Способ измерения параметров магнитного поля

Способ измерения параметров магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 15.1180. Бюллетень 14942

Дата опубликования описания 151180 (51)М. Кл.з

G 01 R 33/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317..44 (088. 8) (72) Автор изобретения

Б.М.Смирнов (71) Заявитель

A 11

2 (.54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Настоящее изобретение относится кз области измерительной техники и предназначено для измерения параметров магнитного поля (вектора магнитной индукции, градиента магнитной индукции и т.д.).

Известен способ измерения параметров магнитного поля, основанный на перемагничивании сердечников феррозондов периодически изменяющимся полем и дополнительным подмагничиваннем этих сердечников импульсным поперечным полем; причем импульсы одного знака этого поля подают в промежуток времени от 1/4 до- 1/2 периода .основной волны перемагничивающего поля, а импульсы другого знака — в промежуток времени от 3/4 до полного периода основной волны перемагничивающего поля, при этом частота следования подмагничивающих импульсов равна или больше частоты перемагничи вающего поля (1).

Недостатком данного способа является наличие в выходной ЭДС ферроэонда случайных погрешностей, возникающих из-за непостоянства положения его магнитной оси, т.е. погрешностей, которые появляются при действии на продольные оси сердечников ферроэонда .проекции поперечного поля.Непостоянство положения магнитной оси ферроэонда может быть обусловлено механическими, электрическими, тепловыми и другими влияниями. В известном способе непрерывное подмагничивание сердечников феррэзонда поперечным полем в одном направлении не обеспечивает воэможности повышения точности изме10 рения параметров магнитного поля в однородном магнитном поле из-за нестабильности направления магнитной оси упомянутого ферроэонда, так как сигналы, пропорциональные изменению направления магнитной оси феррозонда, не могут быть выполнены, Пель изобретения — повышение точности измерения параметров магнитного поля.

2 Эта цель достигается тем, что в предлагаемом способе измерения параметров магнитного поля, основанном на перемагничивании сердечника периодическим изменяющимся полем и дополни25 тельном подмагничиванин этого сердечника поперечным переменным полем, осуществляют вспомогательное подмагничивание сердечника переменным полем в направлении, перпендикулярном

3Р упомянутым полям перемагничивающему 79951 и дополнительному сравнивают выходи ными напряжениями по результатам ср компенсацию сигна чивания в выходно этом подмагничива тельным и вспомог ют поочередно, Поперечные подм нитные поля дейст направлениях перп ной оси ферромоду зователя (феррозо жиме работы ферро его поочередно по å ЭДС с частотам там подмагничиваюших полей. При этом амплитуды и фазы упомянутых составляющих ЭДС изменяются пропорционально приращению углов между направлениями подмагничивающих поперечных магнитных полей и магнитной осью ферроэонда. Наличие в выходной ЭДС феррозбнда известной частоты сигнала, пропорционального измерению направления его магнитной оси, дает возможность выделить этот сигнал, осуществить его компенсацию или вернуть эту ось в первоначальное положение.

На фиг. 1 показаны направления продольного перемагничивающего и поперечных подмагничиваюших магнитных 30 полей сердечника феррозонда; на фиг.

2 изображены временные диаграммы токов, создающих переменные подмагничивающие поля; на фиг. 3 изображена структурная схема устройства,осуществ-35 ляющего предлагаемый способ измерения параметров магнитного поля. подмагничивающему, Родмагничивание сердечника .Аерроые напряжения с опор- зонда 1 (см. фиг. 1) в поперечных подмагничивания и направлениях полями B 1 (t) и B> (t) авнения производят . позволяет получить в выходной лов частот подмагни- ЭДС ферроэонда переменные сигнам напряжении, гри у лы (напряжения) с частотами нйе полями дополни- подмагничивания, пропорциональные ательным осуществля- измерению направления его магнитной оси MN. Информацию об изменении направления магниткой оси MN ферро-: эонда используют для устранения ложного сигнала при измерении параметtO s r»»«o преобра- ров магнитного поля упомянутых феррозондом, что поэвбляет значительно повысить точность измерения и довесявляются составляю- ти ее до уровня щума, и, равными часто- f5

Согласно данному способу (см. фигl) сердечник феррозонда 1 перемагничивается в продольном направлении оси MN 40 переменным полем В» () в заданные интервалы времени в поперечных направ лениях оси ОХ и оси 02 подмагничива t Ф ется переменными полями В . (t) и В (t) . магнитная ось ИН сердечника феррозон-,:45 да 1 отклонена от исходного полок;ения (оси ОУ) на угол р . Угол между осью феррозонда 1MN и осью OZ равен (C/2 f ), а угол между проекцией оси MN на плоскость ХОУ и осью Оу равенн .

При малых углах d.,jb и Я отклонение

ocH MN oT оси ОХ пропорционально

В1 (t) sino(,cos pr х 4 В (), а отклоненйе от оси OZ — B (t) sin у BE (t);

Подмагничивающие поля В< (4) и

B (t) в поперечных направлениях соэl.

I даются переменными тока Jz (t) и (t) (см. фиг. 2а,б), частоты кото-. рйх много меньше частоты перемагничивающего поля Вд (t) (см. фиг. 1) . Переменные токи Jд (t) и J< (t) (см. Я) фиг. 2б) подаются поочередно в задан ные интервалы времени, что позволяет по сигналу в выходной ЭДС феррозонда определить изменение направления оси

MN (см. Фиг. 1) . 65

Устройство (см. фиг. 3), реализующее способ, содержит основной 2 и дополнительный 3 феррозонды, разнесенные s пространстве, оси которых параллельны или соосны, две обмотки подмагничивающего поля 4 и 5, управляемый аттенюатор ложного сигнала 6, источник, переменного тока7, синхронные детекторы основной 8, дополнительный 9 подмагничивающего поля 10, блок

ЭДС компенсации 11, опорный источник напряжения 12, схему сравнения 13, запоминающее устройство 14 и 15, сумматор 16, распределительную схему 17, генератор импульсов 18, генератор подмагничивающей частоты 19 и регистрирующий прибор 20, при этом обмотки 4 и 5 расположены на феррозонде 2, а их оси перпендикулярны друг другу и оси феррозонда 2, первые входы феррозондов 2 и 3 подключены к источнику переменного тока 7, второй вход феррозонда 2 подключен к выходам блока

ЭДС 11 и аттенюатора 6, первый вход которого подключен к блоху ЭДС компенсации 11, а второй к выходу сумматора 16, второй вход феррозонда 3 подключен к выходу источника компенсации 11, выход феррозонда 2 подключен к первым входам синхронных детекторов 8 и lp, выход феррозонда 3 подключен к первому входу синхронного детектора 9, выход которого подключен к третьему входу ферроэонда 2, выходы синхронного детектора 8, источника перемечного тока 7> генера.тора импульсов (ГИ) 18 и генератора подмагничивающей частоты (ГПЧ) 19 подключены к распределительной схеме 17, выходы которой подключены ко входам коммутации синхронных детекторов 8, 9 и lp, к обмоткам подмагничивающего поля 4 и 5 и к первому входу схемы сравнения 13, второй вход которой подключен к выходу синхройного детектора 10, а третий и четвертый-. к выходу бпорного источника напряжения 12, входы запоминающих устройств

l4 и 15 подключены к выходам схемы сравнения 13, а выходы — ко входу сумматора 16.

779951

Устройство для измерения параметрон магнитного поля работает следующим образом.

Феррозонды 2 и 3 измеряют проекции векторов индукции магнитных по лей на оси этих ферроэондов (продольные составляющие магнитных полей. К феррозондам 2 и 3 подводятся возбуждающие колебания от источника переменноro тока 7. Выходной сигнал с феррозонда 3 детектируется синхронным детектором 9 и поступает на третий вход феррозонда 2, при этом осуществляется компенсация вариации продольной составляющей геомагнитного поля в феррозонде 2. Выходной сигнал с блока ЭДС компенсации 11 осуществляет компенсацию продольной оставляющей однородного геомагнитного поля в феррозондах 2 и 3. С выхода основного феррозонда 2 сигнал, пропорциональный продольной составляющей вектора индукции магнитного поля, подается на синхронные детекторы 8 и

10. С выхода синхронного детектора

8 сигнал поступает на распределительную схему 17 и на регистрирующий прибор 20, показания которого пропорциональны проекции вектора индукции магнитного поля на ось феррозонда 2, .созданной источником упомянутого поля. На выходы коммутации синхронных детекторов 8, 9 и 10 подаются сигна,лы с источника переменного тока 7, которые поступают с выхода этого источника через распределительную. схему 17. На вход коммутации синхронного детектора 10 подается также сигнал с генератора 19, который поступает с выхода этого генератора через распределительную схему 17. С генератора 18 подаются тактовые импульсы на вход схемы 17. Через распределитель- . ную схему 17 и определенные интерва-! лы времени подключается генератор 19 то к обмотке 4, то к Обмотке 5..При протекании токов по обмоткам 4 на основной феррозонд 2 .действуют поперечные магнитные поля. В случае, если магнитная ось ферроэонда 1 не перпендикулярна осям обмоток 4 и 5, то на выходе упомянутого феррозонда поочередно возникают амплитудно-модули:рованные колебания. Изменение магнитной оси ферроэонда 2 приводит к иэменению коэффициента модуляции амплитуд но-модулированных колебаний (коэффициента модуляции одного из амплитуд.но-модулированных колебаний) на выходе форроэонда 2. Фазы огибающих амплитудно-модулированных колебаний могут изменяться скачком от 0 до 180 о при изменении направления магнитной оси феррозонда 2, Для выделения ЭДС, несущих информацию об изменении направления магнитной оси ферроэонда 2 и ее детектировании применяются детектор подмагничинающей частоты 10, на входы коммутации которого поступают сигналы с распределительной схемы

l7, а на первый нход — сигнал с выхода феррозонда 2. Выходной сигнал с синхронного детектора 8, поступающий на вход схемы 17 осуществляет управление сигналов коммутации детектора 10. Сигналы с выхода детектора подмагничивающей частоты 10 поступают на схему сравнения 13. На другие входы схемы сравнения 13 поступают сигналы с опорного источника напряжения 12 и распределительной схемы 17.

Сигналы с распределительной схемы 17 осуществляют управление сравнивающихся сигналов в схеме 13, поступающих с опорного источника напряжения 12 и

15 с детектора 10, и передачу выходного сигнала с упомянутой схемы 13 на входы запоминающих устройств 14 и 15. Выходные сигналы с запоминающих устройств 14 15 поступают на вход

Я сумматора 15, а с его выхода на вход аттенюатора ложного сигнала 6, который изменяет ток компенсации геомагнитного поля ферроэонда 2 пропорционально ложному сигналу, обусловленному изменением направления магнитной оси этого ферроэонда при наличии геомагнитного поля, осуществляя его компенсацию.

Работу cxemi сравнения 13 можно представить следующим образом.

Если в один интервал времени через распределительную схему 17 подключается генератор подмагничинающей частоты 19 к обмотке подмагничивающего поля 4,,то в схеме 13 осуществляется сравнение сигналов с одного из выходов Опорного источника напряжения 12 и с выхода детектора

l0.Ïðè этом со схемы сравнения 13 сигнал через запоминающее устройство

4Q l4 и сумматор 16 поступает на аттенюатор 6.Выходной сигнал с сумматора 16 изменяет сопротивление управляемого аттенюатора пропорционально изменению сигнала со схемы сравнения 13.В сле4 дующий интервал вРемени чеРез Распре-. делительную схему 17 подключается генератор 18 к обмотке подмагничивающего поля 5.В схеме 13 осуществляется сравнение сигналов со второго выхода опорного источника напряжения 12 и с выхода детектора 10.В этом случае сигнал со схемы сравнения 13 через

;,çàïîìèíàþùåå устройство 15 и сумматор 16 поступает на.аттенюатор 6.

PHxoQHoA сигнал с сумматора 16 изЙ Меняет сопротинление упранляемого аттенюатора 6 пропорционально изменению сигнала по схеме сравнения

13.

Ток компенсации феррозонда 2 измеЩ няется пропорционально изменению сопротивления управляемого аттенюатора

6.

Таким образом, н устройстве для измерения параметров магнитного поля, н котором осуществлен предлагаемый

779951

Формула изобретения

Z в,"(Ф) фиг 2

ВНИИПИ Заказ 9333/12 Тираж 1019 Подписное

Филиал ППП"Патент",г.ужгород,ул.Проектная,4 способ, осуществляется автоматическая компенсация ложного сигнала с источника магнитного поля, обусловленного непостоянством ннаправления оси ферроэонда 2, что позволяет измерять этим устройством параметры магнитного поля, с высокой точностью при наличии однородного магнитно-поперечного магнитного поля.

Способ.измерения параметров магнитного поля, основанный на перемагничивании сердечника периодическим изменяющимся полем и дополнительном подмагничивании этого сердечника поперечным переменным полем, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, осуществляют вспомогательное подмагничивание сердечника переменным полем в направлении, перпендикулярном упомянутым полям перемагничивающему и дополнитель ному подмагничивающему, сравнивают выходные напряжения с опорными напряжениями подмагничивания и по результатам сравнения.производят компенсацию сигнала частот подмагничивания ,в выходном напряжении, при этом подмагничивание полями, дополнительным и вспомогательным осуществляют поочередно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

3$ 1. Авторское свидетельство СССР

Р 611164, кл. G 01 R 33/02, 1978.