Двухканальный пропорционально-дифференциальный феррозонд Российский патент 2024 года по МПК G01R33/02 

Описание патента на изобретение RU2817510C1

Изобретение относится к области магнитных измерений с применением феррозондовых магнитометров. Изобретение предназначено для преобразования магнитной индукции поля в электрический сигнал, измерения линейного градиента магнитного поля в движении, для исследования его вариаций в статическом состоянии, для исследования полей, создаваемых искусственными источниками, и может быть применено в системах служащих для привязки и ориентации объектов по магнитному полю, для проведения поисковых и рекогнесцировочных работ и для специальных целей, контроля очистки минных полей, обнаружения ферромагнитных взрывоопасных объектов, отслеживания пролегания трубопроводов на большой глубине в грунте, на суше на подвижной платформе в полевых условиях и в качестве автономной стационарной вариационной станции, для неразрушающего контроля материалов и изделий.

Известен дифференциального феррозондовый магнитометр (патент РФ №108638, опуубл. 31.05.2011), состоящий из двух полуэлементов с идентичными электромагнитными параметрами, выполненных из ферромагнитных тонкопленочных стержней, размещенных внутри бифилярно намотанных в один ряд обмоток, состоящих из четырех секций, две из которых соединены согласно, а две встречно, при этом полуэлементы соосны и разнесены на заданное расстояние, а их обмотки подключены к источнику стабильного переменного тока и к схеме обработки информационного сигнала, два вывода обмоток дифференциального магнитометра соединены с общим проводом электронной схемы, а два других подключены к четырем одновременно переключающимся коммутаторам с четными и нечетными номерами, причем замкнутое и разомкнутое состояние четных и нечетных коммутаторов инверсно, что обеспечивает возможность одновременного переключения выводов обмоток дифференциального магнитометра со схемы возбуждения на схему обработки информационного сигнала и обратно, при этом управление переключением коммутаторов осуществляется микроконтроллером схемы обработки информационного сигнала, состоящей из последовательно соединенных разделительного конденсатора, избирательного фильтра, амплитудного детектора, микроконтроллера и индикатора.

Недостатком известного решения является применение бифилярной намотки обмоток в один ряд, в результате такого типа намотки обмотка практически не имеет индуктивности, что лишает возможности применять схемы подключения обмоток в резонансные контуры для повышения амплитуды сигнала в обмотках насыщения, и усиления наведенного сигнала в обмотках измерения, что значительно снижает чувствительность прибора, повышает уровень энергопотребления. Требуемая идентичность электромагнитных параметров полуэлементов дифференциального феррозонда для обеспечения равенства токов его возбуждения в режимах градиентомера и полемера в известном решении трудно достижима вследствие частичной неоднородности магнитомягких сплавов, и требует высокой термостабильности и однородности температуры с минимальными градиентами во время отжига магнитомягкого ферромагнитного сплава единого сердечника. Что усложняет, удлиняет и удорожает процесс производства. Также в указанном изобретении отсутствует система аналогового усреднения уровней сигналов от измерительных обмоток, что требует применения дополнительных устройств, цифровых систем для компенсации помех вызванных отклонением феррозондов от вертикального положения относительно грунта, что увеличивает стоимость производства изделий, ухудшает стабильность сигнала, увеличивает запаздывание воспроизведения измеренного сигнала.

Известен феррозондовый магнитометр (патент США №6268725, опубл. 31.07.2001), содержащий феррозондовый датчик, генератор сигнала возбуждения, включающий в себя средство для деления частоты сигнала возбуждения на два, в результате чего получается сигнал возбуждения с разделением по частоте и сигнал возбуждения без разделения по частоте; средство для подачи сигнала возбуждения с разделением по частоте, по меньшей мере, на один феррозонд; средство передачи сигнала, включающее в себя средство для управления инверсией, по меньшей мере одного выходного сигнала датчика на основе неразделенного по частоте сигнала возбуждения, что приводит к преобразованию сигнала; и средство фильтрации преобразованного сигнала для получения результатов измерения.

Недостатком известного решения является использование всего двух генераторно- измерительных обмоток, при этом определяется разница амплитуд на входе в измерительную обмотку и на выходе из нее, что зависит от индуктивности ферромагнитного сердечника из магнитомягкого материала, что повышает требования к точности изготовления измерительной системы, и снижает стабильность измеренных значений. Для достижения необходимого уровня насыщения ферромагнитного сердечника и для обеспечения максимальной чувствительности требуется подавать на вход обмоток сигнал с высоким уровнем тока, что снижает стабильность и повторяемость измерений, так как высока зависимость от активного сопротивления металла обмоток. Что приводит к снижению точности и повторяемости результатов измерений, а также повышенному энергопотреблению. Также недостатком является отсутствие разделительных конденсаторов на выходе с измерительно - генераторных обмоток, отделяющих постоянную составляющую сигнала, что увеличивает уровень шумов и усложняет балансировку сигнала с измерительных обмоток.

Наиболее близким решением к заявляемому принят феррозондовый магнитометрический датчик (патент РФ №2757650, опубл. 19.10.2021), содержащий магнитопровод, а также сердечники на основе плоской магнитной пленки из аморфного ферромагнитного сплава, усилитель возбуждения, обмотки возбуждения, два приемных колебательных контура с измерительными обмотками и конденсаторами, усилители тока, включенные в режиме повторителей напряжения, обмотка отрицательной обратной связи, резистор отрицательной обратной связи, усилитель постоянного тока в цепи обратной связи.

Недостатком известного решения является выполнение общего магнитопровода генераторной, обратной связи и измерительных обмоток, а также единого каркаса для генераторной, обратной связи и измерительных обмоток. Это приводит к возникновению помех вызванных возникновением биений частот магнитного потока в процессе перемагничивания сердечника обмотками насыщения и обмоткой обратной связи, что повышает шум в измерительных обмотках и уменьшает стабильность работы прибора. Также сложность конструктивного исполнения общего магнитопровода приводит к удорожанию и увеличению времени производства изделий. Кроме того, при применении сложных структурных компонентов снижается надежность работы изделия.

Также в известном решении отсутствует система аналогового усреднения уровней сигналов от измерительных обмоток, что требует применения дополнительных устройств, цифровых систем для компенсации помех вызванных отклонение феррозондов от вертикального положения, что увеличивает стоимость производства изделий, ухудшает стабильность сигнала, увеличивает запаздывание воспроизведения измеренного сигнала.

Задачей настоящего изобретения является исключение влияния на полезный сигнал наклона датчика относительно грунта и его вращения вокруг оси, увеличение полосы рабочих частот для регистрации флуктуаций электромагнитного поля в высокочастотных диапазонах, уменьшение габаритных размеров и повышение чувствительности прибора.

Технический результат заключается в создании двухканального пропорционально- дифференциального феррозонда, который обладает малым уровнем собственных шумов, возможностью функционирования в высокочастотных диапазонах, в увеличении чувствительности и точности измерений компонент вектора индукции магнитного поля, исключении реагирования на наклон к грунту или на поворот вокруг оси, повышении скорости измерений и надежности работы.

Технический результат достигается тем, что двухканальный пропорционально-дифференциальный феррозонд содержит генератор переменного тока, усилитель возбуждения, торроидальный трансформатор возбуждения, состоящий из сердечника из аморфного ферромагнитного сплава и первичной и вторичной обмоток возбуждения, два измерительных контура, каждый из которых включает немагнитный проводящий сердечник измерительного трансформатора с покрытием из аморфного ферромагнитного сплава с первичной и вторичной обмотками и измерительный колебательный контур, образованный вторичной обмоткой соленоидом измерительного коаксиального трансформатора и конденсатором, соединенные с каждым измерительным контуром последовательно расположенные предварительный усилитель и синхронный детектор, выполненные с возможностью подачи сигнала на пассивный резистивный пропорциональный микшер, при этом сердечники измерительных трансформаторов расположены коаксиально и снабжены поверх изолятора покрытием из аморфного ферромагнитного сплава.

В заявляемом изобретении производится усреднение между собой амплитуд сигналов двух феррозондовых измерительных каналов, реализованных в виде измерительных коаксиальных трансформаторов с общим немагнитным токопроводящим сердечником, выполняющим роль первичной обмотки, питающейся от вторичной обмотки тороидального возбуждающего трансформатора, измерительные коаксиальные трансформаторы имеют отдельное для каждого покрытие общего токопроводящего немагнитного сердечника плоской магнитной фольгой из аморфного ферромагнитного сплава в местах расположения соленоидов, выполняющих роль вторичной обмотки, коаксиальные трансформаторы разнесены друг от друга на определенное расстояние, находятся на одной оси, работают по дифференциальной схеме подключения измерительных соленоидов каждого из них, сигналы от которых усредняются пассивным пропорциональным микшером. Таким образом, достигается компенсирование влияния изменения магнитного поля земли при перемещении ДДФ вокруг своей оси и наклонах к вертикали.

Суть изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлена электрическая функциональная схема ДДФ,

на фиг.2 представлен общий вид конструкции ДДФ,

на фиг.3 представлен торцевой вид конструкции ДДФ,

на фиг.4 представлен продольный разрез измерительного трансформатора.

Позиции, использованные на фиг.1-4:

1-Генератор переменного тока заданной частоты

2-Усилитель возбуждения обмотки (12)

3-4- Выводы обмотки возбуждения (12)

5- Корпус ДДФ

6- 1й измерительный коаксиальный трансформатор.

7- Тороидальный трансформатор возбуждения.

8- 2й измерительный коаксиальный трансформатор.

9- Вывод обмотки 1го измерительного коаксиального трансформатора

10- Общий вывод измерительных соленоидов

11- Вывод обмотки 2го измерительного коаксиального трансформатора

12-Обмотка возбуждения трансформатора (7)

13- Сердечник трансформатора возбуждения, тороидальный магнитопровод из

аморфного ферромагнитного сплава

14-Вторичная высокотоковая обмотка трансформатора возбуждения

15- Первичная высокотоковая обмотка-сердечник 1го измерительного коаксиального трансформатора (6).

16- Сердечник в виде покрытия 1-го измерительного трансформатора (6), магнитопровод фольга из аморфного ферромагнитного сплава.

17- Вторичная обмотка соленоид 1-го измерительного трансформатора (6).

18- Первичная высокотоковая обмотка-сердечник 2го измерительного коаксиального трансформатора (8).

19- Сердечник в виде покрытия 2-го измерительного трансформатора (7), магнитопровод фольга из аморфного ферромагнитного сплава.

20- Вторичная обмотка соленоид 2-го измерительного трансформатора (7).

21-Конденсатор 1-го колебательного контура.

22-Конденсатор 2-го колебательного контура.

23-Разделительный конденсатор сигнала 1-го колебательного контура.

24- Разделительный конденсатор сигнала 2-го колебательного контура.

25-Инвертирующий усилитель амплитуды сигнала 1-го колебательного контура.

26- Инвертирующий усилитель амплитуды сигнала 2-го колебательного контура.

27- Электронный ключ 1-го измерительного канала.

28- Электронный ключ 2-го измерительного канала.

29- Выходной операционный усилитель 1-го измерительного канала.

30- Выходной операционный усилитель 2-го измерительного канала.

31- Резистор выходного микшера.

32- Резистор выходного микшера.

33- Соленоид.

34- Оправка соленоида.

35- Покрытие из ферромагнитного сплава.

36- Керамическая трубка

37- Сердечник коаксиального измерительного трансформатора.

38- Полимерный клей-компаунд.

Двухканальный пропорционально-дифференциальный феррозонд (ДДФ) состоит из генератора переменного тока заданной частоты (1), управляющего электронными ключами (27,28) и усилителем возбуждения (2), питающим первичную обмотку (12) тороидального трансформатора возбуждения (7), состоящего из двух обмоток (12,14) и сердечника (13) из аморфного ферромагнитного сплава, сообщающего импульсы в замкнутый высокотоковый электромагнитный контур, образованный обмотками (14,15,18) и включающий два измерительных канала.

Первый измерительный канал состоит из сердечника магнитопровода (16) из аморфного ферромагнитного сплава, первого измерительного колебательного контура, образованного вторичной обмоткой соленоидом (17) первого измерительного коаксиального трансформатора (6) и конденсатором (21), далее сигнал преобразуется предварительным усилителем, образованным из разделительного конденсатора (23) и инвертирующего усилителя амплитуды (25), затем сигнал преобразуется синхронным детектором образованным двухканальным электронным ключом (27) и выходным операционным усилителем (29), далее сигнал поступает на вход пассивного резистивного микшера образованного резисторами (31) и (32).

Второй измерительный канал состоит из сердечника магнитопровода (19) из аморфного ферромагнитного сплава, второго измерительного колебательного контура, образованного вторичной обмоткой соленоидом (20) второго измерительного коаксиального трансформатора (8) и конденсатором (22), далее сигнал преобразуется предварительным усилителем, образованным из разделительного конденсатора (24) и инвертирующего усилителя амплитуды (26), затем сигнал преобразуется синхронным детектором, образованным двухканальным электронным ключом (28) и выходным операционным усилителем (30), далее сигнал поступает на вход пассивного резистивного микшера, образованного резисторами (31) и (32).

Пассивный резистивный пропорциональный микшер образован резисторами (31) и (32), выполняет функцию соединения сигналов первого и второго измерительных каналов. Сигнал с выхода микшера может сниматься прибором измерения уровня напряжения, и индицироваться.

Коаксиальные измерительные трансформаторы с поперечным возбуждением (6) и (8) имеют одинаковую конструкцию и каждый состоит из токопроводящего немагнитного сердечника (37), проходящего внутри керамической трубки (36), выполненной из алундовой керамики, покрытой на поверхности тонким слоем аморфного ферромагнитного сплава (35), оправки соленоида (34), охватывающей керамическую трубку (36) с покрытием (35), соленоида (33) с обмоткой изолированным проводом распределенной по всей длине сердечника (17 и 20). Покрытие (35) может быть выполнено в виде намотки плоской тонкой ленты сплава (фольги), или нескольких лент (перекрещивающихся спиралей), а также в виде трубки или нанесенного покрытия.

Применение покрытия немагнитных токопроводящих сердечников измерительных коаксиальных трансформаторов (6,8) из ленточного магнитопровода на основе плоской магнитной пленки из аморфного ферромагнитного сплава обеспечивает повышение частоты возбуждения до десятков килогерц, что в свою очередь обеспечивает снижение внутренних шумов датчика.

Величина диапазона измеряемых магнитных полей зависит от отношения длины участка ферромагнитного покрытия (35) сердечника (37) коаксиального трансформатора к толщине ферромагнитного покрытия (35). Расширение диапазона измеряемых магнитных полей и увеличение стабильности достигаются разбиением ферромагнитного слоя на ферромагнитные участки посредством разрезов.

Увеличение чувствительности достигается за счет того, что в результате смещения начала витков спиралей фольги аморфного ферромагнитного сплава покрытия сердечника, друг относительно друга в азимутальном направлении относительно оси измерительного коаксиального трансформатора увеличивается объем ферромагнитного покрытия, что приводит к увеличению выходной ЭДС измерительного коаксиального трансформатора.

Навивка соленоида (17) первого измерительного коаксиального трансформатора (6) намотана в противоположную сторону навивке соленоида (20) второго измерительного коаксиального трансформатора. Тем самым создается встречный электромагнитный сигнал, возникающий в первом и втором измерительных трансформаторах.

Вторичные обмотки (17 и 20) соединены параллельно с конденсаторами (21 и 22) соответственно, образуя резонансные колебательные контуры.

Конденсаторы (21,22) для повышения стабильности работы и точности измерений используются типа NP0(C0G) - в рабочем диапазоне емкость практически не зависит от температуры, времени, напряжения и частоты. ТКЕ = 0± 30•10-61/ °C.

Компоненты датчика располагаются в корпусе направляющей (5) из немагнитного металла, например алюминий. Измерительные коаксиальные трансформаторы (6) и (8) располагаются на одной оси, чем больше расстояние (39) между ними, тем выше чувствительность ДДФ к градиенту магнитной индукции внешнего поля. Возбуждающий трансформатор (7) также располагается в корпусе (5). Таким образом, компоненты ДДФ собираются в один конструктивно прочный и компактный корпус. Крепление компонентов ДДФ к стенкам корпуса (5) осуществляется с помощью пластичного полимерного клея-компаунда (38) в точках упора компонентов.

Описание работы устройства

Действие ДДФ основано на сложении амплитуд сигналов двух феррозондовых измерительных каналов, реализованных в виде коаксиальных трансформаторов с ферромагнитным покрытием немагнитных сердечников, разнесенных друг от друга на определенное расстояние, находящихся на одной оси, работающих по дифференциальной схеме подключения измерительных соленоидов каждого из них. Таким образом, достигается компенсирование влияния изменения магнитного поля земли при перемещении ДДФ вокруг своей оси и наклонах к вертикали.

Для модуляции магнитного состояния ферромагнитного покрытия сердечников измерительных коаксиальных трансформаторов (6 и 8) с помощью вспомогательного переменного магнитного поля от генератора (1) в обмотку трансформатора возбуждения (7) поступает переменный ток.

Для создания в объеме сердечника (13) магнитного поля обмотка (12) возбуждается переменным током через усилитель (2).

Тороидальный трансформатор возбуждения (7) осуществляет преобразование слаботочных импульсов генератора в импульсы высокого тока и малого напряжения. Сердечник трансформатора состоит из магнитопровода аморфного ферромагнитного сплава.

Вторичная обмотка высокого тока (14) трансформатора возбуждения (7) соединяется с токопроводящими немагнитными сердечниками, выступающими первичной обмоткой, измерительных коаксиальных трансформаторов (6 и 8), формируя замкнутый высокотоковый электромагнитный контур, образованный обмотками (14,15,18).

Насыщение покрытий немагнитных токопроводящих сердечников измерительных трансформаторов происходит сигналом большого тока и малого напряжения возникающим во вторичной обмотке трансформатора насыщения с отдельным ферромагнитным торообразным сердечником из магнитомягкого сплава, что повышает значение электромагнитной индукции возникающей вдоль проводящих немагнитных сердечников измерительных трансформаторов, обеспечивая более эффективное насыщение ферромагнитных покрытий их сердечников. Такая конструкция обеспечивает быстрое и полное насыщение ферромагнитного покрытия сердечников измерительных трансформаторов, что обеспечивает быструю реакцию прибора на изменение магнитного поля и высокую стабильность работы. Раздельная реализация сердечников измерительных трансформаторов и трансформатора насыщения упрощает процесс сборки и ускоряет производство. Также производство элементов измерительной системы в отдельности, обеспечивает возможность подбора и тестирования каждого из них, согласуя требуемые параметры, что повышает надежность и чувствительность прибора.

С целью повышения точности импульсное намагничивание покрытия сердечников осуществляется поперечным полем.

Для получения большей чувствительности, частота работы генератора (1) настраивается на резонансную частоту измерительных колебательных контуров, образованных обмоткой (17) и конденсатором (21), и обмоткой (20) и конденсатором (22) соответственно для более полного насыщения ферромагнитного покрытия сердечников коаксиальных измерительных трансформаторов.

Амплитуда тока во вторичной обмотке (14) возбуждающего трансформатора (7) устанавливается достаточной для глубокого магнитного насыщения ферромагнитного покрытия сердечников коаксиальных измерительных трансформаторов.

При протекании тока вокруг токопроводящего сердечника (37) коаксиального трансформатора создается переменное магнитное поле, перемагничивающее ферромагнитные покрытия (35). При измерении внешнего магнитного поля, имеющего составляющую вдоль оси сердечника, оно взаимодействует с полем перемагничивания ферромагнитных покрытий (35), в результате в измерительной обмотке (33) возникает ЭДС, величина которого пропорциональна измеряемому полю.

За счет возбуждения ферромагнитного покрытия (35) сердечников (37) коаксиальных измерительных трансформаторов (19) и (16) переменным током, при наличии внешнего магнитного поля, в соленоидах (17) и (20) измерительных трансформаторов возникает ЭДС, несущая информацию о значении измеряемой компоненты магнитного поля, совпадающей по направлению с продольной осью сердечника.

В отсутствии измеряемого постоянного (или медленно изменяющегося по сравнению с частотой возбуждения) магнитного поля, ЭДС на измерительных обмотках равна нулю.

Под действием вектора внешней магнитной индукции во вторичных обмотках измерительных коаксиальных трансформаторов (6) и (8) наводится ЭДС четных гармоник частоты возбуждения.

В постоянном магнитном поле в ЭДС возникают четные гармоники, амплитуда которых пропорциональна проекции вектора напряженности измеряемого магнитного поля на магнитную ось сердечника и скорости изменения его дифференциальной магнитной проницаемости. Измерительный сигнал ДДФ появляется при изменении во времени магнитной проницаемости магнитопровода.

Сигналы каждого измерительного канала проходят через разделительные конденсаторы (23), (24) для устранения постоянных составляющих, что исключает возникновение помех и шумов, вызванных постоянной составляющей сигнала, и обеспечивает высокую стабильность работы прибора.

Далее происходит амплитудное усиление сигналов усилителями (25), (26), и затем все компоненты сигнала каждого канала переводятся в положительную полярность с помощью синхронных детекторов.

Синхронный детекторы измерительных каналов образованы каждый электронным двухканальных двухпозиционным ключом (27) или (28) и операционным усилителем (29) или (30). В течении первого полупериода управляющего тока генератора, электронный ключ (27) или (28) подает на неинвертирующий вход усилителя (29) или (30) сигнала с усилителя (25) или (26) положительной полуволны, затем переключившись в течении второго полупериода, подает на инвертирующий вход усилителя (29) или (30) сигнал с усилителя (25) или (26) отрицательной полуволны. Таким образом на выходе усилителя (29) или (30) обеспечивается присутствие обеих полуволн сигнала в положительной полярности, что значительно повышает достоверность преобразования амплитудно-модулированных сигналов.

Затем с выхода синхронных детекторов сигналы с измерительных каналов проходят в пассивный резистивный пропорциональный микшер, образованный резисторами (31) и (32), который выполняет функцию усреднения сигналов первого и второго измерительных каналов между собой. Степень влияния на сигнал каждого измерительного канала определяется пропорциональным соотношением сопротивлений резисторов (31) и (32). Сигнал с выхода микшера может сниматься прибором измерения уровня напряжения, и индицироваться. Такая система позволяет объединить дифференциальные сигналы измерительных каналов в один компенсированный. Что позволяет автоматически компенсировать изменения сигналов при наклоне датчика к грунту или повороте вокруг оси и повысить надежность и стабильность работы устройства.

Схема не содержит крупногабаритных радиодеталей, и может производиться в микромодульном исполнении и практически не требует настройки. Максимум амплитуды полезного сигнала будет пропорционален составляющей магнитной индукции внешнего поля, совпадающей по направлению с продольной осью сердечников ДДФ.

Похожие патенты RU2817510C1

название год авторы номер документа
ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК 2021
  • Соколов Николай Александрович
RU2757650C1
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СЕЛЕКТИВНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ 2021
  • Фоминых Алексей Михайлович
RU2772406C1
СЕЛЕКТИВНЫЙ РЕЗОНАНСНО ВИХРЕТОКОВЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ 2021
  • Фоминых Алексей Михайлович
RU2760826C1
СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО СЕЛЕКТИВНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИМПУЛЬСНО-РЕЗОНАНСНО-ВИХРЕТОКОВОГО МЕТОДА (ВАРИАНТЫ) 2023
  • Фоминых Алексей Михайлович
RU2819826C1
Многоэлементный феррозондовый преобразователь 1976
  • Быльченко Феликс Семенович
  • Васильев Виталий Иосифович
  • Гуменюк Борис Васильевич
SU600433A1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ 2005
  • Антоненко Владимир Ильич
  • Сугак Владимир Михайлович
  • Скальская Ольга Владимировна
RU2290655C1
Датчик ориентации 1983
  • Пасник Витольд Иосифович
  • Вознесенский Борис Семенович
  • Кирнос Марк Рувимович
  • Чумак Николай Васильевич
SU1099060A1
Феррозондовый датчик для слежения за стыком 1991
  • Ахлынин Александр Андреевич
  • Веденев Михаил Артемьевич
  • Пономарев Валентин Сергеевич
SU1813603A1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОЛНОГО ВЕКТОРА МАГНИТНОГО ПОЛЯ, А ТАКЖЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2001
  • Прищепов С.К.
  • Валитов К.Р.
RU2218577C2
Металлоискатель с бесконтактной связью с измерительным датчиком 2023
  • Фоминых Алексей Михайлович
RU2805004C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 817 510 C1

Реферат патента 2024 года Двухканальный пропорционально-дифференциальный феррозонд

Изобретение относится к области магнитных измерений с применением феррозондовых магнитометров. Двухканальный пропорционально-дифференциальный феррозонд содержит генератор переменного тока, усилитель возбуждения, торроидальный трансформатор возбуждения, состоящий из сердечника из аморфного ферромагнитного сплава и первичной и вторичной обмоток возбуждения, два измерительных контура, каждый из которых включает немагнитный проводящий сердечник измерительного трансформатора с покрытием из аморфного ферромагнитного сплава с первичной и вторичной обмотками и измерительный колебательный контур, образованный вторичной обмоткой соленоидом измерительного коаксиального трансформатора и конденсатором, соединенные с каждым измерительным контуром последовательно расположенные предварительный усилитель и синхронный детектор, выполненные с возможностью подачи сигнала на пассивный резистивный пропорциональный микшер, при этом сердечники измерительных трансформаторов расположены коаксиально и снабжены поверх изолятора покрытием из аморфного ферромагнитного сплава. Технический результат заключается в создании двухканального пропорционально-дифференциального феррозонда, который обладает малым уровнем собственных шумов, возможностью функционирования в высокочастотных диапазонах, в увеличении чувствительности и точности измерений компонент вектора индукции магнитного поля, исключении реагирования на наклон к грунту или на поворот вокруг оси, повышении скорости измерений и надежности работы. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула изобретения RU 2 817 510 C1

1. Двухканальный пропорционально-дифференциальный феррозонд, содержащий генератор переменного тока, усилитель возбуждения, обмотки возбуждения, измерительные обмотки, конденсаторы, установленные параллельно измерительным обмоткам, и усилители выходного сигнала, отличающийся тем, что содержит торроидальный трансформатор возбуждения, состоящий из сердечника из аморфного ферромагнитного сплава и первичной и вторичной обмоток возбуждения, два измерительных контура, каждый из которых включает немагнитный проводящий сердечник измерительного трансформатора с покрытием из аморфного ферромагнитного сплава с первичной и вторичной обмотками и измерительный колебательный контур, образованный вторичной обмоткой соленоидом измерительного коаксиального трансформатора и конденсатором, соединенные с каждым измерительным контуром последовательно расположенные предварительный усилитель и синхронный детектор, выполненные с возможностью подачи сигнала на пассивный резистивный пропорциональный микшер, при этом сердечники измерительных трансформаторов расположены коаксиально и снабжены поверх изолятора покрытием из аморфного ферромагнитного сплава.

2. Феррозонд по п. 1, отличающийся тем, что предварительный усилитель образован разделительным конденсатором и инвертирующим усилителем амплитуды.

3. Феррозонд по п. 1, отличающийся тем, что синхронный детектор образован двухканальным электронным ключом и выходным операционным усилителем.

4. Феррозонд по п. 1, отличающийся тем, что пассивный резистивный пропорциональный микшер образован резистивным делителем.

5. Феррозонд по п. 1, отличающийся тем, что коаксиальный измерительный трансформатор состоит из токопроводящего немагнитного сердечника, размещенного внутри изолирующей керамической трубки, покрытой аморфным ферромагнитным сплавом, и поверх которой размещены оправки соленоида с обмоткой.

6. Феррозонд по п. 1, отличающийся тем, что покрытие из аморфного ферромагнитного сплава выполнено в виде намотки плоской лентой или в виде трубки.

7. Феррозонд по п. 6, отличающийся тем, что намотка ленты из аморфного ферромагнитного сплава выполнена со смещением начала витков спиралей относительно друг друга.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2817510C1

ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК 2021
  • Соколов Николай Александрович
RU2757650C1
ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТР 2006
  • Клюшкин Павел Александрович
  • Гаспаров Петрос Меликович
  • Синица Виктор Николаевич
  • Желтаков Андрей Владимирович
  • Васильева Любовь Романовна
RU2330303C2
US 6268725 B1, 31.07.2001
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФИЛЬТРА 0
SU256659A1

RU 2 817 510 C1

Авторы

Фоминых Алексей Михайлович

Даты

2024-04-16Публикация

2023-12-04Подача