Цифровой измеритель переменной магнитной индукции

Цифровой измеритель переменной магнитной индукции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержавший последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик Холла, форгдарователь переменной составляющей, автоматический переключатель , и преобразователь напря .жение-код, катушку, подключенную к стабилизатору постоянного тока, последовательно соединенные блок управления и цифровой отсчетный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход - с вторым входом цифрового отсчетного блока , формирователь постоянной состаЪляющей , первый вход которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй вход с вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразов5теля напряж(ение-код и автоматического переключателя, а также с выходом блока управления, а выход - с третьим входом автоматического переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены первый, и второй блоки 2И-ИЛИ и регистр,при этом первые входы блоков 2И-ИЛИ сое-i динен с выходом преобразователя напряжение-код , а выходы с соответствую ющими входами делительного блока, вы (Л ход которого связан с вторым входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом регистра, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом цифрового отсчетного блока, а выход - с вторым входом первого блока 2И-ИЛИ,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) З(51) G 01 R 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ(Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3501227/18-21

1 (22) 12. 10. 82 (46) .23.02.84. Вюл. 9 7 (72) И. П. Смирнов, A. H. Фойда,,О. Т. Чигирин и ЮсТ.Чигирин .(53) 621. 317. 42 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 339884, кл. Q 01 Я 33/02, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР

)) 741207, кл. g 01 R 33/02, 1977. (54) (57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕ-

МЕННОЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержащий последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик

Холла, формирователь переменной составляющей, автоматический переключатель, и преобразователь напря.жение-код, катушку, подключенную к стабилизатору постоянного тока, последовательно соединенные блок управления и цифровой отсчетный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход — с вторым входом цифрового отсчетного блока, формирователь постоянной составляющей, первый вход которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй входс вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразователя напряжение-код и автоматического переключателя, а также с выходом блока управления, а выход — с третьим входом автоматического переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены первый. и второй блоки 2И-ИЛИ и регистр,при этом первые входы блоков 2И-ИЛИ coe-i динен с выходом преобразователя напряжение-код, а выходы с соответству-(9

Ф ющими входами делительного блока, вы ход которого связан с вторым входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом регистра, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом цифрового отсчетного блока, а выход — с вторым входом первого блока 2И-ИЛИ, 1075203

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для прецизионного измерения в широком частотном диапазоне индукции переменных магнитных полей.

Известен цифровой измеритель магнитной индукции, предназначенный для измерения индукции постоянных и переменных магнитных полей, который сос тоит иэ датчика Холла, автоматичес— кого переключателя, преобразователя-,10 напряжение-код и цифрового отсчетного устройства. При питании датчика

Холла от генератора постоянного тока данным устройством можно измерять переменное магнитное поле в широком 15 частотном диапазоне (1)

Однако данному устройству свойственна невысокая точность измерения из-эа наличия мультипликативной погрешности, обусловленной нестабильностью параметров датчика Холла, тока питания датчика и электрических параметров схемы.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения переменной магнитной индукции, содержащее последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик Холла, формирователь переменной составляющей,- ЗО автоматический переключатель и преобразователь напряжение-код, катушку,, подключенную к стабилизатору постоянного тока, последовательно соединенные блок управления и цифровой 35 отсчетный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход — с вторым входом цифрового отсчетного блока, формирователь постоянной составляющей, первый Вход 4Q которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй вход — с вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразователя напряжениекод и автоматического переключателя и с Выходом блока управления, а вы".. ход — с третьим входол автоматического переключателя Q2)

Однако при наличии ферромагнитных масс вблизи датчика Холла в момент измерения точность измерения устройства значительно снижается.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель пере-. менной магнитной индукции, содержащей последовательно соединенные генератор постоянного тока, датчик

Холла, формирователь переменной сос- 60 тавляющей, автоматический переключатель и преобразователь напряжениекод, катушку, подключенную к стабилизатору постоянного тока, последа г вательно соединенные блок управления 65 и цифровой отсчетный блок, делительный блок, вход которого соединен с выходом блока управления, а выход— с вторым входом цифрового отсчетного блока, формирователь постоянной составляющей, первый вход которого соединен с первым входом формирователя переменной составляющей, второй входс вторыми входами формирователя переменной составляющей, преобразователя напряжение-код и автоматического переключателя и с выходом блока управления, а выход — с третьим входом автоматического переключателя, дополнительно введены первый и второй блоки 2И-ИЛИ и регистр, при этом первые входы блоков 2И-ИЛИ соединены с выходом преобразователя напряжение-код, а выходы — с соответствуюшими входами делительного блока, выход которого связан со вторым входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом регистра, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока 2И-ИЛИ и первым входом цифрового отсчетвого блока, а выход — с вторым входом пер-. вого блока 2И-ИЛИ.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Цифровой измеритель переменной магнитной индукции содержит последовательно соединенные генератор 1 постоянного тока, датчик 2 Холла, формирователь 3 переменной составляющей, автоматический переключатель 4 и преобразователь 5 напряжение-код, катушку 6, подключенную к стабилизатору 7 постоянного тока, последовательно соединенные блок 8 управления и цифровой отсчетный блок 9, делительный блок 10, вход которого соединен с выходом блока 8 управления, а выход— с Вторым входом цифрового отсчетного блока 9., формирователь 11 постоянной составляющей, первый вход которого соединен с первым входом формирователя 3 переменной составляющей, второй вход — с вторыми входами формирователя 3 переменной составляющей, преобразователя 5 напряжение-код и

° автоматического переключателя 4, а-также с выходом блока 8 управления, а выход — с третьим входом автоматического переключателя 4, первый и второй блоки 12 и 13 2И-ИЛИ и регистр 14, при этом первые входы блоков 12 и 13 2И-ИЛИ соединены с выходом преобразователя 5 напряжение-код, а выходы - с соответствующими входами делительного блока 10, выход которого связан со вторым входом второго блока 13 2И-ИЛИ и первым входом регистра 14, второй вход которого соединен с третьим входом второго блока

13 2И-ИЛИ и входом цифрового отсчетного блока 9, а выход - с вторым входом блока 12 2И-ИЛИ.

1075203

5 8+ вдоп.l»

Вп» <» e»»»

С

? ° доп С о/c "z Вдо»» "z

Вдon

В Anil

3д

Доп—

С, Со

В Аоп

»

Ap»»

Измеритель работает следующим образом.

Сигналом начальной установки, поступающим с блока 8 управления на преобразователь 5, блок 10 и регистр 14 подготавливаются к циклу измерения.

Выходной сигнал датчика 2 Холла, пропорциональный измеряемой индукции

5 и индукции дополнительного магнитного поля BAq»»., создаваемого катушкой б, по обмотке которой протекает ток от стабилизатора 7 постоянного тока, поступает на формирователи 3 и 11 постоянной и переменной составляющих где 5 - чувствительность датчика Холла и индукции, 20 ток питания датчика

Холла.

Цикл измерения состоит из четырех тактов.

В первый такт на преобразователь 25

5 напряжение-код через автоматичес: кий переключатель 4 поступает переменная составляющая выходного сигнала датчика 2 Холла. Она выделяется формирователем 3 и преобразуется .им 30 в постоянный ток. Код Н» выходного регистра преобразователя 5 напряжение-код, соответствующий индукции переменного магнитного поля Ь»п, переписывается через второй блок 13

2И-ИЛИ на второй вход делительного блока 10 °

1 ! Н»-S 3n „, "де К» — коэффициент преобразо40 вания формирователя 3 переменной составляющей коэффициент преобразования преобразователя 45

5 напряжение-код.

Во второй такт коммутации на преобразователь 5 напряжение-код поступает постоянная составляющая выход-, ного сигнала датчика 2 Холла. Она 50 выделяется формирователем 11. Код д/ . выходного регистра преобразователя

5 напряжение-код поступает через первый блок 12 2И-ИЛИ на первый вход делительного блока 10.

I йг 5" 3п Вдп "2 где К2 — коэффициент преобразования формирователя 11 постоянной составляю- 60 щей, адов — индукция дополнительного магнитного. поля, создаваемого катушкой б при наличии ферромаг-65 нитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент измерения.

В третий такт после поступления управляющего сигнала с блока 8 делительный блок 10 совершает операцию деления М» на »»g

Результат деления будет й» Б k I »» В»»» k 8» й)?

>

Если полученное выражение поделим на поправочный коэффициент P= 6о/С

» и Учтем что Вдоп = 3 4o„ С то Результат деления не будет зависеть от изменения постоянной катушки б .при наличии ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент измерения

Т.е. делительный блок 10 зафиксирует в виде статического кода число импульсов, пропорциональное измеряемой индукции переменного магнитного поля 8»» и не зависящее от нестабильности тока питания датчика 2 Холла, его параметров, коэффициента преобразования устройства, при стабильных коэффициентах преобразования К» и К формирователей

3 и 11 постоянной и переменной составляющих. Если значение иидукции дополнительного магнитного поля при отсутствии ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла принять за единицу измеряемой величины, то результат измерения будет пропорционален измеряемой индукции переменных магнитных полей.

Перед циклом измерения производится определение поправочноге коэффициента Р=Со/С, равного отношению постоянных катушек б при отсутствии и наличии ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент измерения.

Определение коэффициента Р основано на следующем. Магнитная индуКция дополнительного поля, создаваемого дополнительной катушкой б, определяется выражениями

8доп = »доп Со

I, одоп 1доп.С.

Из приведенных уразнений имеем

1075203

Таким образ ом, коэффициент P можно определить, если известны в момент измерения значения дополнительного магнитного поля, создаваемого катушкой 6, в поле которой находится датчик 2 Холла, при наличии В „ ! и отсутствии В о„ ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла.

Перед измерением измерительный зонд с датчиком 2 Холла выдержива.ется некоторое время возле объекта Io измерения, чтобы во всем объеме измерительного зонда установилась температура исследуемого объекта.

Определение коэффициента P производится эа два такта коммутации. В 15 первый такт на преобразователь 5 напряжение-код через автоматическйй переключатель 4 поступает постоянная составляющая выходного сигнала датчика 2 Холла. Она выделяется фор- gp мирователем 11. Код 5g выходного регистра преобразователя напряжениекод поступает через первый блок

2И-ИЛИ 12 на первый вход делительного блока 10 25

65=6146мпК2К

Во второй такт коммутации датчика 2 Хопла удаляется на такое расстояние от ферромагнитных масс, что они не оказывают влияния на постоянную катушку б, т.е. ее постоянная будет равна С@. Так как эа время удаления датчика 2 Холла от ферромагнитных масс температура измерительного зонда, в к зтором находится датчик 2 Холла, практически не изменяется, то чувствительность датчика 2 Холла 3 тоже не изменится. поэтому постоянная составляющая выход- 40 ного сигнала датчика 2 Холла, поступающая после преобразования преобразователем 5 напряжение-код через второй блок 2И-ИЛИ 13 на второй вход делительного блока 10, определяется выражением й6 =Б " 4Вдоа т"

Результат деления И8 на Н поступает с выхода делительного блока 10 на запоминание в регистр 14.

Ц бК1„В О„К К

N= — = Рi

И8 Ь 1„В „О„К К

В четвертый измерительный такт код М8 делительного блока 10 через второй блок 2И-ИЛИ 13 поступает на второй вход делительного блока 10.

На первый вход делительного блока 10 через первый блок 2И-ИЛИ 12 поступает код Й с регистра 14 .. По сигналу с блока 8 в делительном блоке 10 осуществляется деление кода Н3 на код и .

8m 8

Й7 ВАГАП. Р К2

Результат деления, пропорциональный измеряемой магнитной индукции переменных магнитных .полей и не зависящий от наличия ферромагнитных масс вблизи датчика 2 Холла в момент измерения, считывается цифровым отсчетным блоком 9.

Предлагаемое изобретение обладает более высокой точностью измерения.

Это обусловлено тем, что изменение постоянной катушки, создающей дополнительное магнитное поле, по которо-" му производится калибровка устройства, автоматически корректируется независимо от того, на какую величину изменилась постоянная этой катушки.

Применение данного измерителя позволяет полностью автоматизировать процесс измерения и значительно повысить производительность труда при измерениях в зазорах электрических машин и установок, корпусы которых выполнены из ферромагнитных материалов.

l075203

Сост авит ель M. Клыкова

Редактор С. Патрушева Техред A. Бабинец

Корректор М.Шароши

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 493/39 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5