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

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике , в частности предназначено, для .измерений постоянной и низкочастотной переменной магнитной индукции, и может быть использовано в геофизике, приборостроении, электро- и радиотехнике, машиностроении и других областях .народного хозяйства,. .

- Цель изобретения - повьшение точности измерений за счет обеспечения необходимого фазового сдвига между напряжением возбуждения и опорным напряжением.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения магнитной индукции; на фиг. 2,- эпюры напряжений генератора возбуждения.

Устройство содержит задающий генератор 1, второй делитель 2 частоты на два, к прямому выходу которого подключен первый делитель 3 частоты, состоящий из двух послед вательно соединенных делителей 4 и 5 частоты на два, а к инверсному первьй вход первого блока 6 совпадений и вход синхронизации Э -триггера 7. Второй вход-первого блока 6 совпадений подключен к точке деления на два первого делителя 3 частоты. Выход первого блока 6 совпадения через инвертор 8 подключен к первому входу второго блока 9 совпадений, второй вход которого подключен одновременно к D -входу и Q -выходу (информационному входу и инверсному выходу D -триггера 7. Вькод второго -блока 9 совпадений подключен к R -входу (установочному) D -триггера 7. С выхода первог делителя 3 через усилитель 10 мощности возбуждение подается на вход ферромодуляционного преобразователя 11 и затем на вход резонансного усилителя 12. С выхода резонансного усилителя 12 на пряжение второй гармоники поступает на вход фазочувствительного детектора 13, на другой вход которого поступает напряжение с Q -выхода J) -триггера 7. Выход фазочувствительного детектора подключен к входу регистрирующего прибора 14.

Устройство для измерения магнитной индукции работает следующим образом.

Переменное напряжение U, (фиг. 2а)задающего генератора 1

03892

через второй делитель 2 частоты на два подается на вход первого делителя частоты 3. Делители 2, 4, 5 частоты на два вырабатьшают напряжения и , и, и и соответствен-. но (фиг. 26, в, г). В результате частота выходного напряжения }

первого делителя 3 частоты в 8 раз меньше, чем частота (J задающего

0 генератора 1. Выходное напряжение 1)4 делителя 3 частоты через усилитель 10 мощности поступает на вход ферромодуляционного преобразователя 11 и возбуждает его. На второй вход преобразователя 11 поступает сигнал измеряемой индикации. Выход усилителя. 10 мощности является выходом генератора возбуждения. Резонансный усилитель 12 выделяет

0 напряжение второй гармоники ферромодуляционного преобразователя 11, усиливает его. Это напряжение 0. поступает на сигнальный .вход фазочувствительного детектора 13. На

5 другой вход фазочувствительного де. тектора 13 поступает опорное напряжение Ug , фазовьй сдвиг которого по отношению к полезному сигналу Ug должен быть неизменен,а также

0 равен нулю, например при положитёлы ной полярности измеряемой магнитной

индукции В.

Учитывая, что выходное напряжение второй гармоники ферромодуляцион5 ного преобразователя 11 сдвинуто на угол 1i/2 по отношению к напряжению возбуждения, для обеспечения фазового сдвига между двумя входными напряжениями фазочувствительного 0 детектора U(j и Uc, равного нулю, опорное напряжение Uo должно быть

о

сдвинуто относительно напряжения возбуждения на угол /2, т.е. сдвинуто по отношению к напряжению

5 и на угол if/2. Это осуществляется использованием инверсного цапряжения и5 (фиг. 2д) второго делителя 2 частоты, т.е. напряжения инверсного по отношению к напряжеQ нию Uj , Но частота напряжений (J вдвое больше, чем частота гголезного сигнала Un , и поэтому напряжение и 5 подается на вход фазочувствительного детектора 13 через I) -триг5 гер 7, который тайже выполняет функцию делителя частоты на два.

Использование вместо D -триггера счетного триггвра или другого делителя частоты на два, не имею щего установочных входов, не представляется возможным. Это связано с тем, что в моменты включения питания обычный делитель частоты на два (счетньм триггер) может находить ся в любом из двух состояний, т.е. на прямом выходе возможно.либо наличие положительного напряжения (так называемой единицы), либо наличие единицы на инверсном выходе. С точки зрения работы делите 1я частоть1 эта двухзначность нача ного состояния значения не имеет, но в средствах измерений с ФШ это приводит к тому, что опорное напряжение Do и напряжение полезного си нала Uq на входах фазочувствитепьного детектора находятся либо в фазе (фазовый сдвиг равен нулю), либо в противофазе (фазовьй -сдвиг равен ). Это обстоятельство приводит,, в свою очередь, к двухзначности обратной связи и к полному нарушению работоспособности автокомпенсационных средств измерений, так как при одном из начальных состояни возможно наличие положительной обратной связи вместо отрицательной. Привязка фазы опорного напряжения Оо к напряжению полезного сигнала (J осуществляется благодаря исполь зованию D -триггера 7 в качестве делителя частоты, первого блока 6 совпадений, инвертора 8 и второго блока 9 совпадений, включенных ука занным на фиг. 1 образом. Привязка фазы опорного напряжения осуществляется установкой .начального состояния 33 -триггера 7, с помощ S. 1 jn.f fi.fl. « , . . ь.«. - -i-у ВЫХОДНОГО сигнала (J блока 9 совпадений, на один вход которого подается напряжение импульсной формы ,. 1 9 ,- (фиг. 2е) . Причем необходимо, чтобы длительность импульса этого напряжения была равна полупериоду напряжения О 2 , период равен периоду напряжения U, Это осуществляt-iJ - -г ется использованием первого блока о совпадений и инвертора 8. На один вход первого блока 6 совпадений подается найряжение (Jj- с инверсного выхода второго делителя 2 частоты на два, на другой вход-напряжение U, с выхода делителя 4 частоты. Выходное напряжение блока 6 совпадений инвертируется инвертором 8 и при нимает вид, изображенный на фиг. 2енапряжение Ug,. Установка начального состояния. D -триггера 7 нужна только в том случае, если фаза его выходного . сигнала противоположна требуемо.й; поэтому управляющий сигнал на установочном входе -триггера 7 появляется только в зависимости от его начального состояния. -Это достигается тем, что управляющий сигнал ется тем, что управляющий сигнал на .установочный вход 1 -триггера на .установочный вход -триггера подается с выхода второго блока 9 совпадений, на один из входов IJOTOрого подается напряжение с выхода .инвертора 8, а на другой вход I напряжение с .инверсного выхода D -триггера 7. В том случае, если фаза выходного напряжения Од 3) -триггера 7 не соответствует требуемой (фиг. 2ж) , то на его установочньпЧ чфи1-. ж/, nj п вход подается короткий импульс О к .(фиг. 2з), который устанавливает требуемое состоя«ие Б -триггера (фиг. 2и). В том случае, если фаза , . и f выходного напряжения Ug (фиг. 2к) D -триггера соответствует требуемой, то на его установочный вход подается постоянное напряжение (фиг. 2д).

Фиг.2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, состоящее из генератора возбуждения, содержащего задающий генератор и первьй делитель частоты, и последовательно соединенных ферромодуляционного преобразователя, резонансного усилителя, фазочувствительнаго детектора, регистрирующего прибора, причем один выход генератора возбуждения подключен к. входу ферромодуляционного преобра;зователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно введены второй делитель частоты на два, два блока совпадений, инвертор и D -триггер, а первьй делитель частоты состоит из двзос последовательно включенных делителей частоты на два, при этом вход второго делителя частоты на два подключен к выходу задающего генератора, прямой выход второго делителя частоты подключен к входу первого делителя частоты, а инверсный - к первому входу первого блока совпадений и входу синхронизации Д) -триггера, второй вход первого блока совпадений подS6 ключен к точке деления на два первого делителя частоты, выход первого сл блока совпадений через инвертор подключен к первому входу второго блока совпадений, второй вход которого подключен к информационному входу и инверсному выходу D -триггеров, выход второго блока совпадений подключен к R -входу D. -триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом фазочувствительного со детектора. 00 со