Способ измерения индукции переменного магнитного поля и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01R33/07 

2, Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля, содержащее последовательно соединенйые генератор постоянного тока, магнитометрический преобразователь/ конденсатор и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него дополнительно введены посяедовательно соединенные управляемый формирователь импульсов положительной полярности, первый ограничитель амплитуд импульсов, сумматор эффективных значений импульсных сигналов и управляемый генератор постоянного напряжения, выход которого подключен к второму входу блока регистрации, а также последовательно соединенные управляемый формирователь импульсов отрицательной полярности и второй ограничитель амплитуд импульсов, выг ход которого подключен к второму входу сумматора эффективных значений импульрных сигналов,а входы управляемь« фор)иирователей импульсов положительной и ртрицательной полярности подключены к первому входу блока регистрации.

1. Способ измерения индукции переменного магнитного поля, заключающийся в воздействии измеряемого магнитного поля на магнитометрический преобразователь, через который пропускается постоянный ток, выделений переменной составляющей выходногр сигнала.преобразователя и измерении ее, отличающнйс я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, выделенная переменная составляющая выходного сигнала преобразователя суммируется с дополнительным постоянным сигналом до установления равенства длительности поло)4ительного и отрицательно- Q го полупериодов суммарного сигнала, S а измерения проводят на линейном (Л полупериоде измерительной характеристики преобразователя. о sl со

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для измерения переменных магнитных полей.

Известен способ измерения индукции переменного магнитного поля путем помещения в измеряемое поле двух датчиков Холла, пропускания через первый из них постоянного тока, а через второй -.переменного тока от ЭДС Холла первого датчика и селективного измерения напряжения на холловских контактах второго датчика Холла.

Устройство для реализации данного способа содержит генератор постоянного тока, подключенный .к нему датчик ХолЛа, к холловским контактам которого подключены токовые контакты второго датчика Холла, и селективный измеритель напряжения, подключенный к выходным Холловским KjoHTaKTaM второго датчика Холла l

Однако известные способ и уст-, ройство для его реализации обеспечивают нелинейную зависимость измеряемого напряжения от амплитуды индукции переменного магнитного поля (квадратичную),что с учетом малой чувствительности датчиков Холла приводит к ограниченному динамическому диапазону измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерений индукции переменного магнитного поля, заключающийся в воздействии измеряемого магнитного поля на магнитометрический преобразователь, через который пропускается постоянный ток, выделении пергаменной составляющей выходного сигнала преобразователя и измерении ее.

Устройство для реализации изnoi-inofo стюсоба содержит последовательно соединенные генератор постоянного тока, магнитометрический преобразователь, конденсатор и блок региатрации 2.

Однако известные способ и устройство для его осуществления не обеспечивают линейное измерение индукции, что связано с указанной спецификой,; передаточной характеристики преобразователя и существенно

.ограничивает использование способа в тесламетрах с широкими пределами измерениях

Цель изобретения - расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения индукции переменного магнитного поля, заключающемуся в воздействии измеряемого магнитного поля на

магнитометрический преобразователь, через который пропускается постоянный ток, выделении переменной составляющей выходного сигнала преобразователя и измерении ее, выделенная переменная составляющая выходного сигнала преобразователя суммируетяя с дополнительным постоянным сигналом до установления равенства длительности положительного

и отрицательного прлупериодов суммарного сигналов, а измерения проводят на линейном полупериоде измерительной характеристики преобразователя.

Предлагаемый способ реализуется

устройством для измерения индукции переменного магнитного поля, содержащим последовательно соединенные генератор постоянного -тока, магнитометрический преобразователь, конденсатор и блок регистрации, в которое дополнительно введены последовательно соединенные управляемый формирователь импульсов положительной полярности, первый ограничитель амплитуд импульсов, сумматор эффективных значений импульс-, ных сигналов и управляемый, генератор постоянного напряжения, выход которого приключен к второму входу блока регистрации, а также последовательно соединенные управляемый формирователь импульсов отрицательной полярности и второй ограничитель амплитуд импульсов, выходч оторого подключен к второму входу сумматора эффективных значений нмпульсных сигналов, а входы управляе мых формирователей импульсов положительной и отрицательной полярноетей подключены к первому входу-блока регистрации. На фиг.1 представлена .блок-схема .устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство для реализации способ содержит последовательно соединенны генератор 1 постоянного тока, магни тометрическйй преобразователь 2, конденсатор 3 и блок 4 регистрации последовательно соединенные управляемый формирователь 5 импульсов положительной полярности, первый ОГ раничитель 6 амплитуд импульсов, сумматор 7 эффективных значений импульсных сигналов и управляемый генератор 8 постоянного напряжения выход которого подключен к второму входу блока 4 регистрации, а также последовательно соединенные управл мый формирователь 9 импульсов отри цательной полярности и второй огра ничитель 10 амплитуд импульсов, вы ход которого подключен к второму входу сумматора 7 эффективных значений импульсных сигналов, а входы управляемых формирователей 5 и 9 импульсов положительной и. отрицател ной полярностей подключены к перво му входу блока 4 регистрации. Способ реализуется следующим образом. При пропускании через преобра- . зователь 2- постоянного тока от генератора 1 и наличии переменного м нитного поля с индукцией В B Bos;n(wib где BQ - амплитуда индукции; U - циклическая частота; t - время (фиг.2а), на преобразователе,кроме постоянного напряжения U(j от генератора 1, возникает периодический информационный сигнал iU (Bg,t), частотный спектр которого в общем случае состоит из постоянной составляющей напряжения ь UQ и ряда гармоник. Пол ное напряжение на преобразователе 2 ожет быть выражено следующим обазом: , U--Uo &UttiUoVZjbU 5in((nulV + (.), де iU ---напряжение, медленно менякядееся во времени из-за амплитудного дрейфа выходного сопротивления пре образователя 2, не зависящее от BO (это напряжение по сравнен1 ю с iiU(Boft) можно считать , , квазипостоянным) ; &IJQ ,0 - амплитуды 1 армоник информационного сигнала bU(Bo,l); h - число гармоник. Временная диаграмма напряжения U(Bj,,t) за один период для типичного гальввномагниторекомбинационного преобразователя показана на фиг.26. Вследствие линейности положительной ветви передаточной характеристики во время положительного полупериода временная зависимость iU(BQ,t) подчиняется синусоидальному закону iUlBo.tbll-tJo-bUt eoSitiiwll, (3) где К - коэффициент пропорциональности . При этом, длительности положительного и отрицательного полупериодов Т| и Т равны между собой т, т. После пропускания информациониаго сигнала через конденсатор 3 для того, чтобы исключить проникновение в тракт измерения постоянного напряжения UQ и квазипостоянного bU, величина переменного напряжения равна uUcai )((ui1l. В этом случае отсутствуют все постоянные составляющие, включая и величину i « Из-за отсутствия последней, полупериоды Т и Т не равны между собой (фиг.2в) ,(6) и для амплитуды напряжения в поло жительном полупериоде (Т) соотношение (3) недействительно. Для его восстановления часть информационного сигнала после конденсато- .ра 3 поступает в формирователи 5 и 9 импульсов, в которых формирует импульсы положительной и отрицательной полярности с длительностями т} и Тя соответственно и с частотой повторения fn(j/2i). Ограничители 6 и 10 поддерживают одинаковыми абсолютные значения амплитуд этих импульсов. Полученные таким образом импульсы (pHr.2f) поступают в сумматор 7 эффективных значений импульсных сигналов, выходное напряжение которого и пропорционально величине

u,«Aj,u jt4K-- :n )

о

где bU,-амплитуда импульсов

(фиг.2г);

Т А

-период;

-постоянная. Напряжение 11 далее подается на управляющий вход генератора 8 постоянного напряжения, коэффициент передачи которого удовлетворяет сооношению 61/0

иГ . (8) При соблюдении соотношения (8) на выходе генератора 8 имеет место постоянное напряжение

Un uUo,. (9)

при котором временная диаграмма информацИоЛюго сигнала на входе бло.ка 4 регистрации тождественна показанной на фиг. 26, т.е. в положительном полупериоде действительно соотношение (3). Выполнение блока 4 регистрации однополупериодным обеспечивает измерение амплитуды или эффективного значения напряжения 4U(B(j,t) .в положительном полупериоде и, следовательно, имеет место линейное преобразование индукции измеряемого переменного магнитного поля.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа по срав5 нению с известным динамический и линейный диапазоны измерения расширяются не менее чем в три раза. Кроме того, предложенный способ расширяет возможности применения в

0 магнитоизмерительной технике большого класса высокочувствительных полупроводниковых преобразователей, характеризуемых лишь одной линейной ветвью передаточной характеристи5 ки: магнитодиодов, магнитотранзисторов и т.д. -.