Микровеберметр Советский патент 1985 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к Измерител ной технике и презназначено для изме рения магнитного потока импульсноиндукционным методом, в частности пр проведении автоматизированного контр ля характеристик постоянных магнитов Целью изобретения является повышение точности измерений путем сниже ния влияния внешних магнитных полей на результаты измерений.. Снижение влияния внешних магнитных полей обеспечивается при помощи задания фиксированного времени интегрирования, кратного периоду помехи, сигнала измерительной катушки и компенсации сигнала помехи при интегрировании опорного напряжения. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Микровеберметр содержит измерительную катушку 1, интегратор 2, состоящий из резистора 3, операционного усилителя 4, конденсатора 5, первого ключа 6, корректирующий зап минающий усилитель 7, компаратор 8, пороговый элемент 9, элемент 10 задержки, элемент И-НЕ 11, отсчетный блок 12, содержащий генератор 13 тактовых импульсов, элемент 14 совп дения и счетчик 15 импульсов с инди кацией, триггер 16, генератор 17 опорного напряжения, дифференциальный источник 18 тока, второй ключ 1 Измерительная катушка 1 подключена к первому входу интегратора 2, содержащего входной резистор 3 и опе рационный усилитель 4 с конденсатором 5 в цепи обратной связи, выход интегратора 2 связан с входом компаратора 8 и входом ключа 6, последова тельно соединенного с корректирующим запоминающим усилителем 7, выход которого подключен к второму входу опе рационного усилителя 4. Отсчетньй блок 12 состоит из соединенных после довательно генератора 13 тактовых им пульсов, элемента 14 совпадения, сче чика 15 импульсов с индикацией. Выход отсчетного блока 12 связан со счетным входом триггера 16, выход триггера 16 подключен к управляющему входу ключа 19 и второму входу элемента И-НЕ 11, первый вход которо го связан с выходом компаратора 8, а выход - с вторым входом элемента 14 совпадения, первый вход которого соединен с выходом элемента 10 задержки и управляющим входом ключа 6. Вход порогового элемента 9 подключен к первому входу интегратора 2 и второму входу дифферен1щального источника 18 тока, первый вход которого соединен с генератором 17 опорного напряжения, а выход через ключ 19 подключен к второму входу интегратора 2. Выход порогового элемента 9 связан с входом элемента 10 задержки и входами установки нуля счетчика 15 импульсов с индикацией и триггера 16. Микровеберметр работает следующим образом. Изменение магнитного потока в измерительной катушке 1, вызванное, например, прохождением через зазор ее магнитопровода (не показан) постоян,ного магнита приводит к возникновению ЭДС, равной величине. величина потокосцепления текущее время. Форма напряжения на зажимах измерительной катушки 1 показана на фиг. 2,а. Первый импульс с выхода измерительной катушки 1 приводит к срабатыванию порогового элемента 9, который запускает элемент 10 задержки и производит сброс счетчика 15 импульсов с индикацией и триггера 16. Выходные сигналы порогового элемента 9 и элемента 10 задержки показаны соответственно на фиг. 2б,в. Импульс с выхода элемента 10 задержки закрывает элемент 14 совпадения отсчетного блока 12 и открывает ключ 6, подключая вход корректирующего запоминающего усилителя 7 к выходу интегратора 2. Импульс на выходе элемента 10 задержки заканчивается через интервал времени после обратного опрокидывания порогового элемента 9. Эта временная задержка необходима для компенсации дрейфа выходного напряжения интегратора 2 после окончания первого импульса с выхода измерительной катушки 1. После окончания выходного импульса элемента 10 задержки закрывается ключ 6, фиксируя величину тока на выходе корректирующего запоминающего усилителя 7, одновременно открывается элемент 14 совпадения и на вход счетчика 15 импульсов с индикацией начинают поступать импульсы с 31 выхода генератора 13 тактовых импульсов . С этого момента начинается процес измерения. На вход интегратора 2 поступает сумма полезного сигнала efi) и сигнала помехи е„(), который возни кает из-за воздействия на измеритель ную катушку 1 внешних магнитных полей. Интервал времени-t, интегрирования определяется временем заполнения счетчика 15 импульсов с индикацией , Ч-мт, где N - емкость счетчика 15 импульсо с индикацией; Т - период выходных импульсов генератора 17 тактовых им пульсов . Напряжение U(ii) на выходе интегратора 2 в момент времениt(фиг.2д) равно tu t,. J(tи)(t)e/ьje C)o(i , (1) о о где RC - постоянная времени интегратора 2. Если величина ij, задается кра тной периоду помехи.ej,(t) путем соответствующего выбора величин.N и i , и значение интеграла| en{tld-t можно считать равным нулю. Следовательно, можно считать о Таким образом, при правильном выборе величина t , U(t) не будет зависеть от напряжения помехe Ci). При переполнении счетчика 15 импульсов с индикацией на его выходе формируется импульс, вызывающий опро кидывание триггера 16, сигнал с его выхода открывает ключ 19, который подключает выход дифференциального источника 18 тока к второму (токовому) входу интегратора 2. Дифференциальньм источник 18 тока осуществля ет преобразование входных напряжений 64 в выходной TOKjj i в соответствии с выражением где UQ - величина опорного напряжения генератора 17 опорного напряжения ; ЕВД - ЭДС измерительной катушки. 1j R - величина сопротивления резистора 3. Результирующий входной ток Jj, операционного усилителя 4 равен Ъл к выкили с учетом вьфажеиия (3) п Таким образок, входной ток операционного усилителя и в этом случае не зависит от напряжения помех, создаваемых внешними магнитными полями. В интервале времени t - -t (фиг,2) выходное напряжение интегратора 2 изменяется линейно до тех пор, пока не достигнет нулевого значения. В момент времени i сработает компаратор 8 (фиг. 2,е), на выходе элемента И-НЕ 11 установится потенциал логического нуля, а элемент 14 совпадения закроется и в счетчике 15 импульсов с индикацией зафиксируется число .fi , равное ли с учетом вьгражения (2) Л7- изменение потокосцепления в измерительной катушке 1. Таким образом, предлагаемый микроеберметр обеспечивает повьш1ение точости измерения за счет снижения влиния помех путем задания фиксированого значения времени интегрирования, ратного периоду помехи, и компенсаии напряжения помех с помощью диффеенциального источника тока при инегрировании опорного напряжения t/j .

У

.1

МИКРОВЕБЕРЖТР, Содержащий измерительную катушку, подключенную к первому входу интегратора, состоящего из операционного усилителя с резистором на входе и конденсатором в цепи обратной связи, корректирующий запоминающий усилитель, вход которого через ключ соединен с выходом, а выход - с вторым входом интегратора, компаратор, подключенньй к выходу интегратора, генератор опорного напряжения и отсчетный блок, выполненньй в виде цифрового измерителя временных интервалов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем снижения влияния внешних магнитных полей, в него введены пороговый элемент, элемент задержки, элемент И-НЕ, второй ключ, триггер и дифференциальный источник тока, первый вход которого подключен к выходу генератора опорного напряжения, а второй вход - к первому входу интегратора и входу порогового элемента, выход которого соединен с входом элемента задержки, входом сброса триггера и входом сброса отсчетного блока, первый вход которого связан с выходом элемента задержки и управляющим входом первого (О ключа, второй вход отсчетного блока соединен с выходом элемента И-НЕ, перс вый вход которого соединен с выходом компаратора, а второй вход - с выходом триггера и управляющим входом второго ключа, включенного между выходом дифференциального источника 00 тока и вторым входом интегратора, счетный вход триггера связан с выходом отсчетного блока. Оч

III 1

,ZX