ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 2024 года по МПК G01R33/02 G01K7/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности переменного магнитного поля и температуры, создаваемого в контролируемой зоне промышленным оборудованием.

Известны устройства измерения переменного магнитного поля, имеющие датчик, в который входит индукционная обмотка, намотанная на ферромагнитный сердечник, и преобразователь, содержащий усилитель, выход которого подключен к индикатору. (А.С. СССР №1624372, кл. G01R 33/00, 1991 г., патент RU №2436113, кл. G01R 33/02, 2011 г, патент RU №2178570, кл. G01R 33/02, 2002 г). Эти устройства позволяют измерять величину переменных магнитных полей с частотой до 100 кГц, но не обеспечивают измерение температуры.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является измеритель индукции переменного магнитного поля, содержащий датчик, состоящий из двух индукционных обмоток, намотанных на ферромагнитный сердечник, и преобразователь, содержащий усилитель и резисторы (патент RU №2178570, кл. G01R 33/02, 2002 г.).

Данное устройство может измерять только напряженность переменных магнитных полей в широком диапазоне частот (от 100 Гц до 100 кГц). Однако, рабочую температуру промышленного оборудования, на которое устанавливается в процессе измерений данный измеритель, он измерять не может. Это является недостатком прототипа.

Задача, решаемая изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей измерителя, за счет измерения рабочей температуры датчика переменного магнитного поля, а, следовательно, и элемента оборудования на который устанавливается датчик измерителя переменного магнитного поля.

Ожидаемый технический эффект достигается тем что, в измерителе напряженности переменного магнитного поля, содержащим датчик, состоящий из основной и дополнительной индукционных обмоток, намотанных на ферромагнитный сердечник, и преобразователь, содержащий основной усилитель, выход которого подключен к основному индикатору, дополнительная обмотка, содержит такое же количество витков, что и основная обмотка, и включена последовательно и противофазно с ней, кроме того, в преобразователь введены источник тока, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, дополнительный усилитель и дополнительный индикатор, подключенный к выходу дополнительного усилителя, при этом, один вывод дополнительной обмотки датчика подключен через соединительный кабель к входу фильтра нижних частот и к выходу источника тока, а другой вывод дополнительной обмотки, соединенный с основной обмоткой, подключен к входу фильтра верхних частот, выход которого подключен к входу основного усилителя, а выход фильтра нижних частот подключен к входу дополнительного усилителя.

Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1.

Измеритель напряженности переменного магнитного поля содержащий датчик 1, состоящий из основной 2 и дополнительной 3 обмоток, бифилярно намотанных на ферромагнитный сердечник 4, и преобразователь 5, содержащий основной усилитель 6, выход которого подключен к основному индикатору 7. Дополнительная обмотка 3 содержит такое же количество витков, что и основная обмотка 2, и включена последовательно и противофазно с ней. Преобразователь 5 также содержит источник тока 8, фильтр нижних частот 9, фильтр верхних частот 10, дополнительный усилитель 11 и дополнительный индикатор 12, подключенный к выходу дополнительного усилителя 11. Один вывод дополнительной обмотки 3 датчика 1 подключен через соединительный кабель 13 к входу фильтра нижних частот 9 и к выходу источника тока 8. Другой вывод дополнительной обмотки 3, соединенный с основной обмоткой 2, подключен к входу фильтра верхних частот 10. Выход фильтра нижних частот 9 подключен к входу дополнительного усилителя 11, а выход фильтра верхних частот 10 подключен к входу основного усилителя 6.

Измеритель напряженности переменного магнитного поля работает следующим образом.

Датчик 1 измерителя переменного магнитного поля устанавливается на исследуемом объекте.

При воздействии на датчик 1 переменного магнитного поля его силовые линии одинаково взаимодействуют с основной обмоткой 2 и дополнительной обмоткой 3, наводя в них ЭДС пропорциональную напряженности магнитного поля Н, частоте ω, поперечному сечению S обмоток 2, 3 и сердечнику 4 и его магнитной проницаемости μ.

Переменное напряжение с основной обмотки 2 датчика 1 поступает через соединительный кабель 13 на вход фильтра верхних частот 10 и после фильтрации усиливается основным усилителем 6 и поступает на основной индикатор 7. Аналогичное переменное напряжение с дополнительной обмотки 3 поступает через соединительный кабель 13 на вход фильтра нижних частот 9 и задерживается им.

Кроме того, при включении преобразователя 5, источник постоянного тока 8 вырабатывает ток Jo, который протекает по соединительному кабелю 13 и по последовательно и противофазно соединенным обмоткам 2 и 3 датчика 1 и создает постоянное падение напряжения U₂r=Jo*2r на суммарном активном сопротивлении 2к этих обмоток. Этот ток, протекая в противоположных направлениях по обмоткам 2 и 3, создает два одинаковых по величине, но противоположных по направлению постоянных магнитных потока. Поэтому суммарный магнитный поток равен 0 и магнитного насыщения сердечника 4 датчика 1 не происходит, поэтому работоспособность и чувствительность датчика 1 сохраняются.

Таким образом, на обмотке датчика 1 действует суммарное напряжение U_н+U₂r.

Суммарное напряжение U_н+U₂r поступает на фильтры нижних 9 и верхних 10 частот.

Фильтр верхних частот 10 выделяет переменную составляющую напряжения U_н, которое после усиления основным усилителем 6 регистрируется индикатором 7.

Фильтр нижних частот 9 выделяет постоянную составляющую напряжения Uir. После усиления дополнительным усилителем 11 сигнал U₂r индицируется на дополнительном индикаторе 12. Этот сигнал содержит информацию о температуре в рабочей зоне датчика 1. Изменение (увеличение) температуры в рабочей зоне датчика 1 приводит к пропорциональному изменению (увеличению) активного сопротивления 2r обмоток 2, 7 датчика 1 и соответствующему изменению (увеличению) падения постоянного напряжения U₂r. Так, например, для медной проволоки, которая традиционно используется в индукционных обмотках датчиков переменного магнитного поля, а так же в медных термометрах, температурный коэффициент равен 4,3⋅10^-3 1/°С (1), поэтому при изменении температуры в рабочей зоне датчика от +20°С до +120°С сопротивление обмоток 2 и 3 увеличится на 43%. + Например, если сопротивление r обмоток 2 и 3 датчика 1 составляет 20-50 Ом, поэтому при токе источника постоянного тока Jo=5-10 мА падение напряжения U₂r будет равно 100-500 мВ при нормальной температуре и 143-715 мВ при температуре +120°С. Такие изменения падения напряжения просто измеряются дополнительным усилителем 11 и контролируются дополнительным индикатором температуры 12.

Введение и соответствующее подключение новых элементов в измеритель напряженности переменного магнитного поля обеспечивает расширение его функциональных возможностей за счет измерения температуры в рабочей зоне датчика, что позволяет дополнительно оперативно отслеживать предаварийные режимы работы роторных машин и турбонасосных агрегатов.

1. Ю.В. Корицкий, В.В. Пасынков. «Справочник по электротехническим материалам». Том 3. «Энергия». 1988 г., стр. 201.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения напряженности переменного магнитного поля и температуры, создаваемого в контролируемой зоне промышленным оборудованием. Измеритель напряженности переменного магнитного поля содержит датчик, состоящий из основной и дополнительной индукционных обмоток, намотанных на ферромагнитный сердечник, и преобразователь, содержащий основной усилитель, выход которого подключен к основному индикатору. Введена дополнительная обмотка, которая содержит такое же количество витков, что и основная обмотка, и включена последовательно и противофазно с ней, кроме того, в преобразователь введены источник тока, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, дополнительный усилитель и дополнительный индикатор, подключенный к выходу дополнительного усилителя. Технический результат - расширение функциональных возможностей за счет измерения температуры в рабочей зоне датчика, что позволяет дополнительно оперативно отслеживать предаварийные режимы работы роторных машин и турбонасосных агрегатов. 1 ил.

Измеритель напряженности переменного магнитного поля, содержащий датчик, состоящий из основной и дополнительной индукционных обмоток, намотанных на ферромагнитный сердечник, и преобразователь, содержащий основной усилитель, выход которого подключен к основному индикатору, отличающийся тем, что дополнительная обмотка содержит такое же количество витков, что и основная обмотка, и включена последовательно и противофазно с ней, кроме того, в преобразователь введены источник тока, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, дополнительный усилитель и дополнительный индикатор, подключенный к выходу дополнительного усилителя, при этом один вывод дополнительной обмотки датчика подключен через соединительный кабель к входу фильтра нижних частот и к выходу источника тока, а другой вывод дополнительной обмотки, соединенный с основной обмоткой, подключен к входу фильтра верхних частот, выход которого подключен к входу основного усилителя, а выход фильтра нижних частот подключен к входу дополнительного усилителя.