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

Изобретение относится к иэмери тельной технике и служит для преобразования магнитных полей в элект рический сигнал, может быть использовано для магнитных измерений в геофизике, дефектоскопии и других областях науки и техники.

Известен феррозондовый магнитометр с выделением полезного сигнала на второй гармонике частоты возбуждения, в котором для получения сигнала используется двухэлементный феррозонд, содержащий два идентичны стержневых сердечника, каждый из которых помещен в идентичные катушки, оси которых расположены параллельно друг относительно друга. Катушки соединены последовательно и подключены к генератору возбуждения, поверх катушек нанесена сигнальная обмотка, подключенная к входу усилителя , настроенного на вторую гармонику частоты возбуждения. Выход резонансного усилителя подключен к детектору, который соединен с измерительным прибором C.lJ.

Недостатком его является низкая точность измерений, обусловленная сложностью подбора двух идентичных еердечникрв и расположения их параллель.но друг относительно друга.

Известен феррозондовый магнитометр, содержащий магнитомодуляторный преобразователь, в котором шзпользуется одноэлементный феррозонд содержащий один пермаллоевый стержень, помещенный в катушку, подключенную к генератору возбуждения. Поверх катушки размещена сигнальная обмотка, подключенная к входу реIзонансного (избирательного) усилителя, Нс1строенного на вторую гармонику генератора возбуждения. Зыход усилителя соединен с детекторЪм, подключенным к измерительному прибору 2..

Недостатками известного устройства являются низкая точность, обусловленная необходимостью выделения сигнала второй гармоники на фоне нечетных гйрмоник, в частности 1-й и 3-й, являющихся помехой, а также применение сложных избирательных усилителей.

Целью изобретения является повыдыение точности ,измерений.

Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство для измерения магнитных полей, содержащее последовательно соединенные генератор возбужденит и магнитомодуляционный преобразователь в виде пермаллоевого.стержня с намотанными поверх его обмоткой возбуждения и сигнальной об /1откой, а также резонансный усилитель, детектор и измерительный прибор, введена линия згщержки-и .сумматор, первый вход которого

Ьоединен с выходом линии задержки, второй вход - с сигнальной обмоткой, подключенной к входу линии задержки, а выход сумматора подключен к входу резонансного усилителя.

На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг.1) состоит из

последовательно соединенных генератора 1 возбуждения, магнитомодуляционного преобразователя 2, линии 3 задержки, сумматора 4, резонансного усилителя 5, детектора 6 и изме5 рительного прибора 7. Второй вход сумматора 4 соединен с входом линии 3 задержки.

Устройство работает следующим образом.

0 Генератор 1 возбуждения периодически перемагничивает сердечник магнитомодуляционного преобразователя 2. Сигнал с обмотки магнитомодуляционного преобразователя 2 поступа5 ет на первый вход сумматора 4 через линию 3 задержки. Этот же сигнал поступает на второй вход сумматора 4. В результате на выходе сумматора сигнал содержит только четные гармоники частоты возбуждения. Вторая гармоника, используемая обычно для получения информации об измеряемом поле, выделяется резонансным усилителем 5, включенном на выходе сумматора 4. С выхода резонансного

5 усилителя 5 сигнал поступает на детектор б и измерительный прибор 7.

При нулевом измеряемом поле Н и синусоидальном поле возбуждения (фиг.2а), образуемом в катушке воз0 буждения магнитомодуляционного преобразователя 2 генератором 1 возбуждения, в соответствии с зависимостью В сердечника от поля Н (фиг.26) зависимость индукции сердечника В от

5 времени имеет вид, изображенный на фиг.2в пунктирной линией. Зависимость индукции от времени симметрична относительно оси абсцисс, и соответственно симметрична ртносиQ тельно оси абсцисс и функци-я.е (ЭДС) в обмотке, (фиг.2г). При таком виде симметрии функция содержит лишь нечетные гармоники. При действии поля HO симметрия нарушается (фиг.2д. ЭДС (е) сигнальной обмотки при

этом содержит четные и нечетные гармоники. Задержанный на полпериода поля возбуждения сигнал 62 на выходе линии 3 задержки (фиг.2ж) и сигнал е- с сигнальной обмотки складывается

0 на выходе сумматора 4, в результате образуется сигнал е (фиг.2к), содержащий только четные гармоники. Далее 2-я гармоника сигнала е отфильтровывается резонансным усилите5 лем 5 с выхода резонансного усилителя 2-я гармоника сигнала, несущая информацию об измеряемом магнитном поле, поступает на детектор 6, подключенный к измерительному прибоРУ 7.

В результате практически полного подавления первой и.третьей гармони не предъявляется жестких требований к избирательности резонансного усипителя 5 по второй гармонике. Таким образом, уровень помех, на фоне которых вьщеляется вторая гармоника.

несущая информацию об из.меряемом поле, значительно понижается, что повышает точность измеренкЛ.

Благодаря использованию линии задержки и сумматора решена проблема вьщеления второй гармоники одноэлементного феррозонда, а следовательно повышена точность магнитометра при измерении слабых магнитных полей . Предлагаемый магнитометр прост в изготовлении и настройке, так как содержит один сердечник.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ-, содержащее последовательно соединенные генератор возбуждения и магнитомодуляционный преобразователь в виде пермаллоевого стержня с намотанными поверх его обмоткой возбуждения и сигнальной обмоткой, а также резонансный усилитель , детектор и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены линия задержки и сумматор, первый вход которого соединен с выходом линии задержки, второй вход - с сигнальной обмоткой, подключенной к входу линии задержки, а выход сумматора подключен к входу резонансного усилителя. (Л cz оо оо 05 оо