Способ измерения напряженности низкочастотного магнитного поля Советский патент 1984 года по МПК G01R33/02 

ОО VI

сл

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ НИЗКОЧАСТОТНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, включающий введение в измеряемое магнитное поле магнитомодуляционного преобразователя и регистрадию его ЭДС индукдии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, электродвижущую силу индукдии магнитомодуляционного преобразователя корректируют электродвижущей силой индукдии индукционного преобразователя, введенного в измеряемое магнитное поле. 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что переменную составляющую магнитной проницаемости магнитомодуляционного преобразователя изменяют по синусоидальному закону. 3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что коэффициенты преобразования магнитомодуляционного и индукционного преобразова-Р 9 телей устанавливают равными по часто(Л те переменной составляющей магнитной проницаемости магнитомодуляционного преобразователя.

О ODc и)п

Фиг.1

Изобретение относится к способам измерения магнитных полей и предназначено для использования в геофизи™ ке, геологии, биологии, радиотехнике,

Известен способ измерения напряженности переменного магнитного поля, включающий введение в измеряемое магнитное поле индукционного преобразователя с измерительной обмоткой и pe-jQ гистрацию его ЭДС индукции Щ.

Недостатками этого способа являются коэффициент преобразования и точность в низкочастотном диапазоне. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения напряженности низкочастотного магнитного поля, включающий вве дение в измеряемое магнитное поле ,магнитомодуляционного преобразователя и регистрацию ,его ЭДС индукции 2 Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная из мерением кроме полезного низкочастот ного сигнала также и помех на частотах близких к частотам гармонических составляющих магнитной проницаемости магнитомодуляционного преобразователя . Целью изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения напряженности низкочастотного магнитного поля, включающему введение в измеряемое магнитное поле магнитомодуляционного преобразователя и регистрацию его ЭДС индукции, последнюю корректируют ЭДС индзасции индукционного преобразователя, введенного в измеряемое магнитное поле. При этом переменную составляющую магнитной проницаемости магнитомодуляционного преобразователя изменяют по синусоидальному закону, ,а коэффициенты преобразования магнитомодуляционного и индз кционного преобразова телей устанавливают равными по часто те переменной составляющей магнитной проницаемости магнитомодуляционного преобразователя, На фиг, 1 изображены одна из пере менных состаио яющих Не (на частоте Хд)(Й, 6, iO(,,mait) измеряемого и одна из составляющих Нп (на частоте и) iOn (s)) помехи магнитного поля; на фиг, 2 - частотный спектр ЭДС индукции магнитомодуляционного преобразо.вателя, несущей информацию об измеряемом поле; на фиг, 3 схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство состоит из магнитомодуляционного преобразователя 1, индукционного преобразователя 2, вторичного преобразователя 3, генератора 4 тока возбуждения и источника 5 подмагничивания,

Магнитомодуляционный преобразователь 1 содержит ферромагнитные по- . лустержни 6 с приемными обмотками 7. Полустержни 6 соединены между собой модулятором 8 с обмоткой 9 возбужде- , ния, подключенной к генератору 4. Действующая 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 подмагничивания 12, подключенной к источнику. 5 подмагничивания. Необходимая величина действуюп1сй магнитной проницаемости ферромагнитного стержня 10 устанавливается пос тоянным током от источника 5 подмагничивания. Вторичный преобразователь 3 содержит частотно-избирательные устройства 13 и 14 и вычислительное устройство 15, Способ реализуется следующим образом. В магнитное поле напряженностью со }i Ho- -HcSin(()2.HnmSi KMt f h lfTi-1-. где (f , tpi уу - фазы частотный составляющих напряженности измеряемого магнитного поля и помехи., вводим магнитомодуляционный преобразователь 1 и индукционный преобразователь 2. Током возбуждения в обмотке 9 модулируем действующую магнитную проницаемость полустержней 6 в общем случае по закону У .Л12.,ад5,2HK)et; - среднее значение проницаегде емости; tiD - основная частота тока возбуждения в обмотке 9, и током в обмотке 12 подмагничивания устанавливаем действующую магнитную проницаемость ферромагнитного стержня 10 равную jJ(,-3 , Затем регистриру3ем ЭДС индукции магнитомодуляциснно го преобразователя I -S.W, и ЭДС индукции индукционного преобразователя 2 где S,, S, поперечные сечения пол стержней 6 и ферромагнитного стержня 10; W,, W, количество витков приемных обмоток 7 и 11; индукгдая в полустержнях 6; индукция в ферромагнит ном стержне 10 и„ 4jT.10 гн/м. ЭДС индукции магнитомодуляционно го преобразователя 1 представляет собой сложный сигнал, спектр которо го содержит суммарные и разностные составляющие гармоник частот (изменения магнитной проницаемости ферро магнитных полустержней 6 и частот (й и ( магнитного поля) . ЭДС индук ции магнитного преобразователя 2 со держит составляющие только на часто 1тах (й и (s)f| магнитного поля. Частотно-избирательными устройст вами 13 и 14 выделяем из ЭДС синфазные частотные составляющие в полосе частот (2 ode t («-Чтд), где &):MOIV максимальная частота измеряемого ма нитного поля. Следовательно, из общего спектра помехи М). 1ач вьщеляются только составляющие (2п1яЭа ьМстдч ) пр , 2, 3, ... . Вычислительное устройство 15 реа лизует выражение и в, + , J Ь МФ 2 К, ia 5 ffc Д индукции на выходе частотно-избирательных устройств 13, 14. Выходной сигнал устройства 15 не сет информацию о постоянной HO и 574 переменной Н составляющих измеряемого магнитного поля. Так же как и способом-прототипом устройством, реализующим способ, регистрируется помеха на частотах иОп(2оа)в + (( ПР 2, 3, 4, ... , но с чувствительностью к помехам ня частотах (О,С (2а5в toOtrriQ); ) в 2 Иб/ое;с.т1оч раз меньше. При этом выходной сигнал преобразователя не содержит сое тавляющих, зависящих от помех, при +JJ-,cos 2(2)et. Дополнительное выполнение условия равенства коэффициентов преобразования магнитомодуляционного и индукционного преобразователей на частоте 2у& упрощает заключительную операцию корректирования ЭДС индукции магнитомодуляционного преобразователя. Коррекция осуществляется по выражению и е - ejc , при этом упрощается аппаратурная реализа1-1ия способа выполнением вторичного преобразователя 3 только в виде одного частотно-избирательного устройства, к входу которого подключены соединенные последовательно-встречно выходные обмотки преобразователей 1 и 2. Испытания показали, что способ измерения напряженности низкочастотного магнитного поля при вообще периодическом изменении магнитной проницаемости полустержней 6 при воздействии помехи на частоте 2ад повышает точность измерения напряженности магнитного поля в сравнении с прототипом в «15 раз. Экономический эффект от применения предлагаемого способа измерения напряженности, низкочастотного магнитного поля достигается за счет повышения эксплуатационных характерис;тик магнитометра, в котором использован способ. Магнитометр совместно с другими устройствами работает в комплексе измерения электромагнитных полей, поэтому рассчитать экономичес- кий эффект, рриходящий на долю предложенного способа измерения постоянного и низкочастотного магнитно i о поля, не представляется возможным. О Zcag-Mc1(х)+(я)с

Фиг,2 (e)g-(x)fj Vft)-ftc oag+c e t(agi-(t)n