Способ измерения параметров магнитного поля Советский патент 1983 года по МПК G01R33/02 

Изо6реге1Шв относится к измерительной техшке и мгхжет быть использовано для измерения параметров магнитного поля, например, JB геофизике для проведший магниторазведочных работ, в медицине дпя диагностики и лечения, при тазследова .НИИ магнитных попей в космическом пространстве и т.д. Известен способ измерения параметров магнитного поля, основанный на определеmm амплитуды второй гармоники возбунсдающего поля 1 . В данном способе выделяют нечетную гармо1Току возбуждающего поля и формиру ют сигнал отрицательной о атной связи путем демодуляции нечетной гармойики вместе с прилегающим к ней шумовым спектром. Однако данный способ не исключает влияние на результат измеретгая параме ров магт-iTHoro поля магнитного шума, об}г;повленного эффектом Баркгаузена (шум Баркгаузена), так как последний вблизи первой и второй гармоник возбуждающего поля не коррелирован, что приВодит к снижению точности измерения параметров магнитного поля. Известен такисе способ измерения параметров магнитного поля, основанный На перемагничивании ферромагнитных сердечников и. выделении из выходной ЭДС сигнала четной гармоники перема гничивато щего поля . Недостатком известного способа является низкая точность измерения парамет.ров магнитного поля, обусловленная влиянием шума Баркгаузена, так как сигнал четной гармоники выделяют непрерывно при перемагничивании ферромагнитных сер деч11Иков, следовательно, мешающее деист вие будет оказывать средняя за период перемагничивания мощность шума Варкгау . зена, что и стшжает точность измерения параметров магнитного поля. Цель изобретения - повьшения точност измерения параметров магнитногоПоля. Цепь достигается тем, что согласно способу измерения параметров магнитного поля, основанному на перемагничивании ферромагнитных сердечников и выделении из выходной ЭДС сигнала четной гармони ки перемагничивающего поля, осуществляют стробирование выходной ЭДС, начало стробирования и его продолжительность определяют из условия максимального отношения упомянутого ригнала четной,гарМОНИКИ к шуму, . Такое стробирование позволяет выделит )из выходной ЭДС сигнал четной гармоники при одновременном уменьшении шумов Баркгаузена, что повьшает точность измерения параметров магнитного поля предлагаемым способом. На фиг. 1 даны временные диаграммь работы устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - блок-схема устройства; Сигнал четных гармоник, несуший информацию об измеряемом поле (фиг. 1), пропорционален производной по времени от дифференциальной магнитной проницаемости ферромагнитных сердечников. Интервал времени, в течение которого образуется информация об измеряемом магнитном поле, меньше периода перемагничивающего поля. Б то же время мощность шума Баркгаузена максимальная при наибольшем значении дифференциальной магнитной проницаемости и минимальна при ее наименьшем значении, поэтому стробирование выходной ЭДС в интервалах времени образования сигнала четных гармоник увеличивает отношение сигнала к шуму за счет уменьшения средней за период перемагничивания мощности шума Баркгаузена, что повьщает точность измерения параметров магнитного, поля. При перемагничшвании ферромагнитных сердечников с диффвренцивльной магнитной проницаемостью Мл полем Н ( t ) проницаемость М« становится периодической функцией времени A(t)c периодом в два раза меньшим периода 11еремагничивакицего поля Н (t ). Процесс перемагяичивания ферромагнитных Сердечников сопровождается шумом Баркгаузена, которому в выходной ЭДС соответствует составляющая бщ (t ). При наличии измеряемого (внешнего) поля В в выходной ЭДС появляется составляющая сигнала чв ных гармоник е (В, t). После стробирования выходной ЭДС, состоящей из е (BQ, t ) и е щ ( t), импульсами ( t )i получаем сигнал четных гарюник е (В0,-Ь) и шум Баркгаузена мотк т ( t) этом начало стробирования fc и длительность стробирования . , определяем из условия максимального отношения сигнала вьщеляемой четной гармоники к шуму. Сигнал четных гар МОНИК е (Bjj -fe), несущий информацию об измеряемом поле, пропорционален про«изводной по времени от M( t) и его длительность составляет часть периода перемагшчивающего поля. В то же время бщ { ) максимальная при наибольшем значении /Цд ( t ) и минимальна при наименьшем значении Мд( ), а в интервалах времени образования е (В , t) значение ЭДС шума ёаркгаузена е ц, ( -Ь) находигся между ее максимальным и минкмальным значениями. Осуществляя стробирование выходной ЭДС в Интервалах времени возникновения сигнала четных гармоник е (Bff t ), тем самым улучшают отношение сигнала выделяемой четной гармоники к шуму 3ia счет уменьшения средней за период перемагничивания мощности шума Баркгау;эена. Это Приводит к повышению в 3-5 раз точности измерения параметров магнитного поля по сравнению с известным. На фиг. 1 обозначены: Мд(Н) - дифанциальная проницаемость как функция поля; Н (t) - поле, перемагничивающее феррвмагнитнью сердечники; Мд t) дифферетщальная мш нитная проницаемост как фунйшя времени; ( t) - ЭДС шума Баркгаузёна; е (В, i ) - сигнал чет ных га ялоник при наличии измеряемого noffij Bjj; UCT-P ( ) - стробирующие ,t) путшсы; е ЭДС шума Баркгаузёна и сигнала стробировачеТнык гармоник после ния. Устройство (фиг. 2) состоит из фер- . 1эозонда 1, стробируквдего блока 2, первый вход которого подключен к выходу феррозонда 1, синхронного детектора 3, первый вход которого подключен к блоку 2, а выход к первому входу феррозонда 1 и к юсоду. регистрирующего прибора 4, блок 5 формирования задержки и ддительностй стробирукщиз импульсов, выход которого подключен к второму входу блока 2, генератора 6, выход которого подключен к васод у блока 5 и к вторым входам ф|,рроэонаа 1 и синхронного детектора. 3. lo 41 Предлагаемый способ осуществляется 1ФИ этого устройства следукхшо; о(азом. Генератор 6 вырабатывает переменный ток основной частотыu 23f/Т для перемагничивания ферромагнитных сердечников феррозонда 1. Одновременно генератор б вырабатывает напряжение, управляющее ра ботой блока 5. Выходная ЭДС с феррозонда 1, содержащая сигнал о значении индук шга BQ магнитного поля и шум Баркгаузена, поступает на первый вход блока 2, на второй вход которого поступают стробйрук. шиё импульсы UCTP t) с выхода блока 5, который формирует две периоде чес irae последоватепьнсюти импульсов с длительностями Т, , задержанных на время Ь2 относительно какой-либо выбранио точки перемагничивающего поля H(i), Н (t ) О. Период каждой пос ледова тельное ти равен полоВ|Ине периода перемагничивающего поля Н { t ) Сумма этих последовательностей в виде напряжения UcTp( t ) управляет работой блока 2.С выхода блока 2 сигнал е (BO t) и шум Баркгаузёна е { t ) поступают на первый вход синхронного детектора 3,на второй вход которого от генератора 6 подается опорное напряжение с частотой выделяемой четной гармошки. Выходной сигнал с детектора 3 поступает на регистрирукший прибор 4 и в виде сигнала отрицательной обратной связи на второй вход феррозонда 1. Порог чувствительности, один из параметров опредегляюший точность измерения данного прибора, составляет 0,О15 нТя в полосе частот 0-10 Гц. Предлагаемый способ позволяет СНИЗИТ порог чувствительности, а следовательно, повысить точность

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, основанный на перемагничивании ферромагнитных сердечников и выделении из шходной ЭДС сигнала чеп.ой гормоникн леремагничиваю щего поля, от л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, осуществляют стро рование выходной ЭДС, начало стробирования и его продолжительность определяют из уо,ловш1 максимальнощ} отношения упомянутого сигнала четной гармоники к шуму. О) с .JliHii. 00 ел СП 4