Устройство для измерения магнитного поля

Устройство для измерения магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕЙ Ия (11), 448405

Союз Советских

Социалистических

Респубпик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 23.03. 73 (21)I89524463IG с присоединением заявки— (32) Приоритет

Опубликовано30. I0. ÆÁþëëåòåíü № 40 (51) М Кл.

6 OIt, 33/02

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР

Ro делам изооретений и открытий (6З) УД,K 62I.3I7. .42I(088.8) Дата опубликования описания 25.П. 74 (72) Авторы изобретения

О.Б,ЛАГУТИН, В.Г.СЕРГЕЕВ и А.Я.ШИХИН

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕГИЧБКИЙ ИНСТИТУТ (71) Заявитель (54> УСТРОЙ!ТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение предназначено для измерения посгоянных и медленно изменяющихся магнигных полей.

Известна схема измеригеля ,MBx HMòHîõo поля с авгоматической стабилизацией крутизны преобразования, содержащая дагчик Холла с управляемым источником пигания, измерительный усилитель, избирательный фильтр, корректйрующии конгур, усилитель сигнала рассогласования, синхронный детектор с фильтром низких частот и генерагор пробного сигнала, в который для стабилизации крутизны амплитудной характеристики используется пробныи гармонический сигнал. однако в такой схеме коэффициент преобразования генераторной кагушки пробного сигнала зависит от магнигной проницаемости ерромагнитной окружающей среды например,при измерении поля в зазоре электромагнита), что влияет на точносгь измерейия.

4елью изооретения являегся повышение точности измерения.

Эта цель в предлагаемом уст-. ройстве достигаегся посредсгвом дополнигельного введения. в схему измеригельной катушки, магнитносвязанной с генераторйой. Сигнал этой кагушки, несущии ин рмацию о магнитной йроницаемости среды, 1о после соответствующего преобразования используется для компенсации возмущающего воздействия.

На фиг.I предсгавлена блоксхема предлагаемого устройства;

15 на фиг.2 — сгруктурная схема; йа фиг.3 — временные диаграммы.

Устроисгво содержит дагчик Х

Холла, измерительныи усилитель 3, управляемый источник 3 питания, генерагор 4 синусоидального найряжения, генерагорную кагушку 5, зталойный резисгор 6, избирательный фильтр 7, корректирующий контур Ь, усилитель 9 сигнала рассогласования, синхронный детекгор 10 с фильтром низких частот и из448405 мерительную кагушку II.

На датчик Холла воздейсгвуют совместно измеряемое поле бм и поле 5о пробного сигнала, созда- ., ваемое генератором пробного сихна- 5 ла, сосгоящим из хенератора 4 си10

20

40

50

55 нусоидальнохо напряжения и хенераторной катушки 5, включенной последовательно с эталонным резисгором б. Часгота пробного сигнала выбираегся досгагочно высокой (несколько сотен херц), Поскольку измеряемое поле являегся посгоянным или медленно изменяющимся сигналом, то спекгры пробного и измеряемого полей различны. дагчик Холла пигаегся от управляемого источника 3 посгоянного тока.

Сосгавляющая выходного сигнала U измеригельного усилителя, пропорциональная измеряемому полю 6,измеряегся регисгрирующим прибором, а напряжение Ug, пропорциональное полю 9О пробного сигнала, выделяется избирагельным фильгром 7, насгроенным на часготу пробного сигнала.

С целью обеспечения требуемых динамических свойств системы, в схему введен пассивный корректирующий контур 8, выходной сигнал () когорого сравнивается с напряжением U,, пропорциональным току возбужденйя генерагорной катушки. Возникающий в резульгаге с авнения сигнал рассогласования =U -U> после усиления усилигелем 3 и дегектироьания синхронным дегекгором lQ, управляемым

or генерагора пробнохо сигнала, поступает в виде напряжения U6 на вход управляемого исгочника 3 тока. Стабилизация амплигудной характерисгики преобразования осущесгвляегся путем авгоматическои подстройки величины тока 1 пигания датчика Холла пропорционально отклонению коэффициента преобразования измерительнохо тракта or заданного значения.

Для компенсации возмущающего воздейсгвия, обусловленного влиянием ферромахнигной окружающей среды, в схему введена измерительная катушка, магнигно-связанная с генерагорйой, образующая с последнеи воздушйый трансформатор.

Консгрукгивно воздушный трансформатор выполнен в виде цилинпрической кату(1еи, равномерно намотанной на каркас двойным проводом

4 в среднем-сечении которой расположен датчик Холла. Эти элементы являюгся сосгавной часгью измерительного зонда

Сигнал U, измерительной катушки, связанный с током Го Генераторйой катушки и возмущением ивыражением сй г 4!а где,P- - огносительная магнитная проницаемость среды; ,ц-о — магнитная йостоянная;

Л, — соогветсгвенно площадь сечения и длина катушки; „Ф(- число витков соогвегственно хенераторной и измерительной кагушек сравнивается с напряжением пропорциональным току возбужденйя генераторной катушки.

Выделенный при этом сигнал рассогласования d Уо= p(t — U, вычитаегся из выходного напряжения

,,(датчика Холла, также содержащехo составляющую Kõ î, пропор циональную -.

Настройка схемы состоит в ( выравнивании напряжений U< и Уо при отсугсгвии ферромагнигной среды (, =1), осуществляемая регулировкой резисгора б. Тогда пРи наличии ферромагнитнои среды 71), сосгавляющая входного сиГнала измерительного усилителя, пропорциональная возмущающему воздействию, будет пракгически равна нулю.

Для определения условий компенсации возмущения рассмотрим сгрукгурную схему, приведенную на фиг .3, хде W1 и/р) К„К„- передаточные функции и коэрфйциенты преобразования обозначенных на схеме координат системы. Остальные обозначения прежние.

Сигнал, дейсгвующий на входе измерительного усилителя, будет равен (/ »= «„(s„t+M, о)Р Ж 2 «o) (0

= X„S„.X0Iî+Ð ц ((„Wà) о и V „=A,8 НД С„Г„це а=

= "К®х — A) огкуда след„ -ует, что для достижения абсолюгной инвариантности (независимосги) координаты U$ от возмущения „Ы необходимо и достаточно, чтобы передаточная функция бытощ;ественно равна нулю, т.е.

-=Q, .гогда условие компенсации будет выполнимо при Ыр = К)(, r.e. коэффициенты преобразованйя йзмеригельной катушки и датчика Холла

5 диненные эталонными резистор и zeдолжны быть равными. нераторную катушку, о т л и ч а ю Ъ "" щ е е с я тем, что, с целью поустройсгво дя имереия маг- вышения точности измерения, оно нитного поЖ, содерыш ее датчик, 5 снабжено второй катушкой, магнит0JlJIB с управляемым HcTQHHRKQM но-связанной с генераторйой, копитания, измерительный усилитель,: торая включена между гочкой соеизбирательный фильтр, коррекгиру- динения генераторной катушки с

@ ий контур. усилитель сигнала эталонным резистором и входным

; рассогласования, синхронный де- 1о зажимом измерительного усилителя, тектор с фильтром низких частот . а холловский электрод датчика и источник переменного тока, на- Холла соединен со вторым контакгруженный на последовательно сое . том эталонного резистора.

Фиг.1

Ви