичного преобразовател  5 и шумов электроники , не синхронных с частотой генера- CQ тора 1 низких частот. Нормирование информативного параметра сигнала, заключающеес  в подборе соотношений сопротивлений с выхода электронного блока 6 на первые сигнальные входы синхронных детекторов 3 и 7 и с вы- . ходов интеграторов 8 и 9 на их вторые сигнальные входы, позвол ет измер ть средние, амплитудные и действующие значени  синусоидальной магнитной индукции. Кроме того, устройст- 60 во позвол ет измер ть амплитуду магнитной индукции, измен ющейс  в виде периодической последовательности импульсов или миандра. Подключение к

выходам интеграторов 8 и 9.; сугФ и- 65

рующего усилител  11, выход которого соедин етс  с входом первичного преобразовател  5, приводит к стабилизации режима измерени  магнитомет- ра благодар  отрицательной обратной св зи по магнитной индукции,.котора  осуществл етс  путем преобразовани  выходного тока суммирующего усилител  11 в магнитную индукцию на входе первичного преобразовател  5 посредством обмотки обратной св Ъи. Приведенна  диаграмма на фиг. 2 справедлива при отсутствии суммирующего усилител  11 с его св з ми в устройстве . Наличие суммирующего усилител  11 с коэффициентом передачи много больше единицы позвол ет при отрицательной обратной св зи с его выхода на вход первичного преобразовател  5 скомпенсировать посто нную составл ющую напр жени  О.О., на выхо - де электронного блока 6, при этом временна  ось Ot займет положениеGL,T или в окрестности этой оси, определ емой коэффициентом передачи суммирующего усилител  11. Наличие этой отрицательной обратной св зи не позвол ет медленным вариаци м магнитной индукции пол  Земли или промышленных помех вывести магнитометр при работе на чувствительном пределе измерений из диапазона измерений. Интеграторы 8 и 9, построенное на операционных усилител х, позвол ют получить посто нные времени интегрировани  несколько тыс ч секунд. В св зи с этим частотный диапазон измерени  переменноймагнитной индукции может быть снабжен до сотых долей герца.

Таким образом, способ и устройство дл  его реализации обеспечивают повышение точности измерени  переменной магнитной индукции и расширение частотного диапазона в инфранизкочастотную область.

Claims (2)

1. Способ измерени  переменной магнитной индукции, заключакщий в преобразовании магнитной индукции в выходное синфазное напр жение, демодул ции его опорным синфазным напр жением , преобразовании и нормировании в посто нное напр жение, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точйости и расширени  частотного диапазона в инфранизкочастотную область, выходное синфазное напр жение суммируют с выходными посто нными напр жени ми, демодулируют синфазным и противофазным опорным напр жением , линейно инвертируют, после преобразовани  и нормировани  сумму выходных посто нных напр жений преобразуют в посто нную магнитную индукдню и суммируют с измер емой перемен ной .. 2. Устройство дл  осуществлени  способа, по п. 1, содерж,ащее. генерато низких частот, подключенный к катушке магнитной индукции и к первому входу первого синхронного детектора, последовательно соединенные блок ком пенсации магнитной индукции, первичный преобразователь и электронный блок магнитометра, выход которого соединен со входом первичного преобр зовател  и со вторым входом первого синхронного детектора, и регистратор , отличающеес  тем, что, оно снабжено двум  интеграторами , инвертором, суммирующим усилителем и вторым синхронным детектором, , подключенным первым входом черезинвертор к выходу генератора низкой частоты, вторым входом - к выходу электронного блока магнитометра, ч выходом -- через первый интегратор со своим, третьим входом, выходы интеграторов подключены к входам регистратора и суммирующего .усилител , выход первого синхронного детекторачерез второй интегратор св зан со. своим третьим входом, а выход суммирующего усилител  подключен ко второму входуVпервичного преобразовател . Источники информации, прин тые вовнимание при экспертизе 1.Авторское, свидетельство СССР 457944, кл. G 01 Р 33/02, 1974.

2.Афанасьев Ю.В., Студендов Н.В. и др. Магнитометрические преобразователи , приборы, установки. Л., Энерги , 1972, с. 200-201.