SU885937A1

SU885937A1 - Ферромодул ционный преобразователь

Info

Publication number: SU885937A1
Application number: SU802864214A
Authority: SU
Inventors: Борис Львович Нечаев; Ефим Менделевич Пятецкий; Владислав Александрович Валяев
Priority date: 1980-01-04
Filing date: 1980-01-04
Publication date: 1981-11-30

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в качестве чувствительного индикатора и измерителя малого магнитного поля, в том числе в средствах магнитного неразрушающего контроля ферромагнитных изделий и для обнаружения ферромагнитных тел в скважинах.

Известен ферромодуляционный преобразователь , содержащий один или несколько ферроэлементов, каждый изкоторых состоит из ферромагнитного сердечника, генераторных и индикаторных обмоток. Генераторные обмотки элементов ферромодуляционного преобразователя соединяются между собой и образуют цепь возбуждения. Индикаторные обмотки элементов также соединяются между собой и образуют измерительную цепь [1 J .

Однако, известное устройство имеет невысокую чувствительность.

Цель изобретения - увеличение чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что в ферромодуляционном преобразователе, содержащем η-элементов, каждый из которых выполнен в виде ферромагнитного сердечника с генераторной и индикаторной обмотками, индикаторная обмотка каждого предыдущего элемента соединена с генераторной обмоткой последующего элемента преобразователя.

На чертеже представлена схема комбинированного соединения обмоток многоэлементного ферромодуляционного преобразователя.

Устройство содержит п-элементов, каждый из которых включает в себя сердечник 1 из отоженного пермаллоя, генераторную 2 и индикаторную 3 обмотки. Выводы индикаторной обмотки первого элемента непосредственно соединены со входом генераторной обмотки второго элемента; выводы индика3 торной обмотки второго элемента соединены со входом генераторной обмотки третьего элемента т.д. К выводам генераторной обмотки первого элемента подается переменное напряжение ₅

UgXOA-C выводов индикаторной обмотки последнего п-го элемента снимается измеряемое напряжение U_m(h).

Переменное напряжение U_BxoA-ⁿ°· данное на вход генераторной обмотки ₁₀первого элемента, трансформируется через систему обмоток элементов преобразователя до значения 11^, снимаемого с индикаторной обмотки п-го элемента. Коээфициент трансформации ₁₅Ι-го элемента ϋί ^ивходпри прочих равных условиях, опреде- 20 ляется величиной измеряемого магнитного поля, действующего на этот элемент. Пренебрегая падением напряжения на сопротивлении обмоток, запишем для напряжений на индикаторных обмот- 25 ках каждого элемента

U,(H) = K_d(H)U_Bx_OA ui(H) = k₂(h)u₄ (н)=к₄(н), к₂(н) _зо

U_h(H)=K_h(H)U (Н)=К.(Н) К_(Н)... Мн)и_ВХ0АЛ^и _:

Считая элементы идентичными и до- ₃₅пуская однородность измеряемого поля Н, положим к_л(н) = к₂(н) =....= к₄(н) = к(н);

тогда 40 и_и(н) = к(н)и_вход.

Выберем для определенности* зависимость индукции В сердечника от магнитного поля в виде квадратичной 45 (область РеЛея - малых и средних полей) „

В = ЛЬ^{Н + ьн} где Λ·ο ” начальная проницаемость; ₄b - коэффициент с размерностью Э“. 50

Коэффициент трансформации пропорционален магнитной проницаемости, и поэтому dB ⁵⁵ где С - const.

Из (1) и (2) имеем для выходного напряжения . и_и(Н)=С^И(/и0|+2ЬН)^пивХОД( (3) тогда для чувствительности

V- 4rUn^’^24сИивход^м^а^+2вн'·’

Из (3) и (4) видим, что чувствительность очень сильно зависит от количества элементов, входящих в ферромодуляционный преобразователь с комбинированным соединением обмоток. Так, ферромодуляционный преобразователь , состоящий из η элементов (Оказы¹вается в J[C£a_a+2^H)]^bA,| - ^{раэ чув_}ствительнее одноэлементного преобразователя. Выходное напряжение двухэлементного преобразователя с комбинированным соединением зависит от величины измеряемого магнитного поля квадратично,, в то время как для двухэлементного феррозонда - линейно. Поскольку при комбинированном соединении отсутствуют цепи с суммированием токов от различных элементов преобразователя, то роль амплитуднофазовых искажений невелика, т.е. мал порог чувствительности.,

Таким образом, комбинированное соединение обмоток предлагаемого ферромодуляционного преобразователя позволяет уменьшить его порог чувствительности практически до уровня магнитных шумов в сердечнике последнего элемента, а также увеличить чувствительность- на несколько порядков по срав-“ нению с дифференциальными феррозондами .

Claims

Изобретение относитс к измерител ной технике и может использоватьс в качестве чувствительного индикатора и измерител малого магнитного пол в том числе в средствах магнит ного неразрушающето контрол ферромагнитных изделий и дл обнаружени ферромагнитных тел в скважинах. Известен ферромодул ционный преобразователь , содержащий один или несколько ферроэлементов, каждый из которых состоит из ферромагнитного сердечника, генераторных и индикато ных обмоток. Генераторные обмотки элементов ферромодул ционного преоб разовател соедин ютс между собой и образуют цепь возбуждени . Индика торные обмотки элементов также соедин ютс между собой и образуют измерительную цепь 1 1 . Однако, известное устройство име невысокую чувствительность. Цель изобретени - увеличение чувствительности. Указанна цель достигаетс тем, что в ферромодул ционном преобразователе , содержащем п-элементов, каждый из которых выполнен в виде ферромагнитного сердечника с генераторной и индикаторной обмотками, индикаторна обмотка каждого предыдущего элемента соединена с генераторной обмоткой последующего элемента преобразовател . На чертеже представлена схема комбинированного соединени обмоток многоэлементного ферромодул ционного преобразовател . Устройство содержит п-элементов, каждый из которых включает в себ сердечник 1 из отоженного пермалло , генераторную 2 и индикаторную 3 обмотки . Выводы индикаторной обмотки первого элемента непосредственно соединены со входом генераторной обмотки второго элемента; выводы индикаторной обмотки второго элемента сое динены со входом генераторной обмот ки третьего элемента т.д. К выводам генераторной обмотки первого элемен та подаетс переменное напр жение Ug)oA.С выводов индикаторной обмотки последнего п-го элемента снимаетс измер емое напр жение Uyi(H). Переменное напр жение данное на вход генераторной обмотки первого элемента, трансформируетс через систему обмоток элементов пре образовател до значени и., снимаемого с индикаторной обмотки п-го элемента. Коээфициент трансформации i-ro элемента ) ТТ при прочих равных услови х, определ етс величиной измер емого магнит ного пол , действующего на этот эле мент. Пренебрега падением напр жени на сопротивлении обмоток, запиш дл напр жений на индикаторных обмо ках каждого элемента K(H)UBXOA К2(Н)и (Н)К(Н)- ) и U(H)K(H)UJH)K(H)K2(H) (). Счита элементы идентичными и до пуска однородность измер емого пол Н, положим ) к(н)и Выберем дл определенностизависимость индукции В сердечника от магнитного пол в виде квадратичной (область РеЛе - малых и средних по лей) В Д4,Н -f ЬН где /tlo начальна проницаемость; Ь коэффициент с размерностью Коэффициент трансформации пропор ционален магнитной проницаемости, и поэтому KiHXjU HhC (/ af2bM) 7 где С - const. Из (1) и (2) имеем дл выходного напр жени . и(н)«с(/(а+2ЬнГи0),од, тогда дл чувствительности ан UV,IH) () Из (3) и Ct) видим, что чувствительность очень сильно зависит от количества элементов, вход щих в ферромодул ционный преобразователь с комбинированным соединением обмоток. Так, ферромодул ционный преобразователь , состо щий из п элементов ,оказываетс в ()V - Р ствительнее одноэлементного преобразовател . Выходное напр жение двухэлементного преобразовател с комбинированным соединением зависит от величины измер емого магнитного пол квадратично,, в то врем как дл двухэлементного феррозонда - линейно. Поскольку при комбинированном соединении отсутствуют цепи с суммированием токов от различных элементов преобразовател , то роль амплитуднофазовых искажений невелика, т.е. мал порог чувствительности., Таким образом, комбинированное соединение обмоток предлагаемого ферромодул ционного преобразовател позвол ет уменьшить его порог чувствительности практически до уровн магнитных шумов в сердечнике последнего элемента , а также увеличить чувствительность- на несколько пор дков по срав- нению с дифференциальными феррозондами . Формула изобретени Ферромодул ционный преобразователь , соде ржаций п элементов, каждый из которых выполнен в виде ферромагнитного сердечника с генераторной и индикаторной обмотками, отличающийс тем, что, с целью увеличени чувствительности, индикаторна обмотка каждого предыдущего элемента соединена с генераторной обмоткой последующего элемента преобразовател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Афанасьев Ю.В. Феррозонды. Л., Энерги , 1969, с. 5.

f-t

I-1

1-1

«