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

3

D

Л

ф|/е/

Изобретение относится к способа измерения магнитных полей и предна значено для использования в геофи ике, геологии, биологии, радиотех нике. Известен способ измерения напряженности переменного магнитного поля, включающий введение в измеряемое магнитное.: поле индукционного преобразователя с измерительной обмоткой и регистрацию его ЭДС индукции i . Недостатками этого способа являются низкие коэффициент преобразования и точность в низкочастотном диапазоне. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения напряженности низкочастотного магнитного поля, включающий введение в измеряемое магнитное поле магнитомодуляционного преобразователя и регистрацию его ЭДС индукции 2 . : Недостатком этого способа является яизкая точность, обусловлен ная измерением кроме полезного низ кочастотного сигнала также и по. мех на частотах, близких к частота гармонических составляющих магнит ной проницаемости магнитомодуляционного преобразователя. Целью изобретения является повы шение точности измерений. Поставленная цель достигается те что согласно способу измерения напряженности низкочастотного магнитного поля, включающему введение в Измеряемое магнитное поле магнитомодуляционного преобразователя и регистрацию его ЭДС индукции, последнюю корректируют ЭДС индукции индукционного преобразователя, введенного в измеряемое магнитное поле а коэффициенты преобразования индукционного преобразователя и магнитомодуляционного преобразователя устанавливают равными на частоте переменной составляющей индукции в магнитомодуляционном преобразовател На фиг.1 изображены одна из пере менных составляющих Н (иа частоте 1x3 We t со ста О измеряемого и одна из составляющих Н (на частотеш стах ) помехи магнитного поля; на фиг.2 - частотный спектр ЭДС индукции магнитномодуляционного преобразователя, несущей информации об измеряемом поле; на фиг.З,- схем устройства для реализации предложенного способа. Устройство состоит из магнитомодулядионнфго преобразователя 1, индукционного преобразователя 2, вторичного преобразователя 3, генератора 4 тока возбуждения и источника 5 подмагничивания. Магнитомодуляционный преобразователь 1 содержит ферромагнитные полустержни 6 с приемными обмотками 7. Полустержни 6 соединены между собой модулятором 8 с обмоткой 9 возбуждения, подключенной к генератору 4. ДействVюII aя магнитная проницаемость полустержней 6 изменяется за счет изменения магнитной проницаемости модулятора 8 при подаче тока от генератора 4 тока возбуждения. Индукционный преобразователь 2 содержит ферромагнитный стержень 10 с приемной обмоткой 11 и обмоткой 12 подмагничивания, подключенной к источнику. 5 подмагничивания.. Вторичный преобразователь 3 содержит частотноизбирательные устройства 13 и 14 и вычислительное устройство 15. Способ реализуется следующим образом. В магнитное поле напряженностью H«Kc + 4(.n( I И,(ып„14ф„), tpc ,4ntfl фазы частотных составляющих напряженности измеряемого магнитного поля, вводят магнитомбдуляционный преобразователь 1 и индукционный преобразователь 2. Током возбуждения в обмотке 9 модулируют действующую магнитную проницаемость полустержней 6 в общем случае по закону UilUcp ll (U.2 COS2«Ue-t. де |Ucp - среднее значение проницаемости ; OB - основная -частота тока возбуждения в обмотке 9 током в обмотке 12 подмагничиваия устанавливают действующую магитную проницаемость ферромагнитого стержня 10 равной . (U It. Затем егистрируют ЭДС индукции магнитоодуляционного преобразователя 1 e,-s,., ЭДС индукции индукционного пребразователя 2 , де 5, Sj - поперечные сечения пйлустержней 6 и ферромагнитного стержня 10; (2 количество витков приемных обмоток 7 и 11; B pofUiH - индукция в-полустержнях 6; в индукция в ферромагнитном стержне 10. .,b.

ЭДС индукции магнитомодуляционнрго преобразователя 1 представляет собой сложный сигнал, спектр которого содержит суммарные и разностные составляющие гармоник частот изменения магнитной проницаемости ферромагнитных полустержней 6 и частот сОд и WTI магнитного поля; ЭДС индукции индукционного преобразователя 2 содержит составляющие только на частотах Wo и магнитного поля.

Частотно-избирательными устройствами 13 и 14 вьвделяют из ЭДС синфазные частотные составляющие в полосе частот (2 со в максимальная частота измеряемого

магнитного поля.

Следовательно, из общего спектра помехиcOtt coсто В1аделяются только .составляющие , (2псОв 1Ор д) при п 1,2,3,,..

Вычислительное устройство 15 реализует выражение .

где

... 1 .

bxcAtc ЭДС индукции на выходе частотно-измерительных устройств 13,14. Выходной сигнал устройства 15 несет информацию о постоянной Н к переменнрй Н( составляющих изме-г ряемого магнитного поля. Также как и прототипом, регистрируется помеха. на частотахы„е () при .,2,3,4, .. , но с чувствительностью к помехам на частотах ((.) 2 2Qg/Q(.rrtax меньше

is Дополнительное выполнение усло;вия равенства коэффициентов преобразования магнитомодуляционного и индукционного преобразователей на частоте 2 и упрощает заключи10 тельную операцию корректирования ЭДС индукции магнитомодуляционного преобразователя, коррекция осущест ;вляется по выражению U - Cjc - 6 ис при этом упрощается аппаратурная реализация способа выполнением вто15ричного преобразователя 3 только в виде одного частотно-избирательного устройства, к входу которого подключены соединенные последовательно-встречно выходные обмотки

20 преобразователей 1,2.

Предлагаемый способ измерения напряженности низкочастотного маг- , . нитного поля при вообще периодичес25 ком изменении магнитной проницаемости полустержней 6 при воздействии помехи на частоте 2со g повышает точность измерения напряженности магнитного поля в сравнении с прототи30 пом в 15 раз.

Экономический, эффект от применения предлагаемого способа создается за счет повышения эксплуатационных характеристик магнитометра.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ НИЗКОЧАСТОТНОГО.МАГНИТНОГО ПОЛЯ, включающий введение в измеряемое hfiarHHTHoe поле магнитомодуляционного преобразователя и регистрацию его ЭДС индукции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, ЭДС индукции магнитомодуляционного преобразователя корректируют ЭДС индукции индукционного преобразователя, введенного в измеряемое магнитное поле, а коэффициенты преобразования индукционного преобразователя и магнитомодуляционного пре образователя устанавливают равными по частоте переменной составляющей Iиндукции в магнитомодуляционном преобразователе. «

aJg-cOc f ct}g+a}a u)

Фиг2

aJ