Устройство для измерения напряженности магнитного поля

Устройство для измерения напряженности магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Cоветских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 72О382 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (51}м. Кл, G 0l R 33/02 (22) Заявлено 23. 1 1.77 (2 l ) 2545g g gy 1 21 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

Опубликовано 05.03.80. Бюллетень № 9

Государственный номнтет но делам нзобретеннй н отерытнй (53} УДК 621.317..44(088. 8) Дата опубликования описания 10,03.80 (72) Авторы изобретения

В. Д. Привалов. К). A. Мелешкин, A. Л. Мигунов и Г. А. Келл (7l) Заявитель

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ l(АПРЯЖЕННОСТИ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к магнитным измерениям, а более конкретно предназначено для измерения напряженности магнитного поля в широкой полосе частот.

Известно устройство для измерения

5 переменных, импульсных магнитных полей, содержащее плоскую измерительную катушку, помещаемую в измеряемое поле, и последовательно соединенную с интегратором (интегратор Миллера), состоящим из усилителя с емкостью в цепи обратной связи (11.

Недостаток этого устройства заключается в том, что при измерениях в широком

15 частотном диапазоне обнаруживается большая погрешность измерения в области низких частот, вследствие больших погрешностей интегрирования низкочастотных сигналов, принципиальная невозможность измерения напряженности постоянных и магнитных полей, больц ая величина погрешиосси измерения, обусловленная дрей4>ем ll ;и ггого уровня уcHllителя.

Известно устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее измерительную катушку, интегрирующий усилитель, импульсный корректор, выполненный в виде катушки уравновешивания, соединенной с генератором импульсов тока, шунта в цепи катушки уравновешивания, активной части цепи обратной связи усилителя, вход которого соединен с выходом шунта, и нуль — органа магнитного поля, установленного внутри катушки уравновешивания и соединешгого с управляощим входом ключа Pl).

Недостаток данного устр >йства — низкая величина пространственного разрешения устройства при измерениях средних и сильных магнитных полей, обусловлеиц; значительными габаритами катунски уравновешивания, а также погрешность измерения, обусловленная импульсным характером действия цепи коррекции интегf)(автора.

Бель изобретения — увели l . ни<. точности измерения в области llllзких чл<:тот. т де к а.к

О(. „

1 @: где Р.„— ЗДС Холла; — коэффициент усиления промежуД 1 точного усилителя 4.

В элементе 7 сравнения происходит алгебраическое Вычисление, и при выборе коэффициента передачи К равным К д

Я) !

«апрйжен1«е IIQ BbiXOlie eileMQIITQ 7 сравнения равно ошибке работы интегратора в Области низких :астот, т.е. ошибке измерения напряженности магнитного поля в

Области низких частот. Зто напряжение

Ошибки имеютцее знак, противоположный знаку выходного напряжения интегратора, поступает ца дополнительный, неинвертируюшии, вход интеграч-Ора и ин тегрируется, уменьшая тем самым ошибку

1 1ель достигается тем, что в устройстве для измерения напряженности магнитног о поля, содержащем измерительну ю катушку, через ицтегрируюццтй усилитель и фильтр нижних частот в цепи обратной связи усилителя, подключенную к первому входу элемента сравнения, выход которого подклточен ко !3торому входу усилителя, В блок коррекции работы интегратора введен второй фильтр нижних частот, а блок коррекции работы интегратора выполнен B виде магнитоизмерительного уСтройства с гальвацомагиттньтм преобраз()Ватег!ем, при«,ем Выход ма! ципоизл1ери

ТЕЛЬНОГО тСТРОЙСТ!3а С 1 апвваНОМаГНИТцы «1 преобразователем через второй фИЛ1«ТР !П1?ЕНИХ «GCTOT IIОДКЛЮЧСЦ КО ВТО= !

«Ому ВхОду элемецта срав11ени1!.

>!а чертеже изображена блок-схема устройс 1г!3а

Схема содтер!кит измерительну1О катушку т . интегрирующий уснчитель 2 датчик

Холла 3, промежуточный усилитель 4, фильтр 5 ци!кних частот, фильтр 6 нижних тас от элемент 7 сравнет.;.ия, выход которого подключен к дополнительному входу интегратора, Измерительная катушка 3 и датчгтк Холла 3 крепятсч ца однОм каркасе ":..т помещаются в пзмеряемое попс,, Датчик Холла 3 и ПРО межутОчный усилитель 4 образуют Холловский измери- тель напряженности маг.-1итного поля 8,.

Выход Холловского измерителя напряжен= ности магнитного поля 8 через фильтр

6 нижних частот нодкгпочен к одному из входов элемента сравце!Втя, к другому входу элемента 7 сравнения через ф1!льтр

5 нижних частот подключен выход ицтеграрующего усттлителя 2.

Устройство работает следующим образо м.

При измерении переменного маг!Пттного поля на концах. измерительной катушки .1 наводится ЗДС P ., пропорциональная производной напряженности измерчемого поги йЧ

6 ---К

К А 8, где К А - чувствительность измеритепь-" т!Ой Ка 1УЦ1КИ

Зта ЗДС тьоступает на вход интегрирукт:шего усилителя 2 и интегрируется, Напряжение ца выходе интегрирующего усилителя 2 U!!>> при нулевых начальных условиях определяется выражением

К

U " — Г д "=-=="-1 (М

6@х И"

11 о где 7> — постоянная интегрирования„

ОЗ82 4

НЯ вЂ” текущее значение напряженности измеряемого полл.

Таким образом напряжение на выходе интегрирующего усилителя 2 оказывается процорционапы1ым с коэффициенгом

К т! (K =- К, !!Т„) папряженности измеряемого поля в широкой полосе частот, за исключением области низких частот. В юбласти низких частот измерение

H происходит с ошибкой, обусловленной как неидеальностыо выполнения операции интегрирования вследствие конечного значения коэффициента усиления интегрирующего усилителя 2. так и ошибкой т г от дрейфа нулевого уровня интегрирующего усилителя 2.. Фильтр 5 вьщеляет тп1ЗКОЧаСтотНУЮ СОСтаВЛЯЮШУЮ ВЫХОДНОго на!!ряжения интегрирующего уснлитсля

2, т.е. напряжец11е на выходе фильтра 5 при выборе коэффициента передачи фи!11 ра в полосе пропускания равным 1 пропорционально с коэффициентом Ктт напряженности измеряемого поля Н в области низких частот. Зто напряжение поступа25 ет на вход элемента 7 сравнения и сравнивается с выходным напряжением фильтра 6 нижних частот 0 „1х,, выполненного с коэффициентом передачи равным 1 в 110iloce- пропускапия фильтра, которое

В области низких частот пропорционально напряженности измеряемого поля H (} с коэффиlы1енто м К у аь х @ K"=6 аь1хЧ Х Х ц

5 — чувствительность датчика

I4, Холла к напряженности измеряемого поля в режиме заданного тока. определяемая

à — ——

llf1Èt tÏÈ Заказ 334/17 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 7203 на выходе интегратора. При измерении юстоянного магнитного поля, интегрирующий усилитель 2, элемент 7 сравнения и фильтр 5 низких частот образуют для второго входа схемы сравнения следящее устройство с коэффици-5 енотом К в, 1, которое отслеживает напряжение на выходе фильтра 6, пропорциональное напряженности измеряемого поля. Полоса пропускания фильтра 6 нижних частот, с целью исключения влия- io ния на результат измерения индукционных наводок.в выходную цепь преобразователя

Холла, выбирается не более нескольких десятков Гп. Таким образом, в результате работы описанной выше устройства коррекции напряжение на выходе интегрирующего усилителя пропорционально напряженности измеряемого поля в широкой полосе частот.

Применение подобного устройства позволяет производить измерение как постоянных, так и импульсных магнитных полей с длительностью импульса до 10"6 с, переменных магнитных полей в диапазоне частот от 0 Гц до 10 мГц, измерительный датчик при этом имеет малые габаритные размеры и позволяет проводить измерения магнитных полей в малых обьемах и узких зазорах.

82 6

Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее измерительную катушку, через интегрирую ший усилитель и фильтр нижних частот в цепи обратной связи усилителя, подключенную к первому входу элемента сравнения, выход которого подключен ко второму входу усилителя, блок коррекции работы интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в области низких частот в него введен второй фильтр нижних частот, а блок коррекции работы интегратора выполнен в виде магнитоизмерительного устройства с гальваномагнитным преобразователем, причем выход магнитоизмерительного устройства с гальваномагнитным преобразователем через второй фильтр нижних частот подключен ко второму входу элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспергизе

1. Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М., «Мир, 1972, с. 326.

2., Авторское свидетельство СССР

_#_ 433432, кл. 5 Ol R 33/02, 1972.