Устройство для измерения магнитнойиндукции

Устройство для измерения магнитнойиндукции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсник

Социалистическик

Республик (ii849116 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 08. 10.79 (21) 2824560/18-21 (5I)M. Кл. (а 01 1к 33/02 с присоединением заявки J%

Гооудорстееииый комитет

СССР (23) Приоритет ю (53) УДК 621.317. .44(088.8) ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 23.07.81. Бюллетень М 27

Дата опубликования описания 26 .07.81 (72) Автор изобретения

А.И. Рудой (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в часа ности к измерению магнитной индукции или напряженности магнитного поля.

Известно устройство для измерения

5 магнитной индукции, содержащее корпус, пьезокристалл, прикрепленный жестко к корпусу одним своим концом, электрически соединенный с выходными зажимами генератора возбуждения. Устройство содержит такой измеритель магнитной индукции, вход которого соединен с клеммами измерительной катушки, жестко укрепленным на незакрепленном конце пьезокристалла.. В устройстве имеется усилитель, детектор и измерительный прибор $15.

Недостатками известного устройства являются малая точность измерений в 2О связи с наличием погрешности от изменения амплитуды механических колеба,ний пьезокристалла, а также наличие погрешности, вызванной изменением

2 частоты механических колебаний пьезокристалла.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уст. ройство, которое содержит корпус, пьезокристалл, укрепленный жестко в корпусе одним концом, электрически соединенный с выходными зажимами управляемого генератора возбуждения, узел . измерения магнитной индукции, вход которого соединен с клеммами измерительной катушки, жестко укрепленной на незакрепленном конце пьезокристалла, резистор, посредством которого клемма пьезокристалла соединена с одним из выходных .зажимов управляемого генератора возбуждения (УГВ). Кроме того, УГВ имеет основной и дополнительный входы, основной вход УГВ через блок управления (БУ) соединен со средней точкой резистора и пьезокристалла 25.

Недостатком известного устройства является низкая точность в связи с

3 8491 наличием погрешности, вносимой изменением амплитуды механических колебаний пьезокристалла.

Цель изобретения — повышение точности иэм рения амплитуды механических колебаний пьезокристалла. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитной индукции, содержащем корпус, пьезокристалл, укрепленный в корпусе жестко одним концом и электрически соединенный с первым выходом управляемого генератора возбуждения непосредственно, а со вторым его выходомчереэ резистор, первый вход которого соединен с выходом первого блока управления, входом соединенного с корпусом пьезокристалла. измерительный прибор, соединенный с измерительной катушкой, жестко укрепленной на незак-, репленном в корпусе конце пьезокристалла, введены индуктивный датчик перемещения, укрепленный на пьезокристал- . ле, постоянный магнит KQTdporo укреплен на корпусе, и второй блок управления, вход которого соединен с катушкой индуктивиого датчика перемещения, а выход — со вторым входом управляемого генератора возбуждения.

На чертеже показана структурная схе-, ма устройства.

Устройство содержит корпус 1, пьезокристалл 2, укрепленный жестко в корпусе одним концом, электрически соединенный через резистор 3 с выходом управляемого генератора 4 возбуждения содержащего конденсаторы 5-7, резис торы 8-11, транзисторы 12 и 13. Резисторы и конденсаторы служат для обеспечения режима работы транзисторов . 40

Устройство содержит также катушку 14 индуктигности генератора, образующего совместно с конденсатором 7 колеба-! тельный контур ° Транзисторы 12 и 13 совместно с конденсаторами 5 и 6 и 45 резисторами 8-11 собраны по схеме неннвертирующего резистивного усилителя напряжения. К генератору 4 относятся резистор 15 и транзистор

16, образующие управляемый усилитель напряжения.

Диод 17, конденсатор 18 и резистор обратной связи 19 образуют схему выпрямителя.

Основной вход генератора 4 обра-, зован общей точкой конденсатора 7 и катушкой 14 индуктивности, базой транзистора 12. Дополнительный вход образован базой транзистора 16.

l6 4

Основной вход генератора 4 соеди. нен со средней точкой резистора 3 и

0 пьезокристалла 2 через первый блок

20 управления, состоящий из резистора 21, конденсатора 22 и диода 23, собранных на схеме частотнозависимого выпрямителя. Устройство содержит также измерительный прибор 24.. Вход

его соединен с измерительной катушкой 25, жестко укрепленной на незакрепленном в корпусе конце пьезокристалла 2. В устройстве имеется индуктивный датчик 26, укцепленный на пьезокристалле, постоянный магнит 27 которого укреплен на корпусе 1 устройства, второй блок 28 управления, содержащий резисторы 29 и 30, конденсатор 31, диод 32, собранные по схеме детектора максимальных значений. Вход блока 28 управления соединен с клеммами индуктивного датчика

26, а выход — с дополнительным входом генератора 4. Устройство работает следукщим образом.

При подаче на схему напряжения питания Е в генераторе 4 возникают периодические синусоидальные колебания, которые через разделительный конденсатор 5 подводятся к пьезокристаллу

2, в результате чего последний элемент на основании прямого пьезоэффекта приводится в состояние периодических механических колебаний. Частота этих колебаний зависит от тока, протекающего через пьезокристалл и резистор 3. Этот ток, протекая по резистору 3, создает на нем падение напряжения, уровень которого определяется током при стабильном значении сопротивления, а следовательно, и частотой механических колебаний.

При изменении частоты, например при ее увеличении, ток возрастает, при уменьшении частоты — ток уменьшается. Эта закономерность используется для регулирования частоты механических колебаний пьезокристалла 2.

Для этого напряжение, снижаемое с резистора 3, подводится к.частотнозависимому выпрямителю, собранному на конденсаторе 22, резисторе 21 и диоде 23 Выходное напряжение этого выпрямителя, изменяющееся пропорционально изменению частоты, поступает на базу транзистора 12, что приводит к изменению его чувствительности, а следовательно и к изменению уровня

5 8491 выходного напряжения генератора 4,что в свою очередь приводит к стабилизации частоты колебаний пьезокристалла 2.

Одновременно со стабиЛизацией частоты осуществляется стабилизация амплитуды колебаний пьезокристалла. Для этого индуктивный датчик 26, жестко прикрепленный к кристаллу, перемещается в поле постоянного магнита 27, в результате чего в нем йаводится напряжение пропорциональное амплитуде

1 механических колебаний. Это напряжение выпрямляется детектором максимальных значений, собранном на диоде 32, конденсаторе 31 и резисторах 29 и 30.

Если амплитуда колебаний уменьшается, выходное напряжение выпрямителя также уменьшается, при увеличении амплитуды колебаний выходное напряжение вып- gp рямителя возрастает. Это напряжение с выхода выпрямителя .поступает йа базу транзистора 16, образующего вместе с резистором 15 управляемый делитель напряжения. При изменениях выход-2s ного сигнала выпрямителя изменяется коэффициент передачи делителя, поэтому на его выходе синусоидальное напряжение изменяется по уровню. После выпрямления с помощью диода 17 и кон- зо денсатора 18 постоянное напряжение через резистор 19 подводится к пьезокристаллу 2, что способствует стабилизации амплитуды механических колебаний. При этом номинальному, требуемому значению амплитуды, соответствует конкретное значение постоянного напряжения, снимаемого с выхода выпрямителя. При уменьшении амплитуды колебания постоянное напряжение на ip выходе выпрямителя и на входе пьезокристалла также уменьшается, что приводит к ослаблению демпфирующего действия постоянного напряжения за счет ослабления прямого пьезоэффекта. 45

При возрастании амплитуды колебаний постоянное напряжение на выходе выпрямителя .также возрастает, следовательно, увеличивается демпфирова16 6 ние кристалла за счет возрастания прямого пьезоэффекта и происходит уменьшение амплитуды колебаний до тех пор, пока она не станет равной заданному значению.

Применение изобретения позволяет существенно повысить точность измерения магнитной индукции по сравнению с известными устройствами. Погрешность известных устройств составляет 1,5-2Х, предлагаемого устройства - 0,2-0,5Х. формула изобретения

Устройство для измерения магнитной индукции, содержащее корпус, пьезокристалл, укрепленный в корпусе жестко одним концом и электрически соединенный с первым выходом управляемого генератора возбуждения непосредственно, а со вторым его выходом— через резистор, первый вход которого соединен с выходом первого блока уп,равления, входом соединенного с корпусом пьезокристалла, измерительный прибор, соеДиненный с измерительной катушкой, жестко укрепленной на незакрепленном в корпусе конце пьезокристалла, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью повышения точнос- . ти измерения, в него введены индуктивный датчик перемещения, укрепленный на пьезокристалле, постоянный магнит которого укреплен на корпусе, и второй блок управления, вход которого соединен с катушкой индуктивного датчика перемещения, а выход— со вторым входом управляемого генератора возбуждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Чечурина Е.Н, Приборы для измерения магнитных величин. М., "Энергия",, 1969, с. 25.

2. Малов В.В. Пьезорезонансные преобразователи. М., "Энергия", 1978, с. 109.