SU907485A1 - Устройство дл измерени магнитной восприимчивости - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к магнитны измерени м резонансными методами и может быть Использовано дл  измерени  магнитной восприимчивости слабо магнитных провод щих веществ при ис следовани х их физических свойств. Известен резонансный измеритель магнитной восприимчивости с использованием в качестве датчика индуктивности резонансного контура, в котором о требуемой величине суд т по изменению фазы высокочастотных колебаний. Он содержит генератор стабильной частоты, трансформаторны датчик с генераторной, компенсационной и двум  приемными катушками, усилитель, фазочувствительные вьшр  мители и регистрирующие приборы (} К недостаткам устройства относ т с  мала  чувствительность, сложный многообмоточный датчик, работа в начальной части низкочастотного ди . апазона, а также большие погрешност при измерени х магнитной восприимчивости провод щих сред. Известно также устройство, содер жащее автогенератор, индуктивный датчик, фазовращатель, фазочувствительную логическую схему и исполнительный орган . Основным узлом извес ного  вл етс  автогенератор, в колебательный контур которого включен индуктивный датчик. Выход автогенератора подключен к фазовращателю, который построен таким образом, что в исходном состо нии фазовый сдвиг на его выходе равен 180. Выходы фазовращател  и автогенератора подключены к фазочувствительной логической схеме, соединенной с исполнительным органом. При внесении магнитного вещества в поле индуктивного датчика, резонансна  частота колебательного контура измен етс , что измен ет частоту колебаний на выходе автогенератора . При этом фазовый сдвиг на выходе фазовращател  не равн етс  180 , и на выходе фазочувствите ьной логической схемы по вл етс  сигнал, псЗступающий на исполнительный орган 2. Однако известное устройство фактически  вл етс  F-метром с последующей реализацией фазового сигнала, который среди резонансных измерительных схем не  вл етс  сгалюл чувствительным . Недостатком также  вл етс  сравнительно большое число каскадов обработки сигнала, внос щих свои парциальные погроиности в результат

измерений. К тому же имеют место погрешности из-за вли ни  на показани  прибора изменений электропроводности среды.

Цель изобретени  - повышение точности измерений магнитной восприимчизости провод щих сред.

.Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  измерени  магнитной восприимчивости, содержащее .автогенератор, выполненный по схеме с общей базой, стабилизированный пьезокварцевым резонатором, индуктивный датчик, соединенный последовательно с катушкой индуктивности контура транзисторного автогенератора , дифференциальный фазовый детектор , индуктивно св занный с колебательнь . контуром, и регистрирующий прибор, введены амплитудный детектор трехполюсник, состо щий из полевого транзистора, емкостного делител  и резистора, в котором один конденсатор подключен между стоком и истоком транзистора, второй конденсатор и резистор подключены параллельно друг другу между истоком транзистора и общей шиной, к которой подсоединен затвор полевого транзистора, и четыре управл емых резистора, причем сток полевого транзистора соединен с коллектором транзистора автогенератора , первый управл емый рез стор включен последовательно с резистором между базой транзистора автогенератора и общей шиной, второй управл емый резистор включен последовательно с резистором между эмиттером транзистора автогенератора и общей шиной, третий управл емый резистор включен параллельно конденсатору колебательного контура, четвертый управл емый резистор включен последовательно с резистором между средней точкой катушки индуктивности дифференциального фазового детектора и общей шиной, исток полевого тразистора соединен с управл ющими электродами первого, второго и третьего управл емых резисторов, вход амплитудного детектора соединен с коллектором транзистора, а его выход подключен к управл ющему электроду четвертого управл емого резистора.

На. фиг. 1 представлена,, принципиальна  схема устройства на фиг.2экспериментальные нагрузочные характеристики эмиттерного и истокового токов автоколебательных систем в различных режимах работы.

Устройство содержит транзисторный автогенератор 1, трехполюсник 2, состо щий из полевого транзистора, емкостного делител  и резистора, дифференциальный фазовый детектор 3 и регистрирующий прибор 4.

Транзисторный-автогенератор 1 собран на транзисторе 5 по схеме с общей базой и содержит резисторы 6

и 7 и первый управл емый резистор 8 в цепи фиксированного смещени , второй управл емый резистор 9, резистор 10 и параллельно им включенный конденсатор 11, образующие цепь эмиттерного смещени , пьезокварцевый резистор 12, включенный в цепи положительной обратной св зи, переменный конденсатор 13, конденсатор 14 с параллельно- им подключенным третьим управл емым резистором 15, индуктивный датчик 16 и катушку индуктивности 17, образующие колебательный контур в коллекторной цепи. Трехполюсник 2 содержит полевой транзистор 18, емкостный делитель на конденсато-

РЗ.Х 19 и 20 и резистор 21. Дифференциальный фазовый детектор 3 состоит из катушки 22 индуктивности со средней точкой, диодов 23 и 24, конденсаторов 25 и 26, переменного резистора 27 и резистора 28, образуквцих нагрузку детектора. Последовательно соединенные конденсатор 29, четвертый управл емый резистор 30 и резистор 31 образуют цепь опорного напр жени , причем управл ющий электрод

четвертого управл емого резистора подключен к выходу амплитудного детектора 32, вход которого соединен с коллектором транзистора 5.

Трехполюсник 2 включен между коллектором транзистора 5 и общей шиной устройства и совместно с колебательным контуром транзистора 5 образует одноконтурную автоколебательную систему . Сток полевого транзистора 18

соединен с управл ющими электродами управл емых резисторов 8,9 и 15. Катушка индуктивности 22 дифференциального фазового детектора 3 св зана индук И1&но с катушкой индуктивности 17 колебательного контура. Цепь опорного напр жени , состо ща  из конденсатора 29 и четвертого управл емого резистора 30 и резистора 31, включена между коллектором транзистора 5и общей шиной, средн   точка

катушки индуктивности 22 подключена к общей точке конденсатора 29 и ре- зистора 30. К выходу фазового детектора 3 подключен регистрирующий прибор 4.

Устройство работает следующим образом .

Транзисторный автогенератор 1 настроен на работу в перенапр женном режиме. При отсутствии в ближней зоне пол  индуктивного датчика 16 исследуемой среды выходной сигнал устройства определ етс  добротностью контура транзисторного автогенератора 1 и его настройкойотносительно частоты пьезокварцевого резонатогра 12, Третий управл еьшй резистор 15 при этом шунтирует контур, снижа  его добротность. Настройка контура осуществл етс  с помощью переменного

кондеисатора 13, компенсгщи  начального сигнала осуществл етс  с помощь переменного резистора 27 дифференциального фазового детектора 3. Степень шунтировани  контура зависит от напр жени  на резисторе 21 в истоковой цепи одноконтурного транзисторного автогенератора, который настроен на работу в недонапр женном режиме .

При внесении в ближнюю зону индуктивного датчика 16 исследуемой среды за счет вли ни  магнитных свойств среды увеличиваетс  индуктивность датчика, что приводит к часffOTHoK расстройке колебательного контура транзистора 5 относительно частоты пьезокварцевого резонатора 12 и к по влению фазового сигнала.

В то же врем  за счет вли ни  электропроводности среды в колебательный контур вноситс  активное сопротивление , что приводит к уменьшению добротности и к по влекик дополнительного фазового сдвига, уменьшающего основной фазовый сдвиг, св занный с увеличением индуктивности датчика. Кроме того, изменение добротности колебательной системы приводит к изменению режима транзисторного автогенератора 1, что в свою очередь вносит -дополнительные фазовые погрешности.

Так как все перечисленные погрешности св заны с вли нием электропроводности cpej№i, то в качестве корректирующего использован сигнал, пропорциональный изменени м внесенного в контгр активного сопротивлени . Дл  получени  такого сигнала служит трехполюсник 2, образующий с колебательным контуром одноконтурный автогенератор , работающий в недоиапр женном режиме, стоковый ток которого чувствителен главным образом к изменени м добротности контура. Напр жение стока полевого транзистора 18 управл ет величиной третьего управл емого резистора 15, который при уменьшении напр жени  стока (при уменьшении добротности контура) увеличивает свое сопротивление и тем caiie:Uvi уменьшает шунтирующее действие на контур.

Управл ниций сигнал подаетс  и на первый и второй управл емые резисторы 8 и 9 в цеп х смещени  транзисторного автогенератора 1, изменени  сопротивлени  последних позвол ют скорректировать погрешности, св занные с вли нием изменений добротности контура на параметрах режима транзисторного автогенератора 1. Изменение амплитуды колебаний автогенератора на транзисторе 5, св занное с уменьшением собственной частоты колебательного контура за счет положитель ной внесенной индуктивности, выдел етс  амплитудным детектором 32 и подаетс  на управл ющий электрод

четвертого управл еьюго резистора 30 в цепи опорного напр жени  дифференциального фазового детектора 3, Это позвол ет изменить фазу опорного сигнала пропорционально величине внесенной индуктивности и тем самлм увеличить диапазон изменени  фазы, св занный с величиной внесенной индуктивности .

Таким образом, основным  вл етс  осуществление одновременной работы

0 двух измерительных автогенераторов с общим контуром, но в различных режимах: двухконтурного с частотоза/laionHM пьезокварцеш:и4 резонатором 12, работающего в слегка перенапр жен5 ном режиме и отличающегос  стабильностью режиАШых параметров, сигнал которого управл ет четвертым управл емым резис-Еором 30 в цепи опорного напр жени  фазового детектора, и

0 одноконтурного, работающего в недонапр женном режиме и чувствительного к измеве шо добротности транзисторного aiBToreHepaTOpa 1, сигнаш которого управл ет трем  резисторами, осуществл ющими коррекцию погрешнос5 тей от вли ни  электропроводности среды.

На фиг. 2 приведены экспериментальные нагрузочные характеристики ) и ЗУ(Q), иллюстрирующие однов0 ременную работу двух измерительных автогёнераторсз с общим контуром. Из графике йидно, что чувствительность тока истока и добротности дл  полевого транзистора 18, работающе5 го в недонапр женном режиме, значительно превышает величину аналогичной чувствительности дл  автогенератора «а транзисторе 5, работающего в пе рен апр жен ном режиме.

0

Предлагаемое устройство позволит с более высокой точностью определ ть содержание железа в магнетитовых рудах за счет более полной коррекции вли ни  электропроводности руды при сравнительно простой структурной

5 схеме прибора.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  магнитной восприимчивости, содержащее автогенератор , выполненный по схеме с общей базой и стабилизированный пьезокварцевым резонатором, индуктивный датчик, соединенный последовательно с катушкой индуктивности контура транзисторного автогенератора, дифференциальный фазовый детектор, индуктивно св занный с колебательным контуром, и регистрирующий прибор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  магнитной восприимчивости провод щих сред, в него введены амплитудный детектор, трехполюсник, состо щий из полевого транзистора, емкост ного делител  и резистора, в котором один конденсатор подключен между стрком и истоком транзистора, второй конденсатор и резистор подключены параллельно друг другу между истоком транзистора и общей шиной, к которой присоединен затвор полевого тран зистора, и четыре управл емых резистора , причем сток полевого транзистора соединен с коллектором транзистора автогенератора, первый управл емый резистор включен последовательно , с резистором между базой транзистора автогенератора и шиной, второй управл е1лый резистор включен последовательно с резистором между эмиттером .транзистора автогенератора и общей шиной, третий управл емый резистор включен параллельно конденсатору колебательного контура, четвертый управл емый резистор включен последовательно с резистором между средней точкой катушки индуктивности дифференциального Фазового детектора и общей шиной, исток полевого транзистора соединен с управл ющими электродами первого, второго и третьего управ/1 е1У(ых резисторов, вход амплитудного детектора соединен с коллектором транзистора, а его выход подключен к управл ющему электроду четвертого управл емого резистора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 551588, кл. G 0 R 33/12, 1977.
2. 2.Патент США 3103655, кл. 324-34, 1972.

   3)(пЛ)

   D

   J,(Jl)

   т

   и

   w

   го

   19