Устройство для измерения магнитных полей

Устройство для измерения магнитных полей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЖРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, содержащее автогенератор , пьеэоэлемент с возбуждающими электродами, закрепленный между магнитострикционными стержнями с обмотками , подключенными к выходу усилителя , держатель и индикатор, о тличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерений, в него введен фазовьш детектор, а пьезоэлемент снабжен дополнительным. электродом, причем возбуждающие электроды пьезоэлемента подключены в цепь нагрузки автогенератора, входы фазового детектора соединены с одним из возбуждающих и дополнительным электродами пьезоэлемента, а выход фазового детектора через усилитель соединен с входом индикатора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИл

РЕСПУБЛИК

3<5d g 01 ?? 33>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3531352/18-21 (22) 03.01.83 (46) 15.05.84. Бюл. Ф !8 (72) В.Я. Баржин, 3.Б. Крутофалов, )А.Ф. Петров, Ю.П. Рондин, В.И. Яременко и А.В, Яременко (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М- 531110, кл. С 01 R 33/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 898352, кл. G 01 R 33/02, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, содержащее автогенератор, пьезоэлемент с возбуждающими электродами, закрепленнын между

„„SU„„1092438 А магнитострикционными стержнями с обмотками, подключенными к выходу усилителя, держатель и индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введен фазовый детектор, а пьезоэлемент снабжен дополнительным. электродом, причем возбуждающие электроды пьезоэлемента подключены в цепь нагрузки автогенератора, входы фазового детектора соединены с одним из возбуждающих и дополнительным электродами пьезоэлемента, а выход фазового детектора через усилитель соединен с входом индикатора.! . 5(i l О? T(|i j Vт

1)ТОГЕ— Г.) . i:Л (1)?

)В ):; H )IIJ)О=,"! .I : i () В il ):- .: I ii у; ет (а -(оЕМОИ !OOÒÎÒ 1! i 1 (В; 1 " 111-,?.. ) с Г И .= . Н Е Д С.

),, 1 ),С С. С. . С - Г Г: -5 Е

;;н е

О—

У Е 1-7 71."1 0 —, ii (i !.! ) () .:: I . Е! .iI . ()75

I. I 1(,; .. О 8.(:! Е С! Q

КОТОВ(5(",:(i);:11

1, КГ.10(il! .!i".!i . 0 )(Ilii I?11!) бУ)К;;В(()Ц(!. !.! "..;!()10 00 - „!

)(СС(Т!i МO;5 „1), !)., . ) j 117. Г)7 ) ..5.-, (. . (1, 1

OO(5CPP (H)7,-);.С!.(С 1 0 (- .;.(ВО -,;,;(-.. !(Е

CO()07 Н.-)11; —.011 НВ("

Г(Н)001 )J)I.I, .):1 .-".,i 5: Н )ВЯ (РЕВРСМЛГ (ИТ;-(!1(О ." " )Б . -. : .:" )Е

МBГ1I(тТО0Т:)) i К „V01 .11 ), "- С)т) .- ТЕ Э .1." : (()Т ".:=:01() I!.I-HIÓ -;:-:В.:-0: (--.: —,;;:;);С )5.1; н а нl!е 3 Q к с?,11;1(-" . . . ;:

Г(. Е 3 С; К D Л () . 1 Е В О И, () . Г И Н).(:. °;:1- :- . ) ." 1 н).(т" В(м i. 0 (((1 ..3 е (.?-((i - * -, . -, : ": В

1В Е)(И(-, (=НЬ)::)Е . 1)и ОС Т!: .

". Е -..- И.!!>(in! ЗЕВИ(; .:.:: Г-.;Т ), )() . ) (1()1!! 0 1 )Т? ., 1(, и В .. i : . (! (j l с,(. ) (: т T? .

К )) 1 (7 i I i 13 О:..I П:! 7 О Т

"PU(j" Рi:II, . I?I())(C — i

Г(ОГО : Кее

; а(;-50 . 01

1(ИШ Т(-!(1(\10 :) НО !.: К?)Г(:!: .. i :"-. (!. . = с)Т )1!,г °; —, 0

) Е Н:. О -. : В О, .; Г Е: 1! ",: .." . a -1 O О " 0

ЯБГ)ЯЕТС)1! У: —,)111(0 —:()

МАГИ 1: ВО(" 1! 7.!! кн ар) се в у(: —.;1;1 с"!

НО С Е OC!103)(, iC

Э)))ИЖУ, —..„.)ЕКТ?) -. (1).!!

ЦЕВОй Г ВД(. ГИ-=В) )ВН-, АТ (. Р(-Зп .) 1.115 50(7,)Г1:1-. ГОД .-:; 1-..—:.

1ПИ Н Н (: О; J? I I 0 51. " к В а . 1„ i В а л 7.(:7 (т l!"::

М Я К! Е 1 "- . 1! 7 О . !, ) !! K ..; ;l

1 !!(.. 1 1 )С;(»(1(О

-;:;(: Е;1:.J!((i? ..;- Г)7()Г? t! (5 Ii )П1(1 .i (.: :)В ! .I . =" : (* !)НЕ ?0. :.1. К i i! (- 1 (: От (":((! О (- и ))с;ilia I!-:В-ca)(), О)Е О . :. (5.! =::.: .! Н:-(H—

)., : :1 . ;. ((1 " )О Hapl ееуК) . ;:HBO .HT =. 11531.)С "ЕННЮ - - (1 . 7,) (7 . ) . В М Е Н Е :-I Н (5

1i C "1(И; .; 5 (,5.."711;;,1 Вn—

1 l i. (! 5 (:1 . . . I O - :- (. 5 . О .) (! I l(7(. О:-"О -:. -.(::С.С ..: . НСН! ЕPЕ— (). ", ч,,;- Г!(0(11 jT 7 !)О 1В (?

);: " ГО(.5 с- 0 1,i). 1(.-В? :.1!1! ()> .(c:".I! n!)(. ): ((7) н

I.lI I!.1!1 i:.:I;,,1I, CИ.! i, -;;; 1 :;) )5.=. L- . ) 7 (С Е) Г

10924 38 автогенератора, входы фазового детектора соединены с одним из возбуждающих и дополнительным электродами пьезоэлемента, а выход фазового детектора через усилитель соединен с входом индикатора.

Введение в устройство пьезоэлемента с дополнительным электродом позвав ляет перейти от частотного метода измерения к фазовому, а так как крутизна частотно-фаэовой характеристики пьезоэлемента с дополнительным

10 электродом выше,чем в прототипе, а пьезоэлемент используется в пассивном режиме, то температурная погреш15 ность значительно снижается, Кроме того, в цепь положительной обратной связи вместо частотного дискриминатора введен фазовый, вследствие чего оказывается существенно меньшей и температурная погрешность системы регулирования при сохранении высокой чувствительности, обеспечиваемой,как и в прототипе, цепью положительной обратной связи.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит автогенератор 1, пьезоэлемент 2, возбуждающие электроды 3 и 4, подключенные к цепи нагрузки автагенератора 1. Дополнительный электрод 5 и один из возбуждающих электродов (например, 3) подключены к входу фазового детектора 6, выход которого соединен с усилите- З5 лем 7. Пьезоэлемент 2 слегка зажат между двумя магнитастрикционными стержнями 8, соединенными между собой с помощью держателя в виде скобы 9.

На магнитастрикционных стержнях 8 намотаны обмотки 10, подключенные к выходу усилителя 7. Индикатор 11 соединен с выходом усилителя 7.

Устройство работает следующим образом.

При отсуствии магнитного поля сигнал автагенератора 1 с частотой, равной частоте последовательного резо50 нанса пьезоэлемента 2, подается на возбуждающие электроды 3 и 4 и возбуждает в пьезоэлементе сдвиговые колебания. Напряжения U и U2 с возбуждающего электрода 3 и дополнительного электрода 5 подаются на вхо55 ды фазового детектора 6. При этом сдвиг фаз между напряжениями U< и Б о равен 90, и на выходе фазового детектара напряжение отсутствует. При воздействии на устройство магнитного поля магнитострикционные стержни

8 за счет магнитострикционного эффекта изменяют свою длину.

Изменяется сила давления, действующая на пьезоэлемент 2, что приводит к изменению частоты последовательного резонанса относительно частоты сигнала, вырабатываемого автогенератором 1, возникает сдвиг фаз между напряжениями U и U, на выходе фазового детектора 6 появляется напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля. Это напряжение через усилитель 7 подается на индикатор 11 и на обмотки 10. В последних появляется электрический ток, который создает дополнительное магнитное поле, пад действием которого магнитострикцианные стержни 8 еще сильнее стремятся изменить свои геометрические размеры, что приводит к еще большему изменению частоты последовательного резонанса пьезоэлемента. Предельная чувствительность измерения определяется коэффициентом усиления усилителя и конструкцией чувствительного элемента (скабы, магнитострикционных стержней, пьезоэлемента и катушек). Величина напряженнасти магнитного поля определяется по величине напряжения на выходе усилителя.

Таким образом, точность измерения магнитных полей устройства повышается благодаря ведению пьезоэлемента с дополнительным электродом и переходом к фазовому методу измерения. Поскольку крутизна частотно-фазовай характеристики такого пьезоэлемента по сравнению с пьезоэлементом, используемым в прототипе, существенно выше, а сам трехэлектродный пьезоэлемент работает в пассивном режиме, то значительно уменьшается погрешность измерения за счет изменения температуры окружающей среды, присущая прототипу, так как в фазовом детекторе отсутствуют избирательные элементы, и изменение температуры не влияет на выходное напряжение фазового детектора, а следовательно, не вносится дополнительная погрешность в систему регулирования.

Техническое преимущество изобретения в сравнении с базовым объектом1 а,: -;lн llе- 1 Г:: lабь!х ма прототипом заклвзчаетсл в новь;нн ьпп: точности измерения магнитного по.!!; н 10 раз, кроме тогоr or г.-о ь (е н н р

E ,! r

Состани".:: =>-;":-: ...: 11:;", ::.--ин

Редактор И. Келемеш Техред Х,";::о. к1 ц;..„.

Е:, ректор p. )p;lr-rjr.

Заказ 3249/29 Тираж .- 1 Т о p,r.-r(:rrð

НННК7 Государственно::::.::<о. ::- те т а 000: по делам изобретенн1..-:. о.. ",рь|а ий

113035, Москва, Ж-35, Р- ушек.а:.:,r=6, д, 4 5

LL

Филиал ППП;1атен:. „г . У„:; ":"l(11; и, Ip ог к:"нан,