SU864200A1

SU864200A1 - Ferroprobe

Info

Publication number: SU864200A1
Application number: SU792840025A
Authority: SU
Inventors: Юрий Васильевич Афанасьев; Юрий Николаевич Бобков; Владимир Николаевич Горобей; Виталий Павлович Порфиров
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1979-11-19
Filing date: 1979-11-19
Publication date: 1981-09-15

Description

1one

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть не- пользовано дл измерени компонент вектора магнитного пол . The invention relates to a measurement technique and may not be used to measure the components of a magnetic field vector.

Известен феррозонд, содержащий ферромагнитный стержневой сердечник и обмотку, распределенную по длине и вьтолненную в виде двух секций, включенных встречно. Обмотка подключена к мостовой схеме и одновременно выполн ет функцию возбуждающей и измерительной i,A ferrosonde is known, containing a ferromagnetic core core and a winding distributed along the length and expanded in the form of two sections connected in opposite directions. The winding is connected to a bridge circuit and simultaneously performs the function of exciting and measuring i,

Недостатком известного устройства вл етс низка точность измерений компонент вектора магнитного пол , обусловленна тем, что средн часть сердечника не перемагничиваетс полем возбуждени , здесь расположен стык секций упом нутой обмотки , а сами секции включены встречно и поэтому создают встречно направленные переменные магнитные пол . Недостатком вл етс также необходимость подключени феррозонда к мостовой схеме.A disadvantage of the known device is the low accuracy of measurements of the components of the magnetic field vector, due to the fact that the middle part of the core does not over-magnetize the excitation field, the junction of the sections of the said winding is located here, and the sections themselves are switched on and therefore create oppositely directed alternating magnetic fields. The disadvantage is also the need to connect the flux-gate to the bridge circuit.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс феррозонд, содержащий ферромагнитный стержневой сердечник, первую обмотку, выполненную ввидё двух секций, включенных встречно и расположенных сшлметрично относительно центра сердечника, и вторую обмотку, расположенную в центре или на всей длине сердечника.Перва обмотка используетс в качестве возбуждающей, втора - в качестве измерительной. Феррозонд не требует согласовани с мостовой схемой ГзЗ.The closest to the present invention is a ferrosonde containing a ferromagnetic core core, a first winding made as two sections oppositely connected and located symmetrically relative to the center of the core, and a second winding located in the center or along the entire length of the core. The first winding is used as a driving, the second - as a measuring. Ferrozond does not require coordination with the bridge earth fault circuit.

Недостатком известного устройс тва The disadvantage of the known device

10 вл етс низка точность измерени , обусловленнёш тем, что средн часть сердечника в области стыка секций первой обмотки не перемагничиваетс из-за встречного включени секций. 10, the measurement accuracy is low, due to the fact that the middle part of the core in the junction area of the first winding sections does not re-magnetize due to the counter-switching of the sections.

15 Неперемагничивающа с сердечника оказываетс ответственной за смещени нул и повышенный уровень шумов устройства.15 A non-magnetizing core turns out to be responsible for the zero offset and the increased noise level of the device.

Цель изобретени - повышение точ20 ности измерени компонент вектора внешнего магнитного пол .The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement of the components of the external magnetic field vector.

Цель достигаетс за счет тОго, что устройство феррозонд, содержащий ферромагнитный стержневой сердеч25 ник, первую обмотку, выполненную в виде двух включенных встречно секций, охватывающих сердечник и расположенных симметрично относительно его центра, вторую обмотку, распределен30 по всей длине сердечника,снабженThe goal is achieved due to the fact that the ferrosonde device, containing a ferromagnetic core core, the first winding, made in the form of two sections connected oppositely, covering the core and located symmetrically relative to its center, the second winding, is distributed30 along the entire length of the core, provided with

третьей и четвертой обмотками, причем треть обмотка выполнена в виде трех секций, охватывающих сердечник и расположенных на нем так, что две из них симметричны его центру, а центр третьей совпадает с центром сердечника, при этом крайние секции третьей обмотки включены согласно между собой и встречно со средней секцией.the third and fourth windings, with a third winding made in the form of three sections, covering the core and located on it so that two of them are symmetrical to its center, and the center of the third coincides with the center of the core, while the extreme sections of the third winding are included according to each other and counter with a middle section.

Кроме того, четверта обмотка охватывает сердечник и выполнена в виде четырех узких секций, включенных согласно и расположенных так, что две средние секции расположены между стыками секций первой и третьей обмоток а две крайние - между концами сердечника и стыками секций третьей обмотки Возбуждение феррозонда осуществл етс токами двух различных частот, дл чего и используютс соответствующие обмотки возбуждени ,In addition, the fourth winding covers the core and is made in the form of four narrow sections that are connected according to and are located so that the two middle sections are located between the joints of the first and third windings and the two extreme sections are between the ends of the core and the joints of the third winding. two different frequencies, for which the corresponding field windings are used,

Точность измерени повьаиаетс за счет того, что в предложенном устройстве весь объем сердечника пбдвергаетс перемагничиваншо: в тех местах (на стыках секций), где сердечник не перемагничиваетс переменньом полем одной частоты, он неминуемо перемагничиваетс полета другой частоты. Кро(Ю того, точность, измерени повышаетс за счет размещени секций четвертой (измерительной) обмотки в местах, гд пол возбуждени достаточно однородны .The measurement accuracy is due to the fact that in the proposed device the entire volume of the core is reversal reversal: in those places (at the junction of sections) where the core is not reversalled by a variable field of one frequency, it inevitably reverses the flight of a different frequency. Cro (Y addition, accuracy, measurement is increased by placing sections of the fourth (measuring) winding in places where the field of excitation is fairly uniform.

На фиг. 1 схематически изображена конструкци феррозонда с трем обмотками; на фиг. 2 - то же, с четырьм обмотками.FIG. 1 shows schematically the construction of a ferrosonde with three windings; in fig. 2 - the same, with four windings.

Феррозонд (фиг.1) содержит ферромагнитный стержневой сердечник 1, выполненный, например, из железоникелевого сплава, первую обмотку, выполненную в виде двух секций 2 и 3 со стыком в точке 4/ включенных встречно , вторую обмотку 5,распределенную по всей длине сердечника 1, третью обмотку, выполненную в виде трех секций 6,7 и 8 со стыками в точках 9 и 10, расположенных так,, что две из них б и 8 симметричны центру сердечника 1, а центр третьей секции 7 совпадает с центром сердечника 1, пр этом крайние секции 6 и 8 включены согласно между собой и вс тречно со средней секцией 7. Секции 2 и 3 обмотки используютс в качестве обмоток возбуждени , секци 5 - в качеств е измерительной обмотки.Ferrosonde (figure 1) contains a ferromagnetic core core 1, made, for example, of iron-nickel alloy, the first winding, made in the form of two sections 2 and 3 with a joint at point 4 / included opposite, the second winding 5, distributed over the entire length of the core 1 The third winding, made in the form of three sections 6,7 and 8 with joints at points 9 and 10, are located so that two of them b and 8 are symmetrical to the center of core 1, and the center of the third section 7 coincides with the center of core 1, In this extreme sections 6 and 8 are included according to each other and all three with Independent user section 7. Sections 2 and 3, windings are used as windings excitation section 5 - is, as the measuring coil.

того, предложенный феррозонд (фиг.2) содержит четвертую обмотку, выполненную в виде четырех секций 11, 12, 13 и 14, включенных согласно и расположенных .так, что две секции 12 и 13 наход тс между стыками первой (точка 4 и третьей (точки 9 и 10) обмоток, а две другие секции 11 и 14 - между концами сердечника 1 и стьаоми секций третьей In addition, the proposed ferrosonde (Fig. 2) contains a fourth winding, made in the form of four sections 11, 12, 13 and 14, connected according to and located so that the two sections 12 and 13 are between the first joints (point 4 and third ( points 9 and 10) of the windings, and the other two sections 11 and 14 - between the ends of the core 1 and the three sections of the third

обмотки (точки 9 и 10). Секций 2,J и 6,7,8 обмотки используютс в качестве обмоток возбуждени , секции 11, 12, 13 и 14 - в качестве измерительной обмотки.windings (points 9 and 10). Winding sections 2, J, and 6,7,8 are used as field windings, sections 11, 12, 13, and 14 are used as a measuring winding.

Феррозонд работает-следующим образом .Ferrosonde works as follows.

Возбуждение феррозонда (фиг.1) п:роизводитс переменными .токами двух различных частот, дл чего перва обмотка, имеюща секции 2 и 3 под- ключаетс к генератору одной частоты (не показан).втора обмотка 5, распределенна по всей длине сердечника 1 подключаетс к ге.нератору другой частоты (не показан). Амплитуда токов обеих частот устанавливаютс достаточными дл глубокого магнитног насыщени сердечника 1. За счет возбуждени сердечника 1 переменными токами на зажимах третьей обмотки, имеющей секции 6,7 и 8, при наличии внешнего магнитного пол , возникает ЭДС, несуща информацию о значении измер емой компоненты этого пол , сопадающей по направлению с продольной осью сердечника 1.The excitation of the fluxgate (Fig. 1) n: is produced by alternating currents of two different frequencies, for which the first winding having sections 2 and 3 is connected to a generator of one frequency (not shown). The second winding 5 distributed over the entire length of core 1 is connected to a geener of another frequency (not shown). The amplitudes of the currents of both frequencies are set sufficiently for deep magnetic saturation of the core 1. Due to the excitation of the core 1 by alternating currents at the terminals of the third winding having sections 6.7 and 8, in the presence of an external magnetic field, an EMF occurs, carrying information about the value of the measured component the floor coinciding in direction with the longitudinal axis of the core 1.

При наличии у предложенного феррозонда четвертой обмотки (фиг.2) возбуждение производитс переменнь1ми токами двух различных частот, дл чего перва обмотка, имеюща секции 2 и 3 подключаетс к генератору одной частоты, а треть обмотка, имеюща секции 6,7 и 8, - к генератору другой частоты. Амплитуда токов обеих частот устанавливаютс достаточными- дл глубокого магнитного насыщени сердечника 1. За счет возбуждени сердечника 1 переменными токами на зажимах четвертой обмоткиг имеющей секции 11, 12, 13 и 14, при наличии внешнего магиитйдго пол ,по вл етс ЭДС, несуща информацию о значении измер емой компоненты этого пол , по направлению совпадгиощей с продольной осью сердечника 1. Втора абмотка 5 в данном случае может быть использована как калибровочна . ,If the proposed ferrosonde has a fourth winding (Fig. 2), the excitation is performed by alternating currents of two different frequencies, for which the first winding, having sections 2 and 3, is connected to the generator of one frequency, and the third winding, having sections 6,7 and 8, to other frequency generator. The amplitudes of the currents of both frequencies are set sufficiently for deep magnetic saturation of the core 1. Due to the excitation of the core 1 by alternating currents at the terminals of the fourth winding having section 11, 12, 13 and 14, in the presence of an external magical field, EMF appears, carrying the value information of the measured component of this field, in the direction of coincidence with the longitudinal axis of the core 1. The second winding 5 in this case can be used as a calibration. ,

Найдем основные составл ющие спектра выходной ЭДС феррозонда. Пусть и ,мер етс посто нное внешнее поле, Н const t fr О , Выходна ЭДС феррозонда описываетс выражениемLet us find the main components of the spectrum of the output emf of the fluxgate. Let u be the constant external field, H const t fr O, Output the emf of the fluxgate is described by the expression

4.four.

e(i)-AB coScLe (i) -AB coScL

(-)(-)

де А - коэффициент, завис щийde A is the coefficient dependent

Claims

from the cross-sectional area of the core 1, the number of turns in the sections of the measuring winding and the relative position and inclusion of the sections between each other; cL is the angle between the vector 1 of the measured floor and the longitudinal axis of the core 1; /.J is the instantaneous value of the tangible magnetic differential permeability of core 1, taking into account its shape; We approximate the curve of the magnetizing of the core by shortened polinovidum in -аН - bH, where oi and b are positive approximation coefficients. The amplitudes of the variable fields of two different frequencies will be considered equal. When a fluxgate is excited by alternating currents of two different frequencies 0 and UJfj, information about the measured BQ field is carried not only by the second harmonics 2 u, and 2 uu2, Ho are also difference ((ju, j) and total (tci + UJ-) frequencies. Therefore, the proposed ferrozond can be used both within the framework of known magnetometer circuits, which implement the method of separating the second harmonic of the output emf, and within the framework of new magnetometer circuits that realize the method of isolating the difference frequency. The advantage of the proposed ferrosonde with respect to both magnetometer circuits is that In the indicated sectional arrangement of the windings and using at least two windings to excite the core, the entire volume of the core completely remagnetizes, and in those places (near the junction of sections) where the core does not re-magnetize with the field of one frequency, it inevitably re-magnetizes with the field of another frequency, which leads to accuracy of measurement of magnetic field parameters. In the second variant of the proposed ferrosonde, an increase in the accuracy of measurements is achieved, moreover, by producing a measuring winding in the form of four narrow sections located in places of the greatest uniformity of the excitation fields. All this makes it possible to reduce the zero displacement and the level of the fluxgate noise by about an order of magnitude compared with the known, thereby improving the measurement accuracy. When comparing the proposed ferrozond with widely distributed double-core ferrozond, it should be emphasized that the proposed single-bar ferrosonde has a more specific magnetic axis, which not only facilitates its alignment in the block, but also ensures a higher stability of the position of this axis, thereby reducing the directivity error. The use of one core instead of two also allows you to create more technological and compact designs of flux-probes. Claim 1. Ferrozond containing a ferromagnetic core core, the first winding, made in the form of two included opposite sections, covering the core and symmetrically located relative to its center, the second winding, distributed over the entire length of the core, distinguishing and with the fact that increasing the measurement accuracy of the components of the external magnetic field vector, it is equipped with the third and fourth windings, and; the third winding is made in the form of three sections, covering the core and located on it so that two of them are symmetrical to its center, and the center of the third coincides with the center of the core, while the outer sections of the third winding are included according to each other and counter to the middle section. 2. The ferrosonde according to claim 1, wherein the fourth winding covers the core and is made in four narrow sections, included according to and arranged so that the two middle sections are located between the joints of the first and third windings, and the two extreme between the ends of the core and the junctions of the sections of the third winding. Sources of information taken into account in the examination 1. Patent SZNA No. 2707774, cl. 343-43, 1956.

2. Patent SZIA 2861244, cl. 324-43, 1957.

-0 -0

-0-yg