Устройство для измерения азимутальной неоднородности синусоидальных магнитных полей Советский патент 1984 года по МПК G01R33/02 

SD Ч

эо : йь ч

Изобретение относится к облает Магнитных измерений.

По основному авт.св. № 464860 известно устройство для измерения азимутальной неоднородности синусоидальных магнитных полей, содержащее последовательно соединенные контрольный датчик, формирователь импульсов, блок задержки, формирователь стробимпульсов, ключ и индикаТРР, а также последовательно сс1вдиненные измерительный датчик и блок вцчитания, выход которого подключен к второму входу ключа, а второй вход блока вычитания соединен с выходом контролируемого датчика.

Устройство позволяет раздельно или одновременно с высокой точность измерять все виды неоднородностей, при этом измерения могут быть легко автоматизированы Щ .

Однако известное устройство обладает погрешностью, появляквдейся и быстро возрастающей с ростом фазового сдвига Мезкду сигналами с датчиков, так как при фазовом сдвиге t (2 - 10°) устройство обладает значительной погрешностью.

При фазах Ц 10 измерения достаточно точно можно провести с помощью известных серийных фазометров

Цель изобретения - расширение рабочего -диапазона и повышение точности измерения.

f:.

Прставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения азимутальной неоднородности синусоидальных магнитных полей дополнител но введен преобразователь фазы в .напряжение, входы которого соединены с выходами датчиков, а выход с вторым входом блока регулируемой задержки.

На риг. 1 представлена функциот нальная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - вариант реализации блока задержки с подключенным преобразователем фаза - напряжение; на фиг. 3 - диаграмма напряжений, поясняющих принцип получения плавающей задержки.

Устройство для измерения азимутальной неоднородности синусоидальных магнитных, полей содержит последовательно соединенные контрольный датчик 1, формирователь 2 импульсов, блок 3 задержки, формироваье ь 4 . стробимпульсов, ключ 5 и индикатор 6, а также последовательно соедиЛ енные измерительный датчик 7 и блок 8 вычитания, выход которого подклют чей к второму входу ключа 5, а второй вход блока вычитания соединен с выходом контролируемого датчика 1, а также преобразователь 9 фазы в напряжение, входы которого соединены с выходами датчиков 1 и 7, а

выход - с вторым входом блока 3 регулируемой задержка.

Блок 3 зддержки содержит последовательно соединенные генератор 10 пилообразного напряжения и элемент 11 сравнения, выход которого является выходом блока 3задержки. Генератор 12 регулируемого напряжения через сумматор 13 подключен к вторсму входу элемента 11 сравнения, при этом второй вход сумматора 13 является входом блока 3 задержки .

Принцип действия устройства основывается на следующих соотношениях. Пусть имеем сигналы с датчиков 7 и 1

rij,u,5;4wtit)

(1)

Ua

где U( - сигнал с датчика 7; 0-2 - сигнал с датчика 1; и, - максимсшьный сигнал с датчика 7;

25 максимальный сигнал с датчика 1;

tf - сдвиг фаз сигналов с датчиков 7 и 1.

Тогда .

30 UptU,-U,4U2m-UmCOS(p 3inCjtiU,m5 n4C06CJb

(wtivM,

. , где ,,-и,„совс . (3)

. Upy.U,VuL- «co64. 4)

При малых фазах в известном устройстве COS Ц 1 (.5J ; U С| (6)1. Тогда из выражений 2-4 имеем для данного случая

ll, - - -/

Up- uiiU,l COSut;

-чМ

Ujm U HUmif.),

50-где 11-2 - .

При oi, (0t /2, Upu/2 uU статическая неоднородность (10)

при i2 р ш U1) фазовая неоднородность. 55 С ростом сдвига фаз Ц| происходит всё более сильное нарушение условий (5) и (б) И справедливыми будут соотношения из выражения (2)

(12)

,,co5( (,9,-ncpru;p (13)

Эти выражения указывают, что кое значение напряжения(ьи / U(f) покажет измерительный прибор в реальном случае, есЛи измерения прои водить в моменты eif и/2 ке{ f, нам же необходимо получить дей ствительные значения статической и фазовой неоднородностей в соответствии в выражениями Цо) и (И) . Из выражений (.Ю) - tl3) получаем (для положительного сдвига фаз + (у) следующее. С ростом сдвига фаз ( 1-2 COSCf все больше отличается от единицы в сторону уменьшения, т.е. из Uj 112) вычитается все меньшее значение и получается все большее значение iU , т.е. по сравнению с ill получим при Ы преувеличенное значение статической неоднородности Это означает, что величину 4U необходимо уменьшить, что можно достичь изменением момента генерации с)тробимпульса 014 i уменьшив его на некоторую величину р . , Вторая составляюцая U несет ин формацию о фазовой неодЕЮродности и от статической не зависит; реальное значение ее при росте д) окажется приуменьшенным и для получения точн го значения необходимо величину ot5 также уменьшить на fl , чтобы значе ние Uj. возросло. При отрицательном сдвиге фаз(значение поправки fi надо взять с пл сом, т.е. внести добавку к моментам Od, notj, . Проведенные расчеты показывают, что величина добавки |i строго и од нозначно определяется величиной одвига фаз (f для любого значения ойщ iUjn/Um и определяется соотношениемp icii iji-j j qi/a. Это соотношение указывает на то, что для получения точных значений статической и фазовой неоднородностей необходимо к значениям ot и Ка вносить поправку, определяемую величиной сдвига фаз if , что можно осуществлять автоматически с помощью различного рода блоков регулируемой задержки. Преобразователь фаза - напряжение, чувствительный к знаку фазы, может быть построен по схеме фазометра . На фиг, 3 показан принцип получения плавающей задержки. Для малого сдвига фаз ( ( 0 выбором напряжения генератора 12 можно установить требуемое значение оС или otj . Если же сдвиг фаз имеет какоето значение + су , то в преобразователе 9 фаз (фиг. 2) она преобразуется в напряже.ние U i k 2 рое затем суммируется (при - ,tf) или вычитается (.при + Ч) в сумматоре 13 со значением напряжения генератора 12, в результате чего задержка меняется до значения . +( Таким образом, предлагаемое устройство отличается от известного тем, что дополнительно введен блок преобразования фаза - напряжение, :что незначительно повышает стоимость прибора, однако при этом резко увеличивается рабочий диапазон измере|Ний при значительном повышении точ|ности. При использовании известного устройства до значений Ч 2 имеем погрешность 8 ср cos 0,1%, « 0,06%, что вполне допустимо, поскольку они обычно значительно меньше класса точности индикатора: при if 10°,S(coc 1,4%8(р3«« 0,5%, т.е. достигает заметной величины. При использовании плавающей задержки в предлагаемом устройстве погрешности сводятся к пренебрежимо малым величинам и определяются в основном качеством преобразования фаза - напряжение и разбросом порога срабатывания сравнивающего устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ СИНУСОИДАЛЬНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ПО авт. СВ. 464860, отличаю щ е е с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона и повииения точности измерения, в него дополнительно введен преобразователь фазы в напря- жение, входы которого соединены с выходом датчиков, а выход - с вторым входом блока регулируемой задержки.