Способ дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01R33/02 

; 2, Устройство ДЛЯ дистанционной поверки трехкомпоиентного магнитометра, содержащее образцовую систему трех взаимно перпендикулярных катушек, жестко закрепленную на блоке . первичных преобразователей поверяемого магнитометра, образцовые генератор и резисторы, отличающ е е с.я тем, что, с целью повышения точности , оно снабжено временным синхронным селектором, при этом упомянутый генератор выполнен трехфаз-, ным, выходы его соединены через упомянутб1е резисторы с выводами катушек и коммутирующими входами синхронного селектора, а выходы поверяемого магнитометра соединены с сигнальными входами селектора, выходы которого соединены с выходами устройства.. .

1. Способ /v стан ци он ной поверки трехкомпонентного магнитометра, основанный на создании в объеме его первичных преобразователей трех образцовых магнитных полей заданной частоты, выделении сигналов той же частоты из выходных напряжений магнитометра и выявлении погрешностей измерения путем сравнения выделенных сигналов с их номинальными значениями, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности, упомянутые поля формируют сдвинутыми по фазе на 120 с одновременным действием на асе три первичных преобразоватепя, а выделение из выходных напряжений магнитометра сигналов с теми ;Же начальными фазами осущестэляют синхронно (Л с формированием полей. с f W « im UI1 я /7- S- 3JC2fJJ 23К25 S .Pull 2S 00 ел СП Jib СО и зга

Изобретение относится к измери тельной технике и предназначено .для осуществления дистанционной поверкиттрехкомпоИентных магнитометров. . .

ИзвестеА способ дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра, -основанный на создании образцовых магнитных полей, заданной формы в объеме его первичных преобразователей, выделении сигналов той же формы из выходных напряжений магнитометра и выявлениипогрешностей измерения путем сравнения выделенных сигналов с их номинальными значениями 1 .

Известно устройство для дистанционной поверки трехкомпонентного магни тометра, реализующее данный способ и содержащее стабилизированный источник питания (образцовый генератор постоянного тока} и -калибровочную цепь, связанную с обмотками первичных преобразователей поверяемого магнитометра.

Недостатками известных способа и устройства являются низкая точность и узкие функциональные возможности поверки. Низкая точность поверки обусловлена тем, что в реальных условиях (т.е. в процессе проведения рабочих измерений ) калибровочный сигнал суммируется с сигналом внешнего измеряемого поля и надежно разделить их удается только тогда, когда известен характер изменения поля по показаниям, предшествующим и последукйцим подаче калибровочных сигналов. Кроме того, в качестве образцовых катушек используются обмотки первичных преобразователей поверяемого магнитометра., которые не аттестуются отдельно от магнитометра, а образцовые магнитные поля создают в объеме каждого первичного преобразователя в отдельности . Это позволяет контролировать коэффициенты преобразования каналов магнитометра, но не дает или затрудняет получение информации об изменении положения магнитных осей первичных преобразователей, т.е. не позволяет выявить угловые погрешности.

Известен способ дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра,

основанный на создан|4и в объеме его первичных преобразователей трех образцовых магнитных полей заданной частоты, выделении сигналов той же частоты из выходных напояжений магнитометра и выявления погрешностей измерения -путеМ сравнения выделенных сигналов с их номинальными значениями 2.

Известно устройство для дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра, реализующее известный способ и содержащее образцовый генератор переменного тока и образцовые резисто()ы, при этом выход генератора

через образцовые резисторы соединен с обмотками первичных преобразователей поверяемого трехкомпонентного магнитометра.

Однако известный способ характеризуется недостаточной точностью и узкими функциональными возможностями поверки. Недостаточная точность поверки обусловлена тем, что в качестве образцовых катушек в устройстве, реализующем известный способ, используются обмотки первичных преобразова телей поверяемого магнитометра. УзкиЬ функциональные возможности повер ки обусловлены тем, что известный способ дистанционной поверки и реа лизующее его устройство не предусматривают выявление угловых погрешностей поверяемого магнитометра, Цель изобретения - повышение точности дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу дистанционной -поверки трехкомпонентного магнитометра, основанному на создании в объеме его первичных преобразователей трех образцовых магнит йых полей заданной частоты, выделении сигналов той же частоты из выход ных напряжений магнитометра и выявлении погрешностей измерения путем сравнения выделенных.сигналов с их номинальными значениями, упомянутые поля формируют сдвинутыми по фазе на 120° с одновременным действием на все три первичных преобразователя, а выделение из выходных напряжений магнитометра сигналов с теми же начальными фазами осуществляют синхронно с формированием полей. Устройство для дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра., содержащее образцовую систему трех взаимно перпендикулярных катушек, жестко закрепленную на блоке первичных преобразователей поверяемого магнитометра, образцовые генератор и резисторы, снабжено временным синхронным селектором, при этом упомянутый генератор выполнен трехфазным, выходы его соединены че1рёз упомянутые резисторы с выводами . катушек и коммутирующими входами си ронного селектора, а выходы поверяемого магнитометра соединены с сигнал ными входами селектора, выходы которого соединены с выходами устройстваНа фиг. 1 приведена функииональ ная схема устройства для дистанционной поверки, трехкомпонентного магнитометра совместно со схемой поверя емого магнитометра; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие работу устройства и сущность некоторых операций по способу; на фиг. 3 векторная диаграмг ма, поясняющая особенности пОверки. Устройство для дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра ((фиг.1) содержит образцовый трехфазн генератор 1 переменного тока, образцовые резисторы 2,3 и , обраэцовую систему трех взаимно перпендикулярных катушек и 7, временной синхронный селектор 8 с коммутирую- , щими 9-11 и сигнальными входа-, ми,выходы которого 15-26 являются выходами устройства. Поверяемый трехт компонентный магнитометр (на фиг.1 обведен штрихпунктирной линией) со- . держит блок с тремя первичными преобразователями 27, 28 и 29 и электронный блок 30 с выходами 31,32 и 33. . Для осуществления дистанциойной поверки трехкомпонентного магнитомет.ра образцовая система с тремя взаимно перпендикулярными катушками 5, 6 и 7 закрепляется жестко на блоке первичных преобразователей трехномпонентного магнитометра так, чтобы оси катушек 5,6 и 7 примерно совпали с магнитными осями первичных преобразователей 27, 28 и 29. Выходы, трехфазного генератора 1 переменного тока через резисторы 2,3 и j соединяются с клеммами катушек 5|6 и 7 и коммутирующими 9.10 и 11 входами временного синхронного селектора 8, а выходы 31, 32 и 33 поверяемого магнитометра соединяются с сигнальными 12,13 и И входами синхронного селектора 8. Устройство для дистанционной поверки трехкомпонентного магнитометра работает (совместно с магнитометром ) следующим образом. Трехфазный генератор 1 вырабатывает знакопеременные импульсы тока заданной частоты, сдвинутые по фазе на 120°(фиг. 2 а,б,в),которые через резисторы 2,3 и поступают в соответствующие катушки 5,6 и 7 образцовой трехкомпонентной системы,закрепленной жестко на блоке первичных преобразо вателей поверяемого магнитометра, и создают в объеме преобразователей 27,28 и 29 аналогичные по форме импульсы образцовых магнитных полей. Одновременно образцовые напряжения такой же формы, снима емые с резисторов 2,3 и , поступают на коммутирующие 9;10 и 11 входы временного синхронного селектора 8. Образцовь1е магнитные поля,, созданные катушками 5,6 и 7, де 1ствуют на преобразователи 27, 28 и 29 поверяемого магнитометра и вызывают появление наего выходах 31, 32 и 33 соответствующих напряжений (одно из таких напряжеНИИ на фоне возрастающего измеряемо го поля показано на фиг. 2 г).Указанные напряжения поступают на сигнальные 12,13 и входы синхронного селектора 8, Временной синхрон ный селектор 8 содержит матрицу из девяти двухполупериодных синхронных детекторов, осуществляющих демодуляцию сигналов поверки с соответствующими индексами j и k, где j x,y,z и ,y,z; и трех обычных (линейных) даухполупериодных детекторов, осуществляющих демодуляци образцовых напряжений, снимаемых с резисторов 2,3 и 4. В результате проведения этих операций с еыходов 15-26 селектора 8 могут быть сняты двенадцать сигналов в виде постоянных напряжений, которые и используются затем для выявления погрешностей , вызванных непостоянством коэффициентов преобразования канало поверяемого магнитометра и изменени ем положения магнитных осей его пер вичных преобразователей (в качестве примера на фиг. 2 д,е,ж,3 показаны четыре выходных сигнала, относящихся к выявлению погрешностей по кана лу X магнитометра). Способ осуществляется с помощью предлагаемого устройства следующим образом. Формирование сдвинутых по фазе на 120°трех образцовых магнитных полей в объеме первичных преобразователей осуществляется с помощью тр фазного генератора 1 и системы трех взаимно перпендикулярных катушек 5, 6 и 7. Магнитное действие каждого из образцовых полей на все три преобразователя 27,28 и 29 осуществляется благодаря тому, что катуш ки 5,6 и 7 имеют больший объем чем первичные преобразователи, и закреп ляются ;на блоке первичных преобраз вателей. Выделение из выходных напряжений магнитометра сигналов с тем начальными фазами осуществляется си хронно с формированием полей за счет того, что временной селектор 8 по своим коммутирукзщим 9,10 и 11 в дам связан с образцовыми резисторами 2,3 и , включенными в цепь трех фазного генератора 1 и катушек 5,6 и 7, а по своим сигнальным 12,13 и ,1 входам - с выходами 31, 33 поверяемого магнитометра. Выявление погрешностей измерения,путем сравнения выделенных сигналов с их i иоминальньтми значениями осуществляется в результате обработки инфор- мации, поступающей с выходов 15-26 временного синхронного селектора 8, Достаточность получаемой информации со выявляемых погрешностях измерения согласно предлагаемому способу и устройству иллюстрируется векторной диаграммой .З ).. Здесь X, у, Z - оси выбранной прямоугольной, системы координат, с которыми совпадают оси катушек образцовой трехкомпонентной системы, закрепленной на блоке первичных преобразователей поверяемого магнитометра, и с которыми примерно .совпадают магнитнЫе оси х , у , z самих первичных преобразователей (на фиг. 3 для простоты показана только одна магнитная ось х , равно как и все дальнейшие рассуждения проведены применительно к выявлению, погрешностей только канала X поверяемого магнитометра). Если углы Рх характеризующие положение магнитной оси х преобразователя в выбранной системе координат х, у, Z (Достаточно малы,-например не превышают 1.°, то погрешность измерения определяется следующим выражением (аддатизным членом пренебрегаем) Л5„ Б., где В, By - - -, - суть компоненты вектора измеряемого поля В; 5х Х - относительная погрешность коэффициента преобразования канала X магнитометра; ( упомянутые углы, определяющие положение магнитной оси хпервичного преобразователя того же канала. Значения , otjjH являются искомыми при поверке. Они могут быть найдены по формулам хх ,xv. 0., Уобр г