UA82496C2 - Method for measurement of quasi-stationary magnetic field - Google Patents
Method for measurement of quasi-stationary magnetic field Download PDFInfo
- Publication number
- UA82496C2 UA82496C2 UAA200506331A UAA200506331A UA82496C2 UA 82496 C2 UA82496 C2 UA 82496C2 UA A200506331 A UAA200506331 A UA A200506331A UA A200506331 A UAA200506331 A UA A200506331A UA 82496 C2 UA82496 C2 UA 82496C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- magnetic field
- converter
- change
- measured
- galvanomagnetic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 28
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 6
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 5
- RRLHMJHRFMHVNM-BQVXCWBNSA-N [(2s,3r,6r)-6-[5-[5-hydroxy-3-(4-hydroxyphenyl)-4-oxochromen-7-yl]oxypentoxy]-2-methyl-3,6-dihydro-2h-pyran-3-yl] acetate Chemical compound C1=C[C@@H](OC(C)=O)[C@H](C)O[C@H]1OCCCCCOC1=CC(O)=C2C(=O)C(C=3C=CC(O)=CC=3)=COC2=C1 RRLHMJHRFMHVNM-BQVXCWBNSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 101100224940 Chlamydomonas reinhardtii ODA2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
Опис винаходуDescription of the invention
Винахід стосується вимірювальної техніки, а саме способів вимірювання магнітного поля, які базуються на 2 індуктивних та гальваномагнітних вимірювальних перетворювачах і може бути застосований, зокрема, для вимірювання магнітних полів в реакторах термоядерного синтезу.The invention relates to measuring technology, namely methods of measuring the magnetic field, which are based on 2 inductive and galvanomagnetic measuring transducers and can be used, in particular, for measuring magnetic fields in fusion reactors.
Відомий спосіб вимірювання змінного в часі магнітного поля, який базується на вимірюванні інтегралу напруги на вимірювальній котушці та подальшого розрахунку зміни індукції магнітного поля |(Сгееп М.І. Зеагсп соїїв./САБ. Меазигетепі апа аїїдптепі ої ассеІегайг апа адейесіог тадпеї5. Сепема. 1998. Р.163, Рід.19.). 70 Магнітний потік через котушку, який є інформативним параметром зміни вимірюваного магнітного поля, обумовлює формування на виводах вимірювальної котушки електрорушійної сили (напруги). Ця напруга інтегрується на протязі певного відрізку часу інтегратором, сигнал якого є результатом вимірювання зміни магнітного поля за час інтегрування.There is a known method of measuring the time-varying magnetic field, which is based on the measurement of the integral of the voltage on the measuring coil and the subsequent calculation of the change in the induction of the magnetic field (Sgeep M.I. Zeagsp soiyiv./SAB. R. 163, Gen. 19.). 70 The magnetic flux through the coil, which is an informative parameter of the change in the measured magnetic field, determines the formation of the electromotive force (voltage) at the terminals of the measuring coil. This voltage is integrated over a certain period of time by the integrator, whose signal is the result of measuring the change in the magnetic field during the integration time.
Недоліком такого способу вимірювання є неможливість довготривалого вимірювання магнітних полів, і, 12 зокрема, квазістаціонарних магнітних полів чи імпульсних магнітних полів зі значними тривалостями імпульсів тощо. Причиною цього є, по-перше, неможливість визначити початкове значення магнітного поля, яке мало місце на початку інтегрування, по-друге, низька точність функціонування інтегратора при великій тривалості процесу інтегрування та малих змінах напруги на вимірювальній котушці.The disadvantage of this method of measurement is the impossibility of long-term measurement of magnetic fields, and, in particular, quasi-stationary magnetic fields or pulsed magnetic fields with significant pulse durations, etc. The reason for this is, firstly, the impossibility of determining the initial value of the magnetic field that took place at the beginning of the integration, and secondly, the low accuracy of the integrator's functioning with a long duration of the integration process and small changes in the voltage on the measuring coil.
Відомий спосіб вимірювання магнітного поля, який базується на вимірюванні вихідної напруги гальваномагнітного перетворювача, зокрема напівпровідникового перетворювача Холла, та, подальшому розрахунку індукції магнітного поля з використанням наперед відомої величини чутливості перетворювача, (Ророміс К.5. НаїЇ епПесі демісев: тадпеїййс взепзог апа спагасіегілайоп ої зветісопаисіогв. ОР Рибіїзпіпа ца. 1991. Р.188. Рід.4.22.). Приклавши відповідним чином до гальваномагнітного перетворювача напругу (струм) живлення, в ньому створюють потік носіїв заряду. Під дією сили Лоренца на рухомі носії заряду в с 22 гальваномагнітному перетворювачі виникає: сигнал, наприклад різниця напруг на вихідних виводах Ге) перетворювача Холла. Ця напруга є інформативним сигналом процесу вимірювання магнітного поля. Коефіцієнт перерахунку виміряної напруги в індукцію магнітного поля є наперед відомим та незмінним.There is a known method of measuring the magnetic field, which is based on the measurement of the output voltage of the galvanomagnetic converter, in particular the semiconductor Hall converter, and the subsequent calculation of the induction of the magnetic field using the previously known value of the sensitivity of the converter, (Roromis K.5. zvetisopaisiogv. OR Rybiizpipa tsa. 1991. R. 188. Gen. 4.22.). By applying a voltage (current) to the galvanomagnetic converter in a suitable manner, a flow of charge carriers is created in it. Under the action of the Lorentz force on the moving charge carrier in the 22 galvanomagnetic converter, the following signal occurs, for example, the voltage difference at the output terminals of the Hall converter. This voltage is an informative signal of the magnetic field measurement process. The coefficient of conversion of the measured voltage into the induction of the magnetic field is known in advance and is unchanged.
На відміну від способу вимірювання магнітного поля на основі котушок |Сгееп М.І. Зеагсп соїЇ5./САЗ.In contrast to the method of measuring the magnetic field based on coils |Sgeep M.I. Zeagsp soiYi5./SAZ.
Меазигетепі апа аїїдптепі ої ассеіегаїг апа дебесіог тадпеї5. Сепема. 1998. Р.163, Рід.194), вищевказаний со спосіб (Ророміс МК.5. Най ейпйесі адемісев: тадпейс зепзог апа спагасіегігайоп ої зетісопацсіюг5. Р дуMeazigetepi apa aiidptepi oi asseiegaig apa debesiog tadpei5. Sepema 1998. R.163, Rid.194), the above method (Roromis MK.5. Nai eypyesi ademisev: tadpeis zepzog apa spagasiegigayop oi zetisopatsiyug5. R du
Рибіїзпіпа ЦЯ. 1991. Р.188. Рід.4.224 на основі гальваномагнітного перетворювача забезпечує вимірювання дійсної величини магнітного поля, а не його зміни в часі. Тому, останній не має жодних обмежень щодо - довготривалих вимірювань постійних та квазістаціонарних магнітних полів. Однак, його недоліком є низька сі точність вимірювання магнітного поля в жорстких умовах експлуатації, зокрема, в умовах високої проникаючої 3о радіації. Причиною цього є зміна електрофізичних параметрів гальваномагнітних перетворювачів в умовах со проникаючої радіації, зокрема, зміна чутливості гальваномагнітних перетворювачів при довготривалій дії на них заряджених частинок чи нейтронів.Rybiyizpipa CYA. 1991. R.188. Gen. 4.224 on the basis of a galvanomagnetic converter provides measurement of the actual magnitude of the magnetic field, and not its changes over time. Therefore, the latter does not have any limitations regarding - long-term measurements of permanent and quasi-stationary magnetic fields. However, its disadvantage is the low accuracy of measuring the magnetic field in harsh operating conditions, in particular, in conditions of high penetrating 3o radiation. The reason for this is a change in the electrophysical parameters of galvanomagnetic converters under conditions of co-penetrating radiation, in particular, a change in the sensitivity of galvanomagnetic converters during long-term exposure to charged particles or neutrons.
Відомий спосіб вимірювання магнітного поля, який базується на вимірюванні вихідної напруги « гальваномагнітного перетворювача та розрахунку індукції вимірюваного магнітного поля з використанням 0 значення вищевказаної напруги та чутливості вищевказаного перетворювача, причому чутливість о, с перетворювача визначається в процесі його періодичного калібрування за допомогою тестового магнітного поля. з» Таке калібрування проводиться іп-зйи, тобто, безпосередньо всередині об'єкту, де розміщено вимірювальний зонд. Тестове магнітне поле формується котушкою, в якій знаходиться гальваномагнітний перетворювач.There is a known method of measuring the magnetic field, which is based on measuring the output voltage of the galvanomagnetic converter and calculating the induction of the measured magnetic field using the 0 value of the above-mentioned voltage and the sensitivity of the above-mentioned converter, and the sensitivity o, c of the converter is determined in the process of its periodic calibration using a test magnetic field. z» Such calibration is carried out in-house, that is, directly inside the object where the measuring probe is placed. The test magnetic field is formed by a coil in which a galvanomagnetic converter is located.
Котушка та відповідним чином розміщений в ній гальваномагнітний перетворювач утворюють єдину конструкцію - функціонально інтегрований зонд. Величина тестового магнітного поля, яка визначається струмом живлення со котушки і вважається відомою, та виміряне значення вихідної напруги гальваномагнітного перетворювача, яке з обумовлене тестовим магнітним полем, є інформативними величинами в процесі розрахунку чутливості гальваномагнітного перетворювача (|Воізпакома !., НоїуаКа К. Іегоу С. Момеі! арргоаспез (омжагаз (Ше пи демеортепі ої НаїЇ зепвог-базей тадпейтеїйгіс демісев їТог спагдей рагпісіе ассеіегайг8/ЛЕЕЕ Тгапзасіопз «с 20 оп Арріїеа З,ирегсопадисіїмйу. - 2002. - МоїІ.12, Мо1. - Р.1655-1658.|.The coil and the galvanomagnetic converter placed in it form a single structure - a functionally integrated probe. The magnitude of the test magnetic field, which is determined by the supply current from the coil and is considered known, and the measured value of the output voltage of the galvanomagnetic converter, which is determined by the test magnetic field, are informative values in the process of calculating the sensitivity of the galvanomagnetic converter (|Voizpakoma !., NoiuaKa K. Yegou S . |.
Перевагою вказаного способу вимірювання |ВоіІзнакома І., Ноїуака К., І егоу С. Моме! арргоаспез іомагаз (Ше 0 демеортепі ої НаїЇ зепвог-базей тадпейтеїйгіс демісев їТог спагдей рагпісіе ассеіегайг8/ЛЕЕЕ Тгапзасіопз оп Арріїей Зиурегсопаисіїмйу. - 2002. - МоІ.12, Мо1. - Р.1655-1658.) є можливість періодичного калібрування, і тим самим, забезпечення компенсації зміни чутливості гальваномагнітного перетворювача в умовах 29 довготривалої дії на нього проникаючої радіації. Принципово важливим є те, що в процесі періодичного о калібрування немає необхідності виймати зонд з об'єкту, де проводиться вимірювання магнітного поля. Ця перевага має принципово важливе значення при вимірюванні магнітного поля в радіаційних умовах експлуатації, ко зокрема в реакторах чи прискорювачах заряджених частинок. Під дією високої радіації має місце дрейф параметрів гальваномагнітних перетворювачів, тому є необхідним їх періодичне калібрування. Таке 60 калібрування необхідно проводити іп-5іи.The advantage of the specified method of measurement |VoiIznakoma I., Noiwaka K., Igou S. Mome! arrgoaspez iomagaz (She 0 demeortepi oi NaiYi zepvog-bazei tadpeiteiiigis demisev yTog spagdei ragpisie asseiegaig8/LEEE Tgapsasiopz op Ariiiei Ziuregsopaisiimyu. - 2002. - MoI.12, Mo1. - R.1655-1658.) is the possibility of periodic calibration, and thus , providing compensation for changes in the sensitivity of the galvanomagnetic converter under conditions of long-term exposure to penetrating radiation. It is fundamentally important that in the process of periodic calibration there is no need to remove the probe from the object where the magnetic field is measured. This advantage is of fundamental importance when measuring the magnetic field in radiation operating conditions, in particular in reactors or accelerators of charged particles. Under the influence of high radiation, the parameters of galvanomagnetic converters drift, so their periodic calibration is necessary. Such 60 calibration must be carried out by ip-5ii.
Недоліком вищевказаного способу |ВоІзпакома !., Ноїуака К., Іегоу С. Моме! арргоаспез (оулагаз (Пе демеортепі ої НаїЇ зепвог-базей тадпейтеїйгіс демісев їТог спагдей рагпісіе ассеіегайг8/ЛЕЕЕ Тгапзасіопз оп Арріїеа Зирегсопдисіїмйу. - 2002. - Мої.12, Мої. - Р.1655-1658.| є низька точність періодичного іп-зйи калібрування. Це обумовлено низькою стабільністю параметрів котушки, яка формує тестове магнітне поле. Для бо формування необхідної величини тестового магнітного поля (декілька міліТесла) котушка повинна мати якомога менший діаметр (декілька міліметрів) та якомога більшу кількість витків (декілька сотень). Крім того, через котушку необхідно пропустити значний струм (десятки-сотні міліампер), який призводить до розігріву котушки.The disadvantage of the above method |VoIzpakoma !., Noiwaka K., Iegou S. Mome! arrgoaspez (oulagaz (Pe demeortepi oi NaiYi zepvog-bazei tadpeiteiiigis demisev yTog spagdei ragpisie asseiegaig8/LEEE Tgapsasiopz op Arriiea Zyregsopdisiimyu. - 2002. - Moi.12, Moi. - R.1655-1658.| there is a low accuracy of the periodic calibration of ip-zyi . This is due to the low stability of the parameters of the coil that forms the test magnetic field. For the formation of the required value of the test magnetic field (several milliTeslas), the coil should have the smallest possible diameter (several millimeters) and the largest possible number of turns (several hundred). In addition, due to it is necessary to pass a significant current (tens to hundreds of milliamperes) through the coil, which leads to heating of the coil.
Тому такі багатовиткові малогабаритні котушки при значних величинах струму в них, і в першу чергу міжвиткова ізоляція, не мають достатньої надійності. Особливо така ненадійність спостерігається при експлуатації котушок при високій температурі у вакуумі, де, по-перше, нема достатнього тепловідведення, а по-друге, виникають проблеми з газовиділенням з компаунду чи лаку міжвиткової ізоляції.Therefore, such multi-turn small-sized coils with significant currents in them, and primarily the inter-turn insulation, do not have sufficient reliability. Such unreliability is especially observed when the coils are operated at high temperature in a vacuum, where, firstly, there is insufficient heat dissipation, and secondly, there are problems with gas release from the compound or inter-turn insulation varnish.
В основу винаходу поставлено задачу вдосконалити відомий спосіб вимірювання квазістаціонарного магнітного поля для підвищення точності вимірювання та надійності функціонування вимірюваного пристрою при 70 його тривалій експлуатації в жорстких умовах високої проникаючої радіації, обмеженого тепловідведення та обмеженого доступу за рахунок періодичного калібрування гальваномагнітного перетворювача безпосередньо в процесі вимірювань з використанням для такого калібрування періодичних змін індукції самого вимірюваного квазістаціонарного магнітного поля.The invention is based on the task of improving the known method of measuring a quasi-stationary magnetic field in order to increase the accuracy of the measurement and the reliability of the measuring device during its long-term operation in harsh conditions of high penetrating radiation, limited heat dissipation and limited access due to periodic calibration of the galvanomagnetic converter directly in the measurement process using for such calibration of periodic changes in the induction of the measured quasi-stationary magnetic field itself.
Поставлена задача розв'язуються тим, що в способі вимірювання квазістаціонарного магнітного поля, який /5 Включає вимірювання вихідної напруги гальваномагнітного перетворювача та наступний розрахунок індукції вимірюваного магнітного поля з використанням значення виміряної вихідної напруги та наперед відомої чутливості гальваномагнітного перетворювача, яку визначають шляхом його періодичного калібрування через встановлення співвідношення між зміною магнітного поля та відповідною зміною вихідної напруги гальваномагнітного перетворювача, для калібрування гальваномагнітного перетворювача використовують зміну 2о самого вимірюваного магнітного поля, яку вимірюють індуктивним перетворювачем поля, причому калібрування здійснюють лише тоді, коли зміна вимірюваного магнітного поля за деякий наперед визначений проміжок часу перевищує наперед задану величину.The problem is solved by the fact that in the method of measuring the quasi-stationary magnetic field, which /5 includes the measurement of the output voltage of the galvanomagnetic converter and the subsequent calculation of the induction of the measured magnetic field using the value of the measured output voltage and the previously known sensitivity of the galvanomagnetic converter, which is determined by its periodic calibration by establishing the relationship between the change in the magnetic field and the corresponding change in the output voltage of the galvanomagnetic converter, to calibrate the galvanomagnetic converter, the 2o change in the measured magnetic field itself, which is measured by the inductive field converter, is used, and the calibration is performed only when the change in the measured magnetic field over a certain predetermined period of time exceeds a predetermined value.
Запропонований спосіб вимірювання квазістаціонарного магнітного поля далі докладно пояснюється використанням наступних фігур зображення. счThe proposed method of measuring the quasi-stationary magnetic field is further explained in detail using the following figures. high school
На Фіг1 зображено часові залежності індукції магнітного поля, вихідної напруги індуктивного перетворювача поля. оFigure 1 shows the time dependences of the magnetic field induction and the output voltage of the inductive field converter. at
На Фіг.2 зображено функцію перетворення гальваномагнітного перетворювача в лінійній апроксимації.Figure 2 shows the conversion function of the galvanomagnetic converter in a linear approximation.
На Фіг.3 зображено блок-схему пристрою, який реалізує запропонований спосіб вимірювання квазістаціонарного магнітного поля. «с зо На Фіг4 зображено розміщення гальваномагнітного перетворювача 1 в котушці 2 індуктивного перетворювача поля. (22)Figure 3 shows a block diagram of a device that implements the proposed method of measuring a quasi-stationary magnetic field. Fig. 4 shows the location of the galvanomagnetic converter 1 in the coil 2 of the inductive field converter. (22)
На Фіг.5 зображено структурну схему часового дискримінатора. «Figure 5 shows the structural diagram of the time discriminator. "
Вимірювання квазістаціонарного магнітного поля відповідно до винаходу здійснюється вимірювальним пристроєм на основі гальваномагнітного перетворювача 1. Приклад часової залежності індукції В вимірюваного ЄМ квазістаціонарного магнітного поля наведено на верхній епюрі Фіг.1, де показано зміни індукції АВо вимірюваного со квазістаціонарного магнітного поля, яким відповідають часові інтервали Лліеб-ї3, при зростанні та при спаданні індукції магнітного поля В. За винаходом саме ці зміни індукції АВо вимірюваного квазістаціонарного магнітного поля використовують для калібрування вимірювального пристрою на основі гальваномагнітного перетворювача безпосередньо в процесі вимірювання магнітного поля. «The measurement of the quasi-stationary magnetic field according to the invention is carried out by a measuring device based on the galvano-magnetic converter 1. An example of the time dependence of the induction В of the measured EM quasi-stationary magnetic field is shown on the upper panel of Fig. 1, which shows the changes in the induction АВо of the measured quasi-stationary magnetic field, which correspond to the time intervals Llieb -i3, when the induction of the magnetic field B increases and decreases. According to the invention, precisely these changes in the induction АВо of the measured quasi-stationary magnetic field are used to calibrate the measuring device based on the galvanomagnetic converter directly in the process of measuring the magnetic field. "
Калібрування вимірювального пристрою на основі гальваномагнітного перетворювача включає визначення -в с коефіцієнту Ка, який визначає чутливість перетворювача і зв'язує його вихідну напругу М у з індукцією й магнітного поля В, за формулою и?Calibration of a measuring device based on a galvanomagnetic converter includes the determination of the coefficient Ka, which determines the sensitivity of the converter and relates its output voltage M to the induction of the magnetic field B, according to the formula и?
Ун-Кв.В (1) , , ша - , со Функцію перетворення гальваномагнітного перетворювача при її лінійній апроксимації показано на Фіг.2.Un-Kv.V (1) , , sha - , so The transformation function of the galvanomagnetic converter in its linear approximation is shown in Fig. 2.
Коефіцієнт Ку знаходять за формулою ко їх» Кв Ам (The Ku coefficient is found by the formula "Kv Am (
АAND
(Се) 4 де АМно-Мн()-МнН()) - різниця вихідних напруг М (НН), МнН(Б) вимірювального пристрою на основі гальваномагнітного перетворювача на границях часового інтервалу лі-Ь-ц. Використовуючи визначений в такий спосіб коефіцієнт Кв і користуючись формулою (1) за виміряним значенням вихідної напруги АМну розраховують 29 індукцію магнітного поля Ву для будь-якого моменту часу ї (див. Фіг.2). о За винаходом зміну індукції АВо вимірюваного квазістаціонарного магнітного поля вимірюють індуктивним датчиком магнітного поля, який звичайно включає котушку 2 розміщену у вимірюваному магнітному полі. ле Напруга Мсої на виводах котушки 2 є пропорційною ефективній площі А її витків та швидкості зміни во перпендикулярної до площі А складової вектора індукції магнітного поля В(Ce) 4 where AMno-Mn()-MnH()) is the difference in the output voltages M (НН), МнН(Б) of the measuring device based on the galvanomagnetic converter at the boundaries of the time interval li-b-c. Using the coefficient Kv determined in this way and using formula (1) based on the measured value of the output voltage AMnu, the induction of the magnetic field Vu is calculated for any instant of time (see Fig. 2). o According to the invention, the change in the induction of the measured quasi-stationary magnetic field is measured by an inductive magnetic field sensor, which usually includes a coil 2 placed in the measured magnetic field. The voltage Msoya at the terminals of coil 2 is proportional to the effective area A of its turns and the rate of change in the component of the magnetic field induction vector B perpendicular to the area A
Усо- КсА ав зUso-KsA av
ГЦ де Кс - коефіцієнт пропорційності. бо За винаходом величину зміни індукції вимірюваного магнітного поля визначають шляхом інтегрування виміряної вихідної напруги індуктивного перетворювача поля відповідно до формулиHC de Ks - proportionality coefficient. According to the invention, the magnitude of the change in the induction of the measured magnetic field is determined by integrating the measured output voltage of the inductive field converter according to the formula
Моцт-Кс. А АВ (4 т де т - постійна часу інтегрування.Motzt-Ks. A AB (4 t where t is the integration time constant.
Оскільки для калібрування гальваномагнітного перетворювача 1 необхідно визначати величину зміни індукції вимірюваного магнітного поля АВ саме в області розташування гальваномагнітного перетворювача 1 його 70 розміщують всередині котушки 2 індуктивного перетворювача поля.Since for the calibration of the galvanomagnetic converter 1, it is necessary to determine the magnitude of the change in the induction of the measured magnetic field AB precisely in the location of the galvanomagnetic converter 1, its 70 is placed inside the coil 2 of the inductive field converter.
Запропонований спосіб вимірювання квазістаціонарного магнітного поля може бути реалізований в пристрої для вимірювання квазістаціонарного магнітного поля, блок-схему якого зображено на Фіг.3. Цей пристрій містить гальваномагнітний перетворювач 1 виконаний як перетворювач Холла, котушку 2 індуктивного перетворювача магнітного поля, драйвер З, який під'єднано до гальваномагнітного перетворювача 1 і який забезпечує його 75 функціонування, часовий дискримінатор 4, який під'єднано до котушки 2 і який визначає часові інтервали, в яких зміна магнітного поля досягнула наперед заданого значення, оперативну пам'ять 5, яка керується часовим дискримінатором 4 і зберігає результати вимірювання вихідної напруги драйвера 3, та коректор 6, який керується часовим дискримінатором 4 і забезпечує періодичне калібрування пристрою відповідно до запропонованого способу. Конструктивно гальваномагнітний перетворювач 1 розміщено всередині котушки 2 індуктивного перетворювача магнітного поля (Фіг.4), причому вісь чутливості гальваномагнітного перетворювача 1 (зокрема, нормаль М до площини перетворювача Холла) співпадає з віссю котушки 2. Таким чином, забезпечується вимірювання змін індукції магнітного поля індуктивним перетворювачем в тій самій ділянці поля, в якій здійснюється вимірювання індукції магнітного поля за допомогою перетворювача Холла.The proposed method of measuring a quasi-stationary magnetic field can be implemented in a device for measuring a quasi-stationary magnetic field, the block diagram of which is shown in Fig.3. This device contains a galvanomagnetic converter 1 designed as a Hall converter, a coil 2 of an inductive magnetic field converter, a driver C, which is connected to the galvanomagnetic converter 1 and which ensures its 75 operation, a time discriminator 4, which is connected to the coil 2 and which determines the time intervals in which the change in the magnetic field reached a predetermined value, the RAM 5, which is controlled by the time discriminator 4 and stores the results of measuring the output voltage of the driver 3, and the corrector 6, which is controlled by the time discriminator 4 and provides periodic calibration of the device according to the proposed way Structurally, the galvanomagnetic converter 1 is placed inside the coil 2 of the inductive magnetic field converter (Fig. 4), and the axis of sensitivity of the galvanomagnetic converter 1 (in particular, the normal M to the plane of the Hall converter) coincides with the axis of the coil 2. Thus, the measurement of changes in the induction of the magnetic field by the inductive transducer in the same area of the field in which the magnetic field induction is measured using a Hall transducer.
В зоні вимірювання магнітного поля з екстремальними умовами експлуатації знаходяться лише сі гальваномагнітний перетворювач 1 та котушка 2 індуктивного перетворювача магнітного поля, а інші елементи пристрою для вимірювання магнітного поля знаходяться поза зоною з екстремальними умовами експлуатації, що і9) практично виключає вплив на них дестабілізуючих факторів, що діють в зоні з екстремальними умовами експлуатації.Only the galvanomagnetic converter 1 and coil 2 of the inductive magnetic field converter are located in the magnetic field measurement zone with extreme operating conditions, and other elements of the device for measuring the magnetic field are outside the zone with extreme operating conditions, which i9) practically excludes the influence of destabilizing factors on them, operating in an area with extreme operating conditions.
Вимірювання магнітного поля здійснюється гальваномагнітним перетворювачем 1 (перетворювачем Холла). (Те)The magnetic field is measured by a galvanomagnetic transducer 1 (Hall transducer). (That)
Драйвер З забезпечує формування сигналу гальваномагнітного перетворювача і включає стабілізатор струму живлення гальваномагнітного перетворювача, підсилювач та аналого-дифровий перетворювач його сигналу. б»Driver C ensures the formation of the signal of the galvanomagnetic converter and includes the stabilizer of the power supply current of the galvanomagnetic converter, the amplifier and the analog-to-digital converter of its signal. b"
Для спрощення викладу використаємо лінійну апроксимацію функції перетворення пристрою вимірювання «І магнітного поля з перетворювачем Холла в якості гальваномагнітного перетворювача. Тоді вихідна напруга драйвера Мн може бути подана у вигляді с соTo simplify the presentation, we will use the linear approximation of the transformation function of the measuring device "I of the magnetic field with a Hall converter as a galvanomagnetic converter. Then the output voltage of the driver Mn can be presented in the form of с со
МнаКни.КАд-Ін.В (5) де Ку - магнітна чутливість перетворювача Холла; КА - коефіцієнт перетворення сигналу драйвером; Ін - струм живлення перетворювача Холла; В - перпендикулярна до площини перетворювача Холла складова « 0 Вектора індукції магнітного поля. -о с В процесі тривалої експлуатації пристрою вимірювання магнітного поля в екстремальних умовах експлуатації магнітна чутливість Ку гальваномагнітного перетворювача зазнає змін, що призводить до виникнення похибки з вимірювання. В загальному випадку джерелами нестабільності також можуть бути коефіцієнт перетворення К А та струм живлення Ін. Тому калібрування гальваномагнітного перетворювача включає визначення єдиного коефіцієнту Кв, який зв'язує вихідну напругу Мн вимірювального пристрою з індукцією магнітного поля відповідно с до формули (1).MnaKny.KAd-In.V (5) where Ku is the magnetic sensitivity of the Hall transducer; KA - signal conversion factor by the driver; In - power supply current of the Hall converter; B is the perpendicular to the plane of the Hall transducer component « 0 of the induction vector of the magnetic field. -о с In the process of long-term operation of the magnetic field measuring device in extreme operating conditions, the magnetic sensitivity Ku of the galvanomagnetic converter undergoes changes, which leads to the occurrence of a measurement error. In the general case, sources of instability can also be the K A conversion factor and the power supply current In. Therefore, the calibration of the galvanomagnetic converter includes the determination of a single coefficient Kv, which relates the output voltage Mn of the measuring device to the induction of the magnetic field according to formula (1).
Часовий дискримінатор 4 визначає часові інтервали, на границях яких зміна магнітного поля, виміряна з ке допомогою котушки 2, досягає заданого значення ЛВо. Згідно винаходу на вхід часового дискримінатора 4 їх надходить напруга Мсої з котушки 2 індуктивного перетворювача магнітного поля, а вихід часового 5р дискримінатора 4 керує роботою оперативної пам'яті 5 та коректора б цього пристрою. (Се) Варіант структурної схеми часового дискримінатора 4 та його зв'язки з іншими елементами пристроюThe time discriminator 4 determines the time intervals at the boundaries of which the change in the magnetic field, measured with the help of the coil 2, reaches the specified value LVo. According to the invention, the voltage Msoya from the coil 2 of the inductive magnetic field converter enters the input of the time discriminator 4, and the output of the time discriminator 4 controls the operation of the RAM 5 and the corrector b of this device. (Ce) Variant of the structural scheme of time discriminator 4 and its connections with other elements of the device
Фо наведено на Фіг.5. Такий часовий дискримінатор містить інтегратор (операційний підсилювач ОА, резистор К, конденсатор С та ключ ЗМУ), два компаратори(операційні підсилювачі ОДА2, ОАЗЗ), логічний елемент | Е та таймер ТМ.Fo is shown in Fig.5. Such a time discriminator contains an integrator (operational amplifier OA, resistor K, capacitor C and key ZMU), two comparators (operational amplifiers ODA2, OAZZ), a logic element | E and timer TM.
Напруга Моут на виході інтегратора визначається формулою (4), в якій х7-КС - постійна часу інтегратора.The Mout voltage at the output of the integrator is determined by formula (4), in which x7-KS is the time constant of the integrator.
Отже котушка 2 індуктивного перетворювача магнітного поля та інтегратор забезпечують вимірювання зміни (Ф) індукції магнітного поля, результат якого практично не залежить від дестабілізуючих факторів, зокрема від т високого рівня проникаючої радіації та температури. Необхідно відзначити, що можлива зміна електрофізичних параметрів дроту котушки 2 ніяким чином не впливає на сигнал. Відповідно до формули (3) сигнал, що бо Знімається з котушки 2 визначається не електрофізичними параметрами дроту, а лише ефективною площею її витків А, яка не змінюється під дією радіації.Therefore, the coil 2 of the magnetic field inductive converter and the integrator provide measurement of the change (F) of the induction of the magnetic field, the result of which is practically independent of destabilizing factors, in particular, the high level of penetrating radiation and temperature. It should be noted that a possible change in the electrophysical parameters of the wire of coil 2 does not affect the signal in any way. According to formula (3), the signal emitted from coil 2 is determined not by the electrophysical parameters of the wire, but only by the effective area of its turns A, which does not change under the influence of radiation.
Роботу часового дискримінатора демонструють часові епюри (Фіг.1), на яких показано часову зміну індукції магнітного поля В()), вихідну напругу інтегратора М оут(О та імпульси керування 54, З», Зз3. Таймер ТМ (Фіг.5) формує послідовність синхронізуючих імпульсів 54(О), тривалість та період слідування яких є фіксованими бб 0 Рі-Ро-Ра-сопві. Синхронізуючі імпульси 5(Юперіодично замикають ключ ЗМУ, що обнулює напругу на виході інтегратора, Моут(Н)-0О. Відразу по завершенню кожного синхронізуючого імпульсу (Ї) розпочинається процес періодичного інтегрування (вимірювання магнітного поля) та формується передній фронт імпульсу 5 (|) керування оперативною пам'яттю. Цей імпульс виконує функцію команди, яка вибирає та заносить в оперативну пам'ять 5 вихідний сигнал М Н() драйвера З гальваномагнітного перетворювача 1. Переважно, цей сигнал вже сформовано в цифровому виді аналого-цифровим перетворювачем цього драйвера. Таким чином, в пам'ять 5 заноситься напруга М Н(Ю), яка є інформативною величиною виміряної за допомогою гальваномагнітного перетворювача 1 індукції магнітного поля В(Ї.).The operation of the time discriminator is demonstrated by the time graphs (Fig. 1), which show the time change of the induction of the magnetic field B()), the output voltage of the integrator Mout(O and the control pulses 54, З", З33. The TM timer (Fig. 5) forms sequence of synchronizing pulses 54(O), the duration and follow-up period of which are fixed bb 0 Ri-Ro-Ra-sopvi. Synchronizing pulses 5(Uperiodically close the ZMU key that resets the voltage at the integrator output, Mout(H)-0O. Immediately after at the end of each synchronizing pulse (Y), the process of periodic integration (measurement of the magnetic field) begins and the leading edge of the RAM control pulse 5 (|) is formed. This pulse performs the function of a command that selects and stores in the RAM 5 the output signal M H() of the driver C of the galvanomagnetic converter 1. Preferably, this signal is already formed in digital form by the analog-to-digital converter of this driver. Thus, the voltage M H(Y) is entered into the memory 5, which is an informative quantity of the induction of the magnetic field B(Y.) measured using the galvanomagnetic converter 1.
Подальша робота часового дискримінатора залежить від швидкості зміни магнітного поля В(Ю). У випадку достатньо високої швидкої зміни магнітного поля, напруга на виході інтегратора М сут перевищить одне з 7/0 опорних значень «Мо (для прикладу, перший період Р на Фіг.1) або - Мо (третій період Рз на Фіг.1) ще до початку наступного синхронізуючого імпульсу. Ці опорні значення напруги визначають порогові значення зміни магнітного поля АВо. В момент часу й, коли має місце рівність вихідної напруги інтегратора одній з опорних напруг Моут-:-Мо, формується спад імпульсу 55(О) та фронт імпульсу 55() керування коректора 6 (Фіг.1). В цей час вимірюється і заноситься в оперативну пам'ять вихідний сигнал М ц(Ї) драйвера гальваномагнітного 75 перетворювача.Further operation of the time discriminator depends on the rate of change of the magnetic field B(Y). In the case of a sufficiently high rapid change of the magnetic field, the voltage at the output of the integrator M sut will exceed one of the 7/0 reference values "Mo (for example, the first period P in Fig. 1) or - Mo (the third period Pz in Fig. 1) before the start of the next synchronizing pulse. These reference voltage values determine the threshold values of the change in the magnetic field of the AVO. At the moment of time y, when the output voltage of the integrator is equal to one of the reference voltages Mout-:-Mo, the fall of the pulse 55(O) and the front of the pulse 55() control of the corrector 6 (Fig. 1) are formed. At this time, the output signal M ts(Y) of the driver of the galvano-magnetic 75 converter is measured and entered into the RAM.
У протилежному випадку, коли до завершення періоду (для прикладу, другий період Р 5) зміна магнітного поля не перевищить порогового значення АВо, синхронізуючий імпульс 540) наступного періоду обнулить інтегратор. Як наслідок цього, імпульс 55() не буде сформовано. Таким чином, при незначній зміні магнітного поля, коли точність функціонування інтегратора є низькою, корекція функції перетворення пристрою вимірювання магнітного поля згідно винаходу не виконується.In the opposite case, when before the end of the period (for example, the second period P 5) the change in the magnetic field does not exceed the threshold value АВо, the synchronizing pulse 540) of the next period will reset the integrator. As a consequence of this, the pulse 55() will not be generated. Thus, with a slight change in the magnetic field, when the accuracy of the integrator's operation is low, the correction of the conversion function of the magnetic field measuring device according to the invention is not performed.
Коректор 6 (Фіг.3) розраховує коефіцієнт Кв, який зв'язує визначений часовим дискримінатором часовий інтервал діеС-Ц, в якому відбулася зміна магнітного поля АВо, з вихідними напругами МН(Н), Мн(о) драйвера гальваномагнітного перетворювача на границях цього часового інтервалу за формулою с 29 Ка- мніг)- мн) оThe corrector 6 (Fig. 3) calculates the Kv coefficient, which connects the time interval ДиеС-Ц, determined by the time discriminator, in which the change in the magnetic field АО occurred, with the output voltages МН(Н), МН(о) of the driver of the galvanomagnetic converter at the boundaries of this time interval according to the formula p 29 Kam-nig)- mn) o
АНОANO
Беручи до уваги вираз (4) та те, що за час Лі зміна магнітного поля становить ЛВо, коефіцієнт Кв «со зр Визначається як (2)Taking into account the expression (4) and the fact that the change of the magnetic field during the Li time is LVo, the coefficient Kv "so zr is determined as (2)
А ОІВ) с де Мо - значення опорної напруги схеми часового дискримінатора. (со)A OIV) s de Mo - the value of the reference voltage of the time discriminator circuit. (so)
В подальшому, вимірюючи в будь який момент часу величину напруги Мум драйвера гальваномагнітного перетворювача, та використовуючи коефіцієнт Кв, проводять розрахунок індукції магнітного поля В у. Зокрема, при лінійній апроксимації функції перетворення (Фіг.2) результатом вимірювання індукції магнітного поля « пристрою згідно винаходу буде значення індукції - с Ви- Ям (8)Further, by measuring at any moment of time the value of the voltage Mum of the driver of the galvanomagnetic converter, and using the coefficient Kv, the calculation of the induction of the magnetic field V y is carried out. In particular, with the linear approximation of the transformation function (Fig. 2), the result of measuring the induction of the magnetic field of the device according to the invention will be the value of the induction - s V - Im (8)
І» КаI" Ka
При кусково-лінійній апроксимації "функції перетворення пристрою вимірювання магнітного поля со коефіцієнт Кв; визначають для кожної ділянки | функції перетворення. При апроксимації функції перетворення поліномами для розрахунку використовують систему рівнянь, в якій, зокрема, залежність коефіцієнту К В(В) іо) представляється як перша похідна ам /ав. їх Запропонований спосіб дозволяє підвищити точність вимірювання квазістаціонарного магнітного поля (похибка вимірювання з врахуванням іп-зіш калібрування не перевищує 0.1905) та надійність безперервного на (се) протязі декількох років функціонування в тривалих жорстких умовах експлуатації, зокрема, в умовах високої проникаючої радіації та температури.In the case of piecewise linear approximation of the "transformation function of the magnetic field measuring device with the coefficient Kv; the transformation function is determined for each section. When approximating the transformation function by polynomials for calculation, a system of equations is used, in which, in particular, the dependence of the coefficient KV(V) iO) is represented by as the first derivative of am/av. The proposed method allows to increase the accuracy of the measurement of the quasi-stationary magnetic field (the measurement error taking into account the ip-zish calibration does not exceed 0.1905) and the reliability of continuous operation over several years in long-term harsh operating conditions, in particular, in conditions of high penetrating radiation and temperature.
Claims (5)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200506331A UA82496C2 (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | Method for measurement of quasi-stationary magnetic field |
| FR0508903A FR2887991B1 (en) | 2005-06-29 | 2005-08-31 | METHOD OF MEASURING THE QUASI-STATIC MAGNETIC FIELD |
| GB0518433A GB2427700B (en) | 2005-06-29 | 2005-09-09 | Method for measuring quasi-stationary magnetic field |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200506331A UA82496C2 (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | Method for measurement of quasi-stationary magnetic field |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA82496C2 true UA82496C2 (en) | 2008-04-25 |
Family
ID=35221210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200506331A UA82496C2 (en) | 2005-06-29 | 2005-06-29 | Method for measurement of quasi-stationary magnetic field |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2887991B1 (en) |
| GB (1) | GB2427700B (en) |
| UA (1) | UA82496C2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| UA99187C2 (en) * | 2010-10-21 | 2012-07-25 | Инесса Антоновна Большакова | Method for measurement of magnetic field |
| CN103472415B (en) * | 2013-09-18 | 2015-08-12 | 国家电网公司 | A kind of small scale test method of air reactor space magnetic field |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU834632A1 (en) * | 1979-07-04 | 1981-05-30 | Предприятие П/Я Г-4126 | Hall sensor graduating method |
| JPS63208774A (en) * | 1987-02-25 | 1988-08-30 | Victor Co Of Japan Ltd | Magnetic field measuring instrument |
| JPH01210877A (en) * | 1988-02-18 | 1989-08-24 | Victor Co Of Japan Ltd | Probe for measuring magnetic field |
| DE3905060A1 (en) * | 1989-02-18 | 1990-08-23 | Diehl Gmbh & Co | DEVICE FOR CONTACTLESS MEASURING OF A DC |
| JPH03176682A (en) * | 1989-12-06 | 1991-07-31 | Hitachi Ltd | Magnetic field measuring instrument |
-
2005
- 2005-06-29 UA UAA200506331A patent/UA82496C2/en unknown
- 2005-08-31 FR FR0508903A patent/FR2887991B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-09-09 GB GB0518433A patent/GB2427700B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2427700A (en) | 2007-01-03 |
| FR2887991B1 (en) | 2010-08-13 |
| GB0518433D0 (en) | 2005-10-19 |
| FR2887991A1 (en) | 2007-01-05 |
| GB2427700B (en) | 2009-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2608329C2 (en) | Method and device for measuring electric current using current converter | |
| US10132846B2 (en) | Method of and apparatus for learning the phase error or timing delays within a current transducer and power measurement apparatus including current transducer error correction | |
| EP3023806B1 (en) | Self-correcting current transformer system | |
| JPH0460555B2 (en) | ||
| US7876086B2 (en) | Current measuring device for measuring the electrical current flowing in an electrical conductor electrically isolated from the current measuring device | |
| US4851763A (en) | Current-measuring device, especially for determining the motor current of a direct-current motor | |
| CN104335061A (en) | Magnetic element control device, magnetic element control method and magnetic detection device | |
| UA82496C2 (en) | Method for measurement of quasi-stationary magnetic field | |
| US5629616A (en) | Circuit for measuring current in class-d amplifiers | |
| US5641914A (en) | Inductive flow meter | |
| RU2626071C1 (en) | Method for providing linearity of pendulous accelerometer scale coefficient of compensation type | |
| US6320370B1 (en) | Circuit with improved dynamic response for measuring current in pulse width modulated amplifiers | |
| US9702752B2 (en) | Electromagnetically force-compensating force-measuring apparatus | |
| US5814983A (en) | Method for sensing DC current and sensor for carrying out same | |
| JP2019184544A (en) | Converter for electromagnetic flow meter, electromagnetic flow meter, and method for operating flow rate | |
| RU2720712C1 (en) | Magnetic-inductive flow meter control method and magnetic-inductive flow meter | |
| Liu et al. | A novel method for measuring current derivative signal with closed loop hall-effect current sensor | |
| RU2756776C1 (en) | Method for creating a stable magnetic field and system for implementation thereof | |
| RU1830135C (en) | Electromagnetic flowmeter | |
| JPS58120118A (en) | Electromagnetic flowmeter | |
| SU1134917A1 (en) | Device for measuring uhf power | |
| Javora et al. | Total accuracy of the whole measuring chain—Sensor & IED | |
| SU1168879A1 (en) | Device for measuring static magnetic parameters of ferromagnetic materials | |
| JPH0814971A (en) | Electromagnetic flowmeter | |
| RU2176089C1 (en) | Method of contactless digital measurement of electric current and device for its realization |