Феррозондовый магнитометр

Феррозондовый магнитометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ФСЕСР Р цАГ:

Я jail

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 530289 (61) Дополнительное к авт. спид-ву(22) За явлено 03.01 75 191) 2091375/21 (51) M. Кл.

G 01 R 33/02 с присоединением заявки № с

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет (43) Опубликовано 30 09 76 Бюллетень № 36 (45) Дата опубликования описания 06.01. 77 (53) УДК 621.317 44 (088.8) (72) Авторы Л. Д. Метелев и Г. А. Караваев изобретения (71) Заявитель (54) ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТР

Изобретение относится к области измерения магнитных полей и может быть использовано для высокоточного измерения параметров постоянного магнитного поля.

Известны феррозондовые магнитометры для измерения параметров постоянных магнитных полей, содержащие феррозондовый датчик, генератор возбуждения, фильтр низких частот, формирователь прямоугольных импульсов, фазоинвертор, через преобразователь,связанный с двумя электронными ключами, регистрирующий прибор fi).

Однако они имеют недостаточные точность и . чувствительность измерения, Известны устройства аналогичного назначения, содержащие феррозондовый датчик, генератор, формирователь прямоугольных импульсов, усипи-. тель, фильтр первой и второй гармоник, схемы совпадения с формирователями импульсов постоянной энергии, интеграторы н измерительный прибор, при этом усилитель через формирователь прямоугольных импульсов, схемы совпадения и интегрирующие цепи подключен к измерительному лри16îðó, феррозонд подключен к усилителю через фильтр первой и второй гармоник, а вторые входы.схем совпадения подключены к генератору через дифференцирующую цепь (2 ).

В этих магнитометрах для измерения величины постоянного магнитного поля, которое пропорционально второй гармонике сигнала феррозонда, сравниваются длительности раэнополярных прямоугольных импульсов, сформированных из сигнала феррозонда, содержащего после фильтра первую и вторую гармоники и сигнала генератора, 1п питающего феррозонд, и по их несовпадению формируются импульсы постоянной энергии.

Такой магнитометр имеет ограниченные чувствительность и точность.

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности устройства.

Это достигается тем, что в предлагаемом феррозондовом магнитометре, содержащем генератор, выход которого подключен к входам формирователя прямоугольных импульсов и ферроэонда, рО через усилитель соединенного с входами двух ключей, вторые входы которых связаны с выходами формирователя прямоугольных импульсов, и ре-, гистрирующий прибор, введены последовательно соединенные источник постоянного тока и делитель рь тока, подключенные к регистрирующему прибору.

530289

Регистрирующий. прибор выполнен в виде комплексного электродинамического прибора, неподвижные катушки которого соединены с выходами соответствующих ключей, а подвижная катушка - с делителем тока. Ь

На чертеже показана блок-схема магнитометра.

Магнитометр содержит генератор 1, феррозонд 2, усилитель 3,. формирователь импульсов 4, электронные ключи 5 и 6, комплексный электродинамический прибор 7, имеющий неподвижные катушки 8 и

10 и подвижную рамку 10, делитель тока 11, источник постоянного тока 12.

Магнитометр работает следующим образом.

Феррозонд 2 и формирователь 4 возбуждается переменным током от генератора 1. Выход ферро. 15 зонда соединен с входом усилителя 3, а,выходы формирователя 4-с входами управления электронHblx ключей 5,6, сигнальные входы которых соединены с выходом усилителя. Выходы электронных ключей 5,6 подсоединены к катушкам 8,9 электродинамического прибора, подвижная рамка 10 которого подключена к источнику постоянного тока через делитель 11. Комплексный электродинамический прибор 7 представляет собой двухстепенный электродинамический прибор с подвиж- 2Ü ной частью в специальной ампуле с демпфирую-, щей жидкостью и световым указателем на шкалу в полярной системе координат.

Сигналы на выходах формирователя представляют.собой однополярные прямоугольные импуль- Зр сы удвоенной частоты по отношению к частоте возбуждения феррозонда, причем эти сигналы сдвинуты друг относительно друга по фазе на четверть периода.

В процессе измерения на сигнальные входы электронных ключей 5,6 поступает с феррозонда 2 усиленный цолигармонический сигнал, а на входы управления ключей подаются сигналы с формирователя 4. Под действием Сигналов формирователя электронные ключи 5 6 открываются с частотой 2ы 10 и со сдвигом на четверть периода. Когда открыт ключ

5, сигнал феррозонда. проходит через катушку 8 электродинамического прибора, а когда открыт ключ 6-через катушку 9.

В подвижной рамке 10 прибора 7 протекает от источника 12 постоянный ток, поэтому она отклоняется только в том случае, если сигнал, проходящий через катушки 8,9, содержит постоянную составляющую, а гармонические составляющие сигнала, проходящего по катушкам 8,9, не приводят к 59 отклонению подвижной рамки, т.к. степень демпфирования подвижной части комплексного электродинамичеекого прибора больше единицы, а со6ственная частота менее 1 1zt.

Проведенные исследования показали, что если 55 злек1ронные ключи открывать п(зямоугольными им удвоенной частоты по отношению к частоте возбуждения феррозонда, то постоянная составляющая будет в катушках 8,9 только в том случае, когда сигнал феррозонда содержит гармо- 69 ники частоты 2 (ю, 6 ц), 2 (2 п +1) Ю (n = 0> Д,.) которые несут полезную информацию и появляются только при воздействии на феррозонд постоянного магнитного поля. Величины постоянных составляющих токов, протекающих по катушкам 8,9 равны

= р Е 3m 5(ng

Ч и 2(2n r) где д(п р,„, ч -амплитуды гармоник: фазовые сдвиги гармоник.

При этом подвижная рамка 10 отклоняется по двум взаимноперпендикулярным направлениям на углы < о ,(,= — K, 3 (тэ -(.OS g;

3l и 2(2n+ 4 >

К До где K - коэффициент, учитывающий конструктивные параметры прибора; о - величина тока в подвижной рамке, а световой указатель на шкале прибора 7 отклоняется в направлении / на величину Зо Й где, г - оптическое плечо светового указателя.

Из выражения (3) видно, что величина отклонения светового указателя на шкале прибора пропорциональна амплитуде 2 (2n+1)u) гармоник сигнала феррозонда, т.е. пропорциональна величине измеряемого магнитного поля.

Нестабильность начальной фазы (1 вызывает перемещение светового указателя на шкале по окружности радиуса

1(= — K Jm о г(2(2n+I) (() и не приводит к погрешности измерения.

Зависимость величины отклонения рамки 10 от величины протекающего по ней тока позволяет изменять рабочий диапазон магнитометра и увеличивать его чувствительность до требуемой величины в тех случаях, когда повышение чувствительности путем увеличения коэффициента передачи усилителя невозможно из-за искажения полезного сигнала.

Формула изобретения

Феррозондовый магнитометр, содержащий генератор, выход которого подключен к входам формирователя прямоугольных импульсов и феррозонда, через усилитель соединенного с входами двух ключей, вторые входы которого связаны с выходами формирователя прямоугольных импульсов, и регистрирующий прибор, î т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и чувствитель530289

Составитель Е. Данилина

Техред Г Рода, Корректор A. Гриценко

РедактоР T. Рыбалова

Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государствейного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

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

Заказ 5222/647

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ности, он снабжен последовательно соединенными источником постоянного тока и делителем тока, подключенным к регистрирующему прибору.

2. Ферроэондовый магнитометр по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что регистрирующий прибор выполнен в виде комплексного электродинамического прибора, неподвижные катушки которого соединены с выходами соответствующих ключей, а подвижная катушка - с делителем тока.

Источники информации, принятые во внимание при эксперткзе lе

1. Авт. св. СССР Р 263729, G 01 и 33/02,04.06.68.

2. Авт. св. СССР Р 310203 С 01 8 33/02, 09.02.70. (прототип),