Устройство для компенсации вариаций магнитной индукции Советский патент 1985 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для компенсации вариаций магнитной индукции в составе образцовых средств измерений, предназначенных для поверки приборов и мер магнитной индзпсции.

Иявестно устройство для компенсации вариаций магнитной индукции, содержащее рабочую катушку магнитной индукции, фазовьй детектор, квантовый преобразователь с усилителем, опорный генератор, катушку обратной связи til.

Недостатком этого устройства является невозможность осуществления компенсации вариаций по трем компонентам магнитной индукции и низкая точность компенсации вариаций, обусловленная влиянием ортогональных компонентов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для компенсации вариаций магнитной индукции, которое содержит рабочую катушку магнитной индукции, после довательно соединенные квантовый преобразователь, усилитель и фазовьй детектор, опорньй генератор, катушку обратной связи. Рабочая катушка магнитной индукции соединена последовательно с катушкой обратной связи и выходом фазового детектора, на один (ИЗ входов которого подключен кванто.вьй преобразователь с усилителем,а другой вход фазового детектора соединен с опорньм генераторомС21.

Недостатком этого устройства является низкая точность, так как не учитывается пространственное положение вектора магнитной индукции.

Целью изобретения является повыше ние точно-сти создания эталонного магнитного поля за счет компенсации вариаций поперечнь х компонент магнитной индукции.

Цель достигается тем, что устройсво для компенсации вариаций магнитной индукции, содержащее рабочую катушку магнитной индукции, последовательно соединенные квантовый преоб1разователь усилитель и фазовьй детектор, опорньй генератор, катушку обратной связи,дополнительно снабжено электронными ключами, трехкомпонентной катушкой компенсации, запоминающими блоками, последовательlio соединенными времязадающим генератором, кольцевым счетчиком и логическими элементами ИЛИ, источником токов компенсации, делителем с переменным коэффициентом деления и резистором, а рабочая катушка магнитной индукции и катушка обратной связи снабжены двумя ортогонально расположенными аналогичными катушками, резистор через последовательно соединенные электронные ключи и запоминающие блоки соединен с входами рабочей катушки магнитной индукции и одновременно через обмотки катушек обратной связи с выходами соответствующих электронных ключей, первые входы которых соединены с вьпсодом фазового детектора, второй вход последнего через делитель с переменным коэффициентом деления соединен с опорным генератором, обмотки трехкомпо- . нентной катушки компенсации через свои электронные ключи соединены с выходами источника токов компенсации, при этом вторые входы электронных ключей трехкомпонентной рабочей катушки и электронных ключей катушки обратной связа соединены с соответствующими выходами кольцевого счетчика, а вторые входы электронных ключей катушки компенсации соединены с соответствующими выходами логических элементов ИЛИ, выход первого из которых соединен с вторым входом делителя с переменным коэффициентом деления, при этом магнитные оси обмоток соответствующих компонент par бочей катушки, катушки компенсации и катушки обратной связи параллельны ,

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство для компенсации вариаций магнитной индукции содержит рабочую катушку 1 магнитной индук|дии, фазовьй детектор 2, квантовьй преобразователь 3 с усилителем 4, катушку 5 обратной связи, трехкомпонентную катушку компенсации 6, три электронных ключа 7-1-7-3 катушки компенсации, три электронных ключа 8-1-8-3 катушки 5 обратной связи, три электронных ключа 9-1-9-3 рабочей катушки 1, три запоминающих блока 10-1-10-3, три логических элемента ИЛИ ll-l-ll-S кольцевой счетчик 12, времязадающий генератор 13, источник токов компенсации 14, делитель 15 с переменным коэффициентом деления, резистор 16, опорный генератор 17, при этом рабочая катушка 1 магнитной индукции и катушка 5 обратной связи выполнены трехкомпонентньми, Трехкомпонентная катушка компенсации 6 подключена к источнику токов компенсации 14 через электронные ключи 7-1-7-3. Управляющие входы ключей 7-1-7-3 соединены с выходом соответствующих логических элементов ИЛИ 11-1-11-3. Входы логических элементов 11-1-11-3 подключены к выхода кольцевого счетчика 12, вход которого соединен с времязадающим генера тором 13. Параллельно к выходам коль цевого счетчика 12 подключены соответствующие входы электронных ключей 8-1-8-3 катушки обратной связи 5 Электронные ключи 8-1-8-3 соединяют выход фазового детектора 2 с тремя обмотками катушек обратной связи 5 и последовательно соединенными с ними резистором 16. Резистор 16 через соответствующие электронные ключи 9-1-9-3 рабочей катушки 1 и запом нающие блоки 10-1-10-3 соединен с тремя обмотками рабочей катушки 1. К одноьз из входов фазового детектора 2 подключен выход квантового преобразователя 3 с усилителем 4, а к другЬму входу через делитель 15 с переменным коэффициентом деления подключен опорньй генератор 17. Управляющий вход делителя 15 с пере.менным коэффициентом деления соедине с выходом логического элемента ИЛИ 11-1. Устройство для компенсации вариаций магнитной индукции работает еледующим образом. Обмотки, сортветствунщие компонен там магнитной индукции трехкомпонент ной катушки компенсации 6, поочередно отключаются от источника токов компенсации 14 посредством трех электронных ключей 7-1-7-3, управляемых через логические элементы ИЛИ 11-1-11-3 кольцевым счетчиком 1 меняющим состояния под действием импульсов времязадающего генератора 13 Одновременно с помощью трех ключей 8-1-8-3, управляемых от кольцевого

счетчика 12, выход фазового детектора 2 подключается к одной из обмоток .катушки обратной связи 5, которые соединены с резистором 16. Напряжение с резистора 16, пропорциональное приСо своим запоминающим блоком К резистору 16, отключается от последнего. Третья компонента рабочей катушки 1 остается подключенной к своему запоминающему блоку. Все остальные ращению одной из компонент магнитной ;индукции, поступает через один из ключей 9-1-9-3 на соответствующие запоминающие блоки 10-11-10-3. Рабочая катушка 1 магнитной индукции преобразует выходное напряжение запоминаклцих блоков 10-1-10-3 в магнитную индукцию, равную и противопо-г ложно-направленную приращениям (ваРиациям) компонент магнитной индукВ любой момент времени устройство для компенсации вариаций магнитной индукции находится в одном из трех устойчивых состояний, смена которых определяется частотой времязадающего генератора 13. Б любом устойчивом состоянии одновременно включены: две компоненты катушки компенсации 6 - к источнику токов компенсации 14, ортогональная им компонента катушки обратной связи 5 - к выходу фазового детектора 2j параллельно ей ориентированная компонента рабочей катушки 1 магнитной индукции, вместе со своим запоминающим блоком .- к резисто ру 16. Остальные две компоненты рабочей катушки 1 магнитной индукции со своими запоминающими блоками отключены отрезистора 16. Все остальные компоненты катушек отключены. При переходе к следуютдему устойчивому состоянию одна из включенных ранее компонент катушки компенсации 6 отключается, а ранее выключенная компонента катушки компенсации 6 подключается к источнику тока компенсации 14. Одновременно, вместо ранее включенных компонент катушки обратной связи 5 и рабочей катушки 1 магнитной индукции со своим запоминающим блоком, подключаются одноименные компоненты катушки, ориентированные перпендикулярно вновь образованной паре компонент катушек компенсации 6. При этом компонента рабочей катушки 1 подключается к резистору 16 вместе со своим запоминающим блоком. Компонента рабочей катушки 1, подключенная в предьщущем устойчивом состоянии вместе компоненты катушек отключены. Далее процесс повторяется. В результате рассмотренной после довательности включения и отключения компонент катушек в каждом устойчивом состоянии в объеме квантового первичного преобразователя 3 нескомпенсированной оказьшается тол ко составляницая магнитной индукции, соответствувлцая направлению ориентации компоненты катушки обратной связи 5, подключенной в данный моме к выхсяу фазового детектора 2. Ток S цепи обмотки этой катушки, пропорциональный вариациям нескомпенсированной составляющей магнитной и дукции, протекает по резистору 16. Напряжение с резистора 16 подается через ключи 9-1-9-3 и запоминающие блоки 10-1-10-3 на компоненту рабочей катушки 1 магнитной индукции, также ориентированную вдоль нескомпенсированной составляющей магнитно индукции. Рабочая катушка 1 магнитной индукции преобразует выходное н пряжения запоминающего блока 10-1-10в магнитную индукцию равную и противоположно направленную приращению значения данной составляющей. После отключения соответствующего запоминающего б,лока от резистора 16, оно поддерживает с помощью рабочей катушки 1 магнитной индукции (в ее рабочем объеме) установленньй уровень данной составляющей магнитной индукции в течение еще двух следующих устойчивых состояний - до очередного его подключений к резистору 16. Компенсация вариаций остальных двух составляющих происходит аналогично . I Недостатками прототипа является невозможность компенсации магнитной индукции по трем составляющим, что не позволяет использовать его для поверки трехкомпонентных приборов и низкая точность 0,01%. Применение предлагаемого устройства в составе поверочной установки для приборов и мер магнитной индукции позволит использовать ее для поверки трехкомпонентных приборов, что расширит, функциональные возможности установки. Применение устройства в составе поверочной установки для приборов и мер магнитной индукции позволит повысить точность воспроизведения магнитной индукции в области слабых магнитных полей (меньше 10 Т) в среднем в 20 раз по сравнению с прототипом..

иш

I 1 I I т f i I t . t

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ВАРИАЦИЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержащее, рабочую катушку магнитной индукции, последовательно соединенные квантовьй преобразователь, усилитель и фазовый детектор, опорный генератор, катушку обратной связи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности создания эталонного магнитного поля , оно дополнительно снабжено электронными ключами, трехкомпонентной катушкой компенсации, запоминающими блоками, последовательно соединенными времязадающим генератором, кольцевым счетчиком и логическими злемен,тами ИЛИ, источником токов компенсации, делителем с переменным коэффициентом деления и резистором, а рабочая катушка магнитной индукции и катушка обратной связи снабжены двумя ортогонально расположенными аналогичными катушками, резистор через последовательно соединенные электронные ключи и запоминающие блоки соединен с входами рабочей катушки магнитной индукции и одновременно через обмотки катушек обратной связи с выходами соответствующих электронных ключей, первые входы которых соединены с выходом фазового детектора, второй вход последнего через делитель с переменным коэффициентом деления соединен с опорным генератором, обмотки трехкомпонент«о ной катушки компенсации через свои (Л электронные ключи соединены с вЪ1ходаг4И источника токов компенсации, при этом вторые входы электронных ключей трехкомпонентной рабочей катушки и электронных клн)чей катушки обратной связи соединены с соответствуюпдами выходами кольцевого . счетчика, а вторые входы электронных ключей катушки компенсации соединены с соответствующими выходами Од логических элементов ИЛИ, выход перво го из которых соединен с вторым входом делителя с переменным коэффициентом деления, при этом магнитные оси обмоток соответствующих компонент рабочей катушки, катушки компенсации и катушки обратной связи параллельны.