Цифровой магнитостатический измеритель магнитной индукции Советский патент 1985 года по МПК G01R33/00 

11 Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для использования в аппаратуре, применяемой при исследовании магнитного поля Земли и планет. Цель изобретения - повьшение стабильности и точности. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит магнитостатический чувствительный элемент 1, помещенный в геометрическом центре первой 2 и второй 3 катушек обратной связи, частотный нуль-орган 4, реверсивный счетчик 5, к которому, подключен широтно-импульсный модулятор 6, соединенный выходом с управляющим входом коммутатора 7 тока, преобразователь 8 напряжение-ток, подключенный к выходу преобразователя 9 код-аналог, управляющие входы преобразователей 8 и. 9 подключены к выходам переключателя 10. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии магнитостати ческий чувствительный элемент 1 занимает нулевое положение и сигнал на его выходе отсутствует.Как следствие этого,, на выходах частотного нуль-ор гана 4 не формируются импульсы счета и в реверсивном счетчике 5 фиксирует ся постоянное значение кода. Широтно импульсный модулятор 6, подключенный к выходам реверсивного счетчика 5, формирует импульсы с периодом Т, длительность которых с определяется значением кода, записанного в реверсивном счетчике 5. Выходной сигнал широтно-импульсного модулятора 6 управляет коммутатором 7 тока таким образом, что ток Тс выхода преобразователя напряжение-ток 8 в течение вре мени с протекает через первую катушку 2 обратной связи, а в остальную часть периода, равную (Т-ь), через вторую катушку 3 обратной связи, включенную встречно но отношению к первой. Если катушки 2 и 3 обратной связи имеют равные коэффициенты преобразования К ртокаХо в значение магнитной индукции В, то среднее значение магнитной индукции Формируемое катушками 2 и 3 обратной свя

зи в объеме магнитостатического чувствительного элемента 1 , определяется из выражения:

на, где среднее значение магнитной индукции ВррВ объеме магнитостатического чувствительного элемента 1 близ-. 172 / А р пр о Т 1 пр1о%--у-) Исходное состояние устройства сохраняется до тех пор, пока среднее значение магнитной индукции Вер уравновешивает значение измеряемой магнитной индукции в объеме магнитоста тического чувствительного элемента I. ° нарушение равновесия вследствие, изменения измеряемой магнитной индукдни вызывает появление сигнала на выходе магнитостатического чувствительного элемента 1, что, в свою очередь, приводит к появления импульсов счета на выходах частотного нуль-органа 4 и изменению значения кода в реверсивном счетчике 5. Этот процесс продолжается до достижения нового состояния равновесия. Анализ выражения (1) позволяет сделать следующие выводы. 1. Среднее значение магнитной индукдии В,., в объеме магнитостатического чувствительного элемента 1 может принимать как положительные (при Oi-D -5- ), так и отрицательные (при - : т) значения, проходя через нулевое значение при « -5 2.Величина ступени изменения магнитной индукции обратной связи определяется числом разрядов реверсивного счетчика 3 и значением тока I на выходе преобразователя 8 напряжениеток, А она, в свою очередь, определяет цену деления младшего разряда цифрового отсчета магнитной индукции. 3.Точность преобразования значения кода реверсивного счетчика 5 в значение магнитной индукции В, в объеме магнитостатического чувствительного, элемента 1 определяется лишь точностью работы широтно-импульсного модулятора 6, а он может быть сделан сколь угодно точным путем использования цифровых методов модуляции (например, с использованием дополнительного счетчика). 4.Повьш1ение стабильности работы устройства достигается за счет того, что при регистрации стационарных процессов изменения геомагнитного поля работа устройства происходит вблизи середины его измерительного диапазо3I 1

ко к нулю. Таким образом, близка к нулю и абсолютная нестабильность Вер за счет нестабильности 1о и прУстройство допускает простое регулирование цены деления младшего раз

.ряда цифрового отсчета магнитной индукции путем изменения значения тока

Jj на выходе преобразователя 8 напряжение-ток. Это достигается за счет включения на входе преобразователя 8 напряжение-ток преобразователя 9 коданалог, управляемого переключателя 10 цены деления цифрового отсчета. Одновременно с изменением цены деления производится изменение крутизны преобразования частотного нуль-органа 4, чтобы общий коэффициент преобразовя174

имя элементов устройства оставался неизменным.

Устройство обладает меньшей настабильностью, которая в основном определяется нестабильностью Тока 1, формируемого преобразователем напряжение-ток, и может быть сделана пренебрежимо малой рациональным выбором преобразователя. Преобразование кода

реверсивного счетчика в значение магнитной индукции, основанное на промежуточном преобразовании кода в широтмо-ИМПУЛЬСНЫЙ модулированный сигнал, позволило исключить погрешности преобразователя код-аналог, как погрешность нелинейности и погрешность, обусловленную различием весовых резисторов преобразователя, и повысить точность устройства.

ЦИФРОВОЙ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ, содержащий последовательно соединенные магнитостатический чувствительный элемент, частотный нуль-орган и реверсивный счетчик, а также преобра зователь код-аналог и первую катушку обратной связи, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и точности измерения, в него введены вторая катушка обратной связи, широтно-импульсный модулятор, преобразователь напряженне-ток, переключатель и коммутатор тока, управляющий вход которого соединен с выходом широтно-импульсного модулятора, подключенного к реверсивному счетчику, сигнальный вход соединен с выходом преобразователя напряжение-ток, подключенного к выходу преобразователя код-аналог, а выходы соединены с первой и второй катушками обратной связи, включенны(Л ми встречно относительно один другого, причем управляющие входы преобс разователя код-аналог и частотного § нуль-органа подключены к выходу переключателя . ;0 4J