Прибор для измерения больших постоянных токов Советский патент 1957 года по МПК G01R15/12 

Для измерения постоянных токов большой величины применяют приборы, состояихие ИЗ чувств11те. ьного элемента, преобразующего величину напряженности магнитного no.iH, создаваемого измеряемым током, в э.тектричеекий сигнал измерительной схемы. Чувствительный к таких приборах выполняется обычио Б виде обмотки, расположенной на сердечнике и обтекаемой переменным током.

Однако известные приборы подобного рода не обеспечивают высокую точност1 измерения. Даже при использовании с.:1ожной измерительной установки с реакторным дроссельным делителем тока основная погрешность измерения токов от 10 до 50 ка составляет 0,2% при определении коэффициента делителя по градуировочноЛ кривой и 0,5% при использовании среднего коэффициента делителя. При измерении токов свыше 50 к.а погрешность измерений становится еще большей.

Предлагаемый прибор позволяет увеличить точность измерений и имеет бо.чее простую конструкцию.

Это достигается б.тагодаря тому, что сердечник чувствпте.чьпого э.темента выпо.жен из вещества, содержащего атомные ядра, обладающие магнитным моментом, что позволяет испо.чьзовать д.тя нзмеретпп яв.тсппя магиптпого резонанса aTONSHbix ядер. Чувствите.1ьный э.1емент с обмоткой помещают в камере, расно.:1оженной эксцеитрпчпо в цилиндрической шине, но которой пропускается измеряемый ток, в воздушном зазоре цплиндрпческого магнитопровода, окружающего эту тину.

На фпг. 1 И 2 показапы б.юксхемы пред.чагаемого прибора в двух варпантах исцо шения.

При первом варианге (фиг. 1) в цепь из.меряемого тока включается отрезок проводящей шины / с эксцентрично распо.юженным ци.типдрическим воздушным каналом 2. параллельным ОСИ ШИПЫ. При протекании тока по тине н воздушном кана,ле 2 создается однородное магнитное поле, пропорциональное измеряемому току. В серод11 у воздушного канала 2 помещен чувствительный элемент . Этот э.-1смент выполнен в виде обмотки, расположенной на сердечнике, который состоит из вещества, содержащего атомные ядра, обладающие магнитным моментом (например, вода или минеральное масло, содержащие протоны водорода).

Обмотка чувствите.чьного элемента 3 служит.: индуктивностью колебательного контура генератора высокой частоты 4, с которым она соединяется коаксиа.чьным кабелем 5 малой емкости.. Питание к генератору и другим элементам измерите.пьной схемы подается от источника питания 6 и вынрямителя 7. Измерительная схема включает н себя усилитель 8 высокой часто1ы, детектор 9, уси.тите.пь }0 низкой частоты, индикатор резонанса // и волномер 12.

Измерение тока с помощью предлагаемого прибора основано па следующих физических явления.х ,

Если поместить в постоянное .(измеряемое) магнитное по.че атомное ядро, обладающее магнитным моментом, то возникает явление Ларморовой прецессии, кЬУорая соверщается с частотой, пропорциональной напряженности магнитного поля. Коэффициегп пропорциональности представляет .собой, так называемое, гиромагнитное отношение, известное для многих ядер с больщой точностью. При наложении перпендикулярно пзмеряе.мому постоянному полю некоторогс) переменного по.тя, изменяющегося с масто.то.й, равной частоте прецессии, -Происходит се,1ективное поглощение электромагнитных во.-щ, которое можно фиксирова ь при помоп и электронной аппаратуры.Таким образом, измеряя резо.нанскую частоту внещнего высокочастотного поля, равную частоте прецессии, можно получить с большой степенью точности значение напряженности измеряемого поля.

Изме.р.ен.ие постоянных токов с помощью предла::ае :1ргр,... при. производят следующи.м ,обр.азо.м.

Устанавливают частоту генератора #, так чтобы она совпада.ла с

чаетотои прецессии атомных яде|). При этолг происходит переход ядер па соседний энергетический. уровень, сопровождающийся поглощепием энергии высокочае отного поля и уменьщением }ровня высокочастотного напряжения на ко.мебате.пьпо.м контуре.

Д.ля того, чтобы яв.ченпе )езопапса периодически повторя.юсь, па постоянное магнитное поле Б месте )аспо.1ожения чувствите.чьного э.темента 3 нак.чадывается небольшое Jмoдyлиpyющee магнитное поле низкой частоты. Д.тя этой пели на сердечнике чувствительного элемента накладываются пебо.чьщие обмотки, питающиеся от сети переменного тока 50 сц, оси которых совпадают с направлением постоянного магнитного поля (фиг. 2).

Д,1я у -еп ьпУения габаритов чувств ительно1Ч) элемента помещаемого в воздущный канал щины, вместо модуляции- магнитного поля, можно производить частотную модуляцию ко.чебапий генератора высокой частоты.

Ко.Кбапия высокой частоты, моду,1прова 1ные сигна.юм ядерно1о резонанса, уси.чиваются усилителем 8, детектируются и -подаются к уси.лителю JO. С усилителя )0 низкой частоты сигнал ядерного резонанса подается на индикатор У/, в качестве которого можно использовать э.чектронно-лучевую трубку, телефон п.ли впб апиопный га.п.ванометр. .

Частота высокочастотны.х Ko,ie6aний, при .которой, наступает резонанс, измеряется прм помощи во.гпомера /2, который может быть отградуирова.н непосредственно в ки.юамперах.

При втором варианте (фиг- 2) 1Лииа J3. по которой проходит изме)яемьп 1 ток, охватывается ци.линдpичecки r магнитогфоводо.м М спюсто ян н ы м м а г н и тн ы м с оп р о т и в.ч е нп ем. В ноздущпо.м зазоре маггщтопровода / создается пропорцисэна.чьное измеряемому току однородное. ...магнитное : поле, в которое пo eщaeтcя описапный вьппе ч вствительпый элемент 3. -.-Электронная измерительная схема ,в этом приборе выполнена так же, как и в приборе по первому варианту.

Предмет изобретения

Прибор для измерения больших постоянных токов, состоящий из чувствительного элемента, преобразующего величину папряженности магнитного поля, создаваемого измеряемым током, в электрический сигна.-i и выполненного в виде обмотки, расположенной на сердечнике и обтекаемой переменным током, и из измерительной схемы, на входе

которой включен указанный элемент, отличающийся тем, что, с ие,-1ью увеличения точности измерений и упрощения конструкции, сердечник чуствительного элемента выпо.шен из вещества, содержащего атомные ядра, обладающие маг нйтны м моментом, и вместе с облюткой помещен в камере, распо.юженной эксцентрично в цилиндрической шине, по которой пропускается измеряемый постоянный ток, или в воздушном зазоре цилиндрического магнитопровода, окружающего эту шину, для осуществления измерения на основе использования явления магнитного резонанса атомных ядер.

Л 1 t02.)J.,

. 4 Фиг. 2