SU855563A1

SU855563A1 - Device for measuring magnetic field

Info

Publication number: SU855563A1
Application number: SU792811042A
Authority: SU
Inventors: Яков Никонорович Пугачев
Original assignee: Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date: 1979-08-28
Filing date: 1979-08-28
Publication date: 1981-08-15

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 1-1АГНИТНОГО ПОЛЯ(54) DEVICE FOR MEASUREMENT OF 1-1AGNETIC FIELD

Изобретение относитс к измерительной технике, а именно к устройствам , предназначенным дл измерени посто нных и переменных магнитных полей. Известно устройство, содержащее чувствительный элемент в виде пьезо кварцевой пластины с электродами, подключенными к автогенератору, и ферромагнитный стержень, который по вол ет измер ть величину магнитного пол L1. Такое устройство не позвол ет достаточно точно измер ть напр женность магнитного пол . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство, содержащее пьезопластин соединенные с ферромагнитным стержнем , отсчетное устройство, позвол ю щее измер ть напр женность магнитного пол С2. Недостатками этого устройства в л етс то, что оно не позвол ет достаточно точно измер ть .величину магнитного пол , и низка добротно колебаний в ферромагнитном стержне Цель изобретени - повышение то ности измерени магнитного пол . Эта цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени магнитного пол , содержащее ферромагнитный стержень , корпус с двум пьезопластинами, отсчетнре устройство, подключенное к двум.--усилител м, в цепи положительных обратных св зей которых включены пьезопластины, дополнительно введен немагнитный, заполненный жидкостью цилиндр с двум дополнительньтми пьезопластинами в основани х, одна из которых подключена ко входу первого усилител , а друга соединена с выходом второго усилител , немагнитный цилиндр снабжен расположенным внутри него ферромагнитным пустотелым цилиндрическим стержнем с отверсти ми в образующей поверхности, одним своим торцом прикрепленный к нижнему основанию немагнитного цилиндра, а другим торцом соединенный с корпусом , при этом пьезопластины корпуса образуют с двум дополнительными пьезопластинами оснований немагнитного цилиндра резонансные камеры . На чертеже представлена структурна схема устройства дл измерени магнитного пол .The invention relates to a measurement technique, namely, devices for measuring constant and alternating magnetic fields. A device is known comprising a sensitive element in the form of a piezo quartz plate with electrodes connected to an oscillator, and a ferromagnetic rod, which will measure the magnetic field L1. Such a device does not sufficiently accurately measure the magnetic field strength. The closest in technical essence to the present invention is a device comprising piezoplates connected to a ferromagnetic rod, a reading device capable of measuring the intensity of the magnetic field C2. The disadvantages of this device are that it does not allow sufficiently accurately measuring the magnitude of the magnetic field, and the low Q-factor oscillations in the ferromagnetic rod. The purpose of the invention is to increase the magnetic field measurement. This goal is achieved by the fact that a device for measuring a magnetic field containing a ferromagnetic rod, a housing with two piezoplates, a device connected to two .-- amplifiers, in which positive feedback circuits of piezoplates are additionally inserted, is filled with a nonmagnetic magnetic fluid. a cylinder with two additional piezoplates in the bases, one of which is connected to the input of the first amplifier, and the other is connected to the output of the second amplifier; the non-magnetic cylinder is equipped with an internal It has a ferromagnetic hollow cylindrical rod with holes in the generatrix, one end attached to the lower base of the nonmagnetic cylinder, and the other end connected to the housing, while the piezo plates of the housing form two resonant chambers with the two additional piezoplates of the bases of the nonmagnetic cylinder. The drawing shows a block diagram of a device for measuring a magnetic field.

Схема содержит пьезопластины 1 (дополнительные), пьезопластины 2, резонансные камеры 3 и 4, ферромагнитный стержень 5, отверсти 6, корпус 7, немагнитный цилиндр 8, жидкость 9, отсчетное устройство 10, усилители 11 и 12.The scheme contains piezoplates 1 (additional), piezoplates 2, resonant chambers 3 and 4, ferromagnetic core 5, holes 6, body 7, non-magnetic cylinder 8, liquid 9, reading device 10, amplifiers 11 and 12.

Пьезопластины 1 (дополнительные) и пьезопластины 2 образуют резонансные камеры 3 и 4. На ферромагнитном стер) 5 с отверсти ми б на торце закреплен корпус 7, а другой торец стержн закреплен к основанию нитного цилиндра 8, заполненного жидкостью 9. Отсчетное устройство 10 подключено к усилител м 11 и 12, в цепи положительных обратных св зей которых включены пьезопластины 1 и 2.Piezoplates 1 (additional) and piezoplates 2 form resonant chambers 3 and 4. A casing 7 is fixed to a ferromagnetic ster 5) with holes b and the other end of the rod is fixed to the base of a nitrous cylinder 8 filled with liquid 9. A counting device 10 is connected to amplifiers 11 and 12, in the chains of positive feedbacks of which piezoplates 1 and 2 are included.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

При включении усилителей 11 и 12 между пьезопластинами 1 (дополнительными ) и пьезопластинами 2 в резонансных камерах 3 и 4, заполненных жидкостью 9, диаметр которых 5-50 мм, а длина 0,1-100 мм, возникает акустический резонанс. Частота этого резонанса определ етс собственными резонансными частотами пьезопластин , рассто нием между ними и акустическими параметрами жидкости. При внесении устройства в магнитное, поле, которое беспреп тственно проходит через стенки немагнитного цилиндра 8, измен етс длина ферромагнитного стержн 5 и измен етс рассто ние между пьезопластинами 1 (дополнительными ) и 2. При уменьшении длины ферромагнитного стержн 5 рассто ние между пьезопластинами 1 и 2 в резонансной камере 4 уменьшаетс , т.е. частота автогенерации в усилителе 12 возрастает, а в резонансной камере 3 частота автогенерации в усилителе 11 уменьшаетс . Разница этих частот пересчитываетс на отсчетном устройстве 10 в единицы напр женности магнитного пол . Рассто ние в резонансных камерах 3 и 4 между пьезопластинами выбираетс одинаковым, а жидкость 9 выбираетс с нулевым температурным коэффициентом изменени скорости ультразвука так, чтобы в начальных услови х без магнитного пол частоты автогенерации в усилител х 11 и 12 были также одинаковы. Это позвол ет скомпенсировать нестабильность работы устройства при изменении температуры и давлени окружающей среды, что приводит к повышению точности измерени величины магнитного пол .When the amplifiers 11 and 12 are switched on between piezoplates 1 (additional) and piezoplates 2 in resonant chambers 3 and 4 filled with liquid 9, the diameter of which is 5-50 mm and length 0.1-100 mm, acoustic resonance occurs. The frequency of this resonance is determined by the intrinsic resonant frequencies of piezoplates, the distance between them, and the acoustic parameters of the fluid. When the device is introduced into the magnetic field, which freely passes through the walls of the non-magnetic cylinder 8, the length of the ferromagnetic rod 5 changes and the distance between piezoplates 1 (additional) and 2 changes. As the length of the ferromagnetic rod 5 decreases, the distance between piezoplates 1 and 2 in the resonant chamber 4 decreases, i.e. the frequency of autogeneration in amplifier 12 increases, and in the resonant chamber 3 the frequency of autogeneration in amplifier 11 decreases. The difference in these frequencies is recalculated on the reading device 10 into units of magnetic field strength. The distance in the resonant chambers 3 and 4 between the piezoplates is chosen the same, and the liquid 9 is chosen with a zero temperature coefficient of ultrasound speed variation so that in initial conditions without a magnetic field, the autogeneration frequencies in the amplifiers 11 and 12 are also the same. This makes it possible to compensate for the instability of the operation of the device with a change in the temperature and pressure of the environment, which leads to an increase in the accuracy of measuring the magnetic field.

Отверсти 6 в стенках ферромагнитного стержн 5 позвол ют выравнивать температуру и давление в резонансных камерах 3 и 4, что ведет к повышению точности отсчета.The holes 6 in the walls of the ferromagnetic rod 5 allow to equalize the temperature and pressure in the resonant chambers 3 and 4, which leads to an increase in the accuracy of the reference.

Предлагаемое устройство дл измерени магнитного пол позвол ет измер ть напр женность магнитного пол в диапазоне от 0,1 до 10 Э при 5 частотах от О до 200 кГц с точностью не менее 0,1 Э.The proposed device for measuring the magnetic field makes it possible to measure the magnetic field strength in the range from 0.1 to 10 Oe at 5 frequencies from 0 to 200 kHz with an accuracy of at least 0.1 E.

Claims

1. USSR author's certificate No. 331110, cl. G 01 R 33/02, 1976.

2. Patent of the USA 3564402, cl. 324-43, 1971.