Устройство для измерения переменных магнитных полей

Устройство для измерения переменных магнитных полей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советски и

Социалистические

Республик

ГасударстаенныИ камнтет

СССР по делам нэобретеннй н открытий

П. 3. Бобровников, й. й. Воскобойнийов

В. А. Il GllO8 1

1

J (72) Авторы изобретения

1;.

Знамени о Орщконикидзе

Московский ордена Трудового Красно геологоразведочный институт им. Се (7)) Заявитель (sтт) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ

МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области измерений переменных магнитных полей низких частот.

Известно устройство для измерения переменных магнитных полей, содержа-.. щее магнитоиндукционный датчик, измерительная обмотка которого подключена ко входу предварительного усилителя, блок фильтрации и регистрации сигналов, вспомогательный генератор, подключенный к дополнительной обмотто ке магнитоиндукционного датчика, фильтр верхних частот, синхронный детектор и интегратор

Недостатком этого устройства явля15 ется то, что при изменении внешних условий, s основном температуры, изменяется чувствительность датчика, что приводит к большим погрешностям измерений. Как показывает опыт эксплуатации подобных устройств в полевых условиях, даже при заливке измерительной и компенсационной обмоток специальным составом эпоксидной смолы из-за температурных расширения и сжатия- чувствительного элемента с течением времени произвольно и слу" чайным образом происходит микросмещение измерительной обмотки и изменение взаимной связи измерительной и компенсационной обмоток.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитных полей, содержащее магнитоиндукционный датчик, измерительная обмотка которого подключена ко входу предварительного усилителя, вспомогательный генератор, блок фильтрации и регистрации сигналов, последовательно соединенные фильтр, верхних частот, синхронный детектор и интегратор; введены ключ, источник эталонного напряжения, блок сравнения и управляемый аттеньюатор, сигнальный вход которого соединен со выходом предварительного усилителя, а выход подключен ко входам фильтра

892374

55 верхних частот и блока фильтрации и регистрации сигналов, выход вспомогательного генератора соединен со входом управления ключа, один из выходов которого соединен с дополнительной обмоткой магнитоиндукционного датчика, а другой - со входом управления синхронного детектора, выход источника эталонного напряжения соединен с сигнальным входом ключа и с одним иэ входов блока сравнения, к другому входу которого подключен выход интегратора, выход блока сравнения соеди"

<нен со входом управления аттеньюатора.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные магнитоиндукционный датчик 1, предварительный усилитель

2, управляемый аттеньюатор 3, блок

4 фильтрации и регистрации сигналов, . а также последовательно соединенные вспомогательный генератор 5 и ключ

6, один иэ выходов которого соединен с дополнительной обмоткой магнитоиндукционного датчика 1, источник 7 эталонного напряжения, подключенный к сигнальному входу ключа 6, последовательно соединенные фильтр 8 верхних частот, синхронный детектор 9, интегратор 10 и блок 11 сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника 7 эталонного напря жения, причем вход фильтра 8 верхних частот подключен к выходу управляемого аттеньюатора 3, а вход управления синхронного детектора 9 соединен с другим выходом ключа 6.

Устройство работает следующим образом.

Искусственно возбуждаемое магнитное поле низких частот (например, 20-100 Гц) преобразуется с помощью. магнитоиндукционного датчика 1 в электрический сигнал, который снимается с измерительной обмотки датчи-. ка 1 и усиливается предварительным усилителем 2. Одновременно через до.полнительную обмотку датчика 1 про" пускают ток от эталонного источника

7 напряжения. Этот ток преобразуется в переменный с помощью ключа 6, управляемого вспомогательный генерато ром 5, вырабатывающим управляющий сигнал, частота которого выше, чем рабочие частоты (например, равна 5001000 Гц). С помощью дополнительной обмотки датчика 1 возбуждается вспомогательное переменное магнитное поI

1О

З5

45 ле, частота которого находится за пределами полосы рабочих частот устройства. Это вспомогательное магнитное поле также преобразуется измерительной обмоткой датчика 1 в электрический сигнал, который после усиления предварительным усилителем 2 вместе с рабочим сигналом проходит через управляемый аттеньюатор 3. Рабочий и вспомогательный сигналы, снимаемые с выхода аттеньюатора 3, разделяются ввиду того, что в блоке 4 фильтрации и регистрации сигналов имеются избирательные усилители, пропускающие только рабочие сигналы, а фильтр 8 верхних частот подавляет рабочий сигнал и пропускает на вход синхронного детектора 9 только вспомогательный сигнал. Этот вспомогательный сигнал, частота которого равна частоте всйомогательного генератора 5, выпрямляется синхронным детектором 9, который управляется сигналом с выхода ключа 6. Постоянная составляющая выпрямленного сигнала выделяется с помощью интегратора 10 и подается на один из выходов блока 11 сравнения.

На второй вход блока 11 сравнения поступает эталонное напряжение с выхода источника 7 эталонного напряжения.

В процессе настройки устройства коэффициент передачи блока 11 сравнения по одному и второму входу подбирают таким, чтобы выходной сигнал блока

11 .сравнения обеспечивал работу управляемого аттеньюатора 3 в режиме ослабления входного сигнала на 10204, т.е. на ту величину, на какую может изменяться коэффициент преобразования датчика 1 при эксплуатации вследствие влияния внешних дестабилизирующих факторов. Если в процессе эксплуатации устройства вследствие изменения, например температуры, изменится магнитная проницаемость сердечника или изменится взаимное расположение сердечника и измерительной обмотки датчика 1, то коэффициент преобразования датчика 1 уменьшится, а поэтому уменьшится и амплитуда измеряемого сигнала. Однако одновременно с этим на ту же величину уменьшится и амплитуда вспомогательного сигнала, уменьшится амплитуда выпрямленного сигнала на выходе синхронного детектора 9 и изменится выходное напряжение блока 11 сравнения. Изменение сигнала на выходе блока 11 сравнения приведет к тому, что сигнал на

5 89237 выходе аттеньюатора 3 окажется таким же, каким он был при настройке устройства. Таким образом, изменения коэффициента преобразования магнитоиндукционного датчика.1(а также коэффициента передачи предварительного широкополосного усилителя 2) автоматически компенсируются путем изменения коэффициента передачи управляемого аттеньюатора. fIO

Известные методы градуировки известного устройства не позволяют обеспечить ту точность измерений, которая достигается при использовании предлагаемого устройства, Это обу- 1э словлено тем, что вспомогательная частота в известном устройстве значительно выше, чем рабочие частоты.

Это позволяет использовать дополнительную обмотку датчика 1 с небольшим m числом витков и жестко скрепить ее с сердечником датчика 1, например, путем вжигания. Градуировочные же обмотки в известном устройстве не позволяют сохранять их положение в про- 3$

:цессе эксплуатации строго неизменным, что и приводит к снижению точности измерений.

Экономическая эффективность при- эз менения изобретения обусловлена возможностью повышения производительности работ. При проведении геофизической съемки с известными устройствами сначала проводится съемка опорной сети с 3-5-кратными последовательными обходами этой сети. Затем точки опорной сети считаются. эталонными, и в процессе обработки невязки рядовых наблюдений между двумя эталонными 40 точками линейно разбрасываются между .отдельными точками. Использование изобретения позволяет отказаться от съемки опорной сети.

Формула изобретения

Устройство для измерения переменных магнитных полей, содержащее магнитоиндукционный датчик, измеритель" ная обмотка которого подключена ко входу предварительного усилителя, вспомогательный генератор, блок фильтрации и регистрации сигналов, последовательно соединенные фильтр верхних частот, синхронный детектор и интегратор, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены ключ, источник эталонного напряжения, блок сравнения и управляемый аттеньюатор, сигнальный вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход подключен ко входам фильтра верхних частот и блока фильтрации и регистрации сигналов, выход вспомогательного генератора соединен со входом управления ключа, один из вы- ходов которого соединен с дополнительной обмоткой магнитоиндукционного датчика, а другой - со входом управления синхронного детектора, выход источника эталонного напряжения соединен с сигнальным входом ключа и с одним иэ выходов. блока сравнения, к другому входу которого лодключен выход интегратора, выход блока сравнения соединен со входом управления аттеньюатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР и 457049, кл, G 01 R,ЗЗ/00, 1973