Способ измерения напряженности постоянных и низкочастотных магнитных полей

Способ измерения напряженности постоянных и низкочастотных магнитных полей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ляl бк: ие, в ";<. K» i. инотет 4i b 4

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<11789923 (61) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-????????” (22) ???????????????? 16.05.78 (21) 2616111>

Опубликовано 23.1280. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликованияописания 23.12.80 (51)М. Кл.

G 01 R 33/00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 621.317.42 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Акулин, В. М . Головин и В. Ф. Камсков

Опытно-конструкторское бюро специального физического приборостроения при Воронежском политехническом институте (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОСТОЯННЫХ

И НИЗКОЧАСТОТНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕИ

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано.для измерения слабых постоянных и низкочастотных магнитных полей с повышенной точностью для целей геологии, геофизики и других областей науки и.техники.

Известен способ измерения напряженности слабых постоянных и низкочастотных магнитных полей, основанный на периодической модуляции проницаемости ферромагнитных сердечников магнитомодуляционного преобразователя знакопеременным током возбуждения.По этому способу сердечники преобразователя периодически доводят до состояния насыщения и по уровню четной (например, второй) гармоники выходной ЭДС судят о величине напряженности измеряемого поля 1 .

Однако описанный способ имеет недостаточную точность измерений, обусловленную нестабильностью проницаемости сердечников преобразователя, и характеризуется значительным расходом мощности по цепи возбуждения вниду больших потерь на гистереэис при циклическом перемагничивании .сердечников энакопеременным током.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и дости5 гаемому результату является способ измерения напряженности слабых по4 стоянных и низкочастотных магнитных полей, основанный на периодической модуляции проницаемости ферт0 ромагнитных сердечников магнитомодуляционного преобразователя пульсирующим током возбуждения. По этому способу в цепи возбуждения преоб— разователя создают не только пере15 менныи, но и постоянный ток, смещающий рабочую точку сердечников преобразователя в область максимальной крутизны действующей проницаемости. О напряженности измеряемо2О ro поля судят по уровню нечетной (как правило, первой) гармоники выходной ЭДС преобразователя /Ц.

Недостатком такого способа является низкая точность измерений, 25 обусловленная нестабильностью магнитной проницаемости материала сердечников преобразователя, вызываемой температурными изменениями, механическими воздействиями и естественным

30 старением.

789923

35

Цель изобретения - йовышение,точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в способе измеренйя напряженности постоянных и низкочастотных магнитных полей, заключающемся в модуляции проницаемости ферромагнитных сердечников индукционного преобразователя пульсирующим током возбуждения, на преобразователь воздействуют вспомогательным переменным магнит— ным полем, частота которого по крайней мере на порядок больше частоты тока возбуждения, выделяют корректирующий ток, пропорциональный огибающей сигнала, создаваемого вспомогательным полем на выходе преобразователя, а ток возбуждения формируют путем суммирования пульсирующего и корректирующего токов.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг.2,3 и 4 — временные диаграммы, поясняющие процессы в устройстве.

Способ реализуется следующим образом.

Магнитомодуляционный преобразователь 1 помещают в измеряемое магнитное поле и осуществляют периодическую модуляцию проницаемости его сердечников пульсирующим током возбужденйя от опорного генератора 2 через сумматор 3. Выход преобразователя соединяют с измерительным. блоком 4, содержащим избирательный усилитель, настроенный на первую гармонику выходной ЭдЧ по уровню которой судят о величине напряженности измеряемого поля.

Для устранения влияния нестабильности проницаемости сердечников на точность измерений дополнительно воздействуют на преобразователь вспомогательным переменным магнитным полем, создаваемым генератором 5, и охватывают преобразователь корректирующей цепью, состоящей из последовательно соединенных избирательного усилителя б и амплитудного детектора 7, выход которого подключен ко второму входу сумматора 3, причем частоту вспомогательного поля выбирают на порядок выше частоты возбуждения.

Под действием вспомогательного поля на выходе преобразователя возникает амплитудно-модулированный сигнал, несущая которого имеет частоту вспомогательного поля, а форма огибающей соответствует закону изменения действующей проницаемости сердечников во времени (фиг.2 и 3).

Амплитудно-модулированный сигнал

10!

5S

40 й5 усиливают и фильтруют избирательным усилителем 6, детектируют амплитудным детектором 7 и выделяют в нагрузке детектора корректирующий ток, пропорциональный изменению огибающей амплитудно-модулированного сигнала (фиг.4). При этом полярность постоянного тока, подмагничивающего сердечники преобразователя, выбирают таким образом, чтобы корректирующий ток был инвертирован относительо но опорного тока возбуждения на 180, Результирующий ток возбуждения сердечников преобразователя формируют путем суммирования опорного пульсирующего и корректирующего токов с помощью сумматора. Благодаря введению корректирующего тока в цепь возбуждения преобразователя осуществляется компенсация погрешности измерений, вызываемой нестабильностью проницаемости его сердечников.

Это объясняется следующим.Предположим, под действием дестабилизирующих факторов проницаемость сердечников изменилась таким образом, что ее крутизна на рабочем участке стала больше первоначальной. Это приведет к возрастанию ЭДС сигнала в измерительном тракте и, следовательно, к появлению погрешности измерений. Однако одновременно увеличится и амплитуда огибающей амплитудно-модулированного сигнала,создаваемого вспомогательным полем на выходе преобразователя, соответственно увеличится и корректирующий ток, а результирующий ток возбуждения уменьшиться, поскольку корректирующий ток инвертирован относительно опорного тока на 180 .

Уменьшение результирующего тока возбуждения приведет к уменьшению изменения ЭДС сигнала в измерительном тракте и, следовательно, к снижению погрешности измерений.

Формула изобретения

Способ измерения напряженности постоянных и низкочастотных магнитных полей, заключающийся в модуляции проницаемости ферромагнитных сердечников индукционного преобразователя пульсирующим током возбуждения, о т л и ч а ю щ и и с .я тем, что, с целью повышения точности измерений на преобразователь воздей-ствуют вспомогательным переменным магнитным полем, частота которого по крайней мере на порядок больше частоты тока возбуждения, выделяют корректирующий ток, пропорциональный огибающей сигнала, создаваемого вспомогательным полем на выходе преобразователя, а ток возбуждения

789923 иг.

ВНИИПИ Заказ 9129/76 < Тирам 1019 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, формируют путем суммирования пульсирующего и корректирукяцего токов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Афанасьев Ю. В. Феррозонды.

Л., "Энергия", 1966, с.28-30.

2. Афанасьев Ю. В. Феррозонды.

Л., "Энергия", 1966, с.25-26.