Измеритель напряженности переменного магнитного поля Советский патент 1983 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено, в частности, для измерений напряженности неоднородного магнитного поля в широком частотном диапазоне.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при определении магнитной совместимости узлов и блоков электро- и радиотехнического оборудования.

По основному авт. св. № 667921 известен измеритель напряженности переменного магнитного поля, содержащий секционированную индукционнук5 катушку, состоящую из п секций, сумматор, имеющий п входов, 2п апериодических звеньев первого порядка и п фильтров нижних частот, причем каждая секция катушки подсоединена к соответствующему входу сумматора через последовательно соединенные два апериодических звена и фильтр нижних частот Cl.

Недостатком этого устройства является невысокая точность измерения неоднородных переменных магнитных полей при использовании извесгных способов взаимного расположения секций секционированной индукционной катушки .

Целью изобретения является увеличение точности измерения неоднородных переменных магнитных полей.

Указанная цель достигается тем, что в измерителе напряженности переменного магнитного поля, содержащем секционированную индукционную катушку, состоящую из п секций, сумматор, имеющий п входов, и 2п апериодиче10ских звеньев, первого порядка и п фильтров нижних частот, причем каждая секция катушки подсоединена к соответствующему входу сумматора через последовательно соединенные два апе15риодических звена и фильтр нижних частот, а все секции секционированной индукционной катушки выполнены в виде цилиндрических катушек с па.раллельными магнитными осями, геоме20трические центры катушек лежат в плоскости, перпендикулярной их продольным осям причем первая секция

состоит из одной катушки, а каждая из последующих секций состоит из несколь25ких последовательно и согласно включенных одинаковых катушек, равномерно расположенных по цилиндрической

.образующей вокруг первой секции.

На фиг. 1 приведена блок-схема

30 измерителя напряженности переменного магнитного поля на фиг. 2 . амплитудно-частотные характеристики отдел них звеньев (фиг. 2а,б) и всего (фиг. 2в) устройства на фиг. 3 - кон CTgyKUHH (сечение) секционированной индукционной катушки, содержащей две секции на фиг. 4 - схема соединений секций секционированной индукционной катушки. .Измеритель напряженности переменТ1ОГО магнитного поля содержит секционированную индукционную катушку, со стоящую из секции 1, выполненной в гиде одной цилиндрической катушки, и секции 2, выполненной в виде последо вательно и согласно соединенных одйнановых цилиндрических катушек 3 - Ь, апериодические звенья 6-9 первого порядка с постоянными времени, соответственно Т - Тд; фильтры 10 и 11 нижних частот с постоянными времени и T-j и сумматор 12. Устройство работает следующим образом. Секционированную индукционную катушку помещают в измеряемое переменное магнитное поле с напряженностью Н. Каждая секция секционированной индукционной катушки совместнр со своими двумя апериодическими звеньям и фильтром нижних частот измеряет на пряженность переменного магнитного поля в своем определенном поддиапазо не частот. Напряжение, пропорциональ ное напряженности измеряемого магнит ного поля, поступает на сумматор 12, где происходит суммирование аналоговых сигналов для последующего их регистрирования в расширенном диапазон частот. В диапазоне частот О - 1/Тб (, фиг. 2а ) наклон амплитудно-час- / тотной характеристики первой ветви устройства, состоящего из секции 1, апериодических звеньев б и 8 и фильт ра 10, определяется характеристикой секции 1, выходное напряжение которой пропорционально частоте ы измеря емой напряженности магнитного поля. В этом же диапазоне частот характеристики апериодических звеньев 6 и 8 и фильтра 10 нижних частот можно считать частотно-независимыми. Начиная с частоты 1/Т, на характернотику ветви начинает влиять апериодическое (Чвено б, ввиду чего характеристика ветви в поддиапазоне частот от 1/Т - l/Tg частично независима. Начиная с частоты 1/Тд на характерис тику ветки начинает влиять апериоди ческое звено 8 и она имеет наклон обратно пропорциональный частоте ы . Благодаря 10 нижних частот исключается влияние подъема амплитуд но-частотной характеристики, обуслов ленного собственной резонансной часН тотой секции 1 индукционного преоб-. разователя на характеристику ветви, состоящей из секции 1/ апериодических звеньев б и 8 и фильтра 10. В диапазоне частот от О до 1/Т (фиг. 26) наклон амплитудно-частотной характеристики второй ветви устройст-ва, состоящей из секции 2, апериодических звеньев 7 и 9 и фильтра 11, определяется характеристикой сек-, ции 2, выходное напряжение которой пропорционально частоте и измеряемой напряженности магнитного поля. В этом же диапазоне характеристики апериодических звеньев 7 и 9 и фильтра 11 нижних частот можно считать частотно-независид«дми. Начиная с частоты 1/Тг,, на..характеристику ветви влияет апериодическое звено 7 ввиду чего характеристика ветви в поддиапазоне частот 1/Т-, - 1/Тд частЬтно-независима (фиг. 26, сплошная линия). Начиная с частоты l/Tg, на характеристику ветви влияет апери- , одическое звено 9 и она HNieeT наклоц обратно пропорциональный частоте и . В результате использования фильтра 11 нижних частот исключается влияние подъема амплитудно-частотной характеристики, обусловленного собственной резонансной частотой секции 2 индукционного преобразователя на характеристику ветви, состоящей из секции 2, апериодических звеньев 7 и 9 и фильтра 11. При выполнении равенства Т g Т-, суммарная амплитудно-частотная ха-. рактеристика устройства имеет вид, изображенный на фиг. 2в сплошной линией. В случае наличия взаимного влияния секций секционированной индукционной катушки подъем амплитудночастотной характеристики, обусловленный собственный резонансной частотой u) секции 1, приведет к подъему амплитудно-частотной характеристики второй ветви (фиг. 26, пунктирная линия). Это обусловит подъем амплитудно-частотной характеристики всего устройства (фиг. 2в, пунктирная линия ) и приведет к появлению погрешности, т.е. снизит точность измерений. При выполнении всех секций (кроме секции с наибольшей эквивалентной площадью) в виде нескольких (например, трех) одинаковых последовательно и согласно включенных катушек, равномерно расположенных по цилиндрической образующей вокруг первой секции с наибольшей эквивалентной площадью (фиг. 3)., и расположении геометрических центров всех катушек в плоскости, перпендикулярной их продольным осям, секционированная индукционная катушка имеет один магнитный центр, вследствие чего увеличивается точность устройства при измерении неоднородного переменного магнитного поля. При этом индуктивность секции 2 и, следовательно, .взаимная индуктивность между секциями 1 и 2 уменьшается в раз (где п - число катушек второй секции по сравиению с идентичной по эквивалентной площади однокатушёчной секцией при одинаковом расстоянии между катушками. Величина коэффициента связи, характериэукяцего влияние секций друг на друга, уменьшается в Vn раз, и соответственно уменьшается погрешность неравномерности амплитудно-частотной характеристики, что позволяет сблизить секции, т.е. уменьшить погрешность от неоднородности магнитного поля.

.Формула изобретения

Измеритель напряженности переменного магнитного поля по авт. св.

667921, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения, секции секционированной индукционной катушки выполнены в виде цилиндрических катушек с параллельными магнитными осями, геометрические центры катушек лежат в плоскости, перпендикулярной их про дольным , причем первая секция состоит из одной катушки, а каждая

из последующих секций состоит из нескольких последовательно и согласно включенных одинаковых катушек, равномерно расположенных по цилиндрической обраэукяцей вокруг первой секции.

Источники ипформацая, принятые во внимание при экспертизе i 1. АЬторское свидетельство СССР 667921, кл. G 01 R 33/02, 1976.

rrV

fej

&Un

н

1

hS

аг. /

а

/г.

IT, яrr.

ff/ryf t

wo;

/Ttf Wf

n

Wr

Фи1 г

/r,

Ни

I 14 I