Устройство для измерения напряженности магнитного поля Советский патент 1985 года по МПК G01R33/02 

2. Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности измерения внутреннего поля ферромагнитных образцо оно снабжено включенными последовательно-встречно третьей и четвертой компенсирующими катушками с ферромагнитными .сердечниками, вторым регулируемым резистором, вторым дифференциальным усилителем, вторым блоком выборки-хранения, четырех- позиционным переключателем и вычислительным блоком, при этом второй регулируемый резистор подключен параллельно третьей и четвертой компенсирующим катушкам, первый вхо второго дифференциального усилителя подключен к точке соединения третьей и четвертой компенсирующих катушек, а второй - к входу управления второго- регулируемого резистора, первьй вход второго блока выборки - хранения подключен к выходу второго дифференциального усилителя, а выход - к входу вычислительного бло- ка, первые вьшоды первой и третьей компенсирующих катушек, вторые выводы второй и четвертой компенсирующих катушек, вторые входы первого и второго блоков выборки-хранения и второй вход вычислительного блока с выходом первого блока выборки-хранения соединены соответственно через четырехпозиционныйпереключатель.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее Первую и вторую компенси- руювше катушки с ферромагнитными сердечниками включенные последовательно-встречно, соединенный параллельно им первый регулируемый резистор, дифференциальный усилитель, первый вход которого подключен к точке соединения первой и второй компенсирующих катушек, а второй - к входу управления первого регулируемого резистора, и генератор пилообразного напряжения, первый выход которого подключен к второму выводу второй компенсирующей катушки, отличающееся тем, что, с целью повьш1еиия точности измерений, в него введены резистор и пер- вьй блок выборки-хранения, при зтом резистор включен между вторым выS ходом генератора пилообразного на-, пряжения и первым выводом первой компенсирующей катушки, первый вход первого блока выборки-хранения подключен к выходу дифференциального усилителя, а второй - к первому выводу первой компенсирующей катушки. со 00 о

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения напряженности магнитного поля в диапазоне от одного до нескольких тысяч ампер на сан- тиметр.

Цель изобретения - повышение точности измерения напряженности магнитного поля за счет использования в качестве информационного параметра тока в компенсирующих катушках а также повышение точности измерения внутреннего поля ферромагнитных образцов путем устранения влияния на точность измерений конечных размеров преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурноэлектрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 первичный преобразователь.

YcTpofvcTHp для измерения напряженности магнитного поля, содержит первую I и вторую 2 компенсирующие катушки с ферромагнитными сердечниками включенные последовательно-встречно, соединенный параллельно им регулиру«мый резистор 3, дифференциальный усилитель 4, первый вход которого подключен к точке соединения первой 1 и второй 2 компенсирующих катушек, а второй вход к входу управления регулируемого резистора 3 и генератор 5 пилообразного напряжения, первый выход которого подключен к второму

вьшоду второй компенсирующей катутки 2. Кроме него введены резистор 6 и блок 7 выборки-хранения| при этом второй резистор 6 включен между вторым выходом генератора 5 пилообразного напряжения и первым выводом первой компенсирующей катушки 1, первый вход блока 7 выборки- хранения подключен к выходу дифференциального усилителя 4, а второй вход - к первому выводу первой Kotf пенсирующей катушки 1.

Устройство снабжено также включенными последовательно-встречно третьей 8 ичетвертой 9 компенсирующими катушками с ферромагнитными сердечникамиТ вторым регулируемым резистором 10, вторым дифференциальным усилителем И, вторым блоком 12 выборкн-хранения и вычислительнь блоком 13, при этом второй регулируемый резистор 10 подключен параллельно третьей 8 и четвертой 9 компенсирующим катушкам включенным последовательно-встречно, первый вход второго дифференциального усилителя I1 подключен к точке соединения третьей и четвертой компенсир5тощих катушек 8 и 9, а второй вход - к входу управления второго регулируемого резистора 10, первый вход второго блока 2 выборки-хранения подключен к выходу второго дифференциального усилителя 11, а выход - к входу вычислительного

блока 13, первые выводы первой I и третьей 8 компенсирующих катушекj вторые выводы второй 2 и четвёртой компенсирующих катушек торые входы первого 7 и второго 12 блоков выборки-хранения и второй вход вычислительного блока 13 с выходом первого блока 7 выборки-хранения соединены соответственно через четырех- позиционный переключатель 14. Компенсирующие катушки I и 2 и регулируемы резистор 3 соединены по мостовой схе ме 15 (соответственно катушки 8 и 9 и резистор 10 в схему моста 16),

Первичный преобразователь устройства (фиг.2 ) при измерении внутреннего поля ферромагнитного образца 17 содержит компенсирующие катушки 1, 2 8 и 9 ,расположенные Попарно одна над другой, и устанавливается у одной из поверхностей испытуемого образца 17.

Устройство работает следующим образом.

Пилообразные импульсы напряжения с генератора 5 создают в катушках 1 и 2 электрического моста 15 магнитные поля противоположных направлений При зтом в зависимости от полярности измеряемого поля будет пёремагничи- ваться ферромагнитный сердечник в одной из катушек. В момент пвремаг- ничивания во второй диагонали моста 15 появляется сигнальный импульс, из которого дифференциальный усилитель 4 формирует импульсвыборки, поступающий на управляющий вход блока 7 выборки-хранения. На основной вход блока 7 подается напряжение с резистора 6. Если величина подстроечного сопротивления много больше сум марного сопротивления катушек 1 и 2. То напряжение на резисторе 6 прямо пропорционально току в катушках 1 и 2. Это напряжение фиксируется блог ком 7 за время выборки, а потом запоминается ( хранится ) до следующего управляющего импульса. Ток в катушках 1 и 2 в момент появления сигнала с моста 15 характеризует величину компенсирукяцего, а значит и измеряемого поля. Полярность поля определяется на выходе дифференциального усилителя 4.

Компенсирующее п,оле в катушках 1 и 2 Н jf в момент появления сигнального импульса с моста равно: Н К где К - постоянная

катушки; IRIJ и - мгновенные значения тока и напряжения на резисторе 6 в момент компенсации измеряемого магнитного поля; R - величина активного сопротивления резистора 6. Таким образом, напряжение Ujj ,фиксируемое блоком 7, является информативным параметром, непосредственно характеризующим компенсирующее и,

0 соответственно, измеряемое магнитное поле.

При определении внутреннего поля ферромагнитных образцов (тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля на поверхности образ5цов) ошибка, обусловленная конечными размерами преобразователя, может дос,тигать 20% при измерении напряженности поля на расстоянии от поверхности 0,25-0,5 мм. Известно,

0 что на некотором расстоянии от поверхности (до 4-5 мм) значение касательной составляющей магнитного поля изменяется линейно. Таким образом,

5 измерив значенне поля на некоторых заданных расстояниях а и а, от поверхности образца 17, можно экстраполяцией найти значение поля на его поверхности. Если на расстоянии а (фиг.2) значение напряженности поля

0 , а на рассто.янин а - Н, то на поверхности, образца 17 значение поля HO будет:

0)

I - - Н. - Нл I

Н, 4- аДа V

5

Для осуществления операции линейной экстраполяции в предлагаемом устройстве (фиг.Г) с помощью переключателя 14 подключаются первая диагональ второго моста 16, основной

0 вход второго блока I2 выборки-хранения и один из входов вычислительного блока 13. Мост 16, содержащий компенсирующие катушки 8 и 9 с ферро- магнит1и 1ми сердечниками, идентичен

5 мосту 15, причем с помощью катушек I и 2 производится измерение.магнитного поля на расстоянии а от поверхности изделия 17 (фиг.2), а с помощью катушек 8 и 9 - На расстоя0нии л, от той же поверхности. Вычислйтельньй блок 13 выполняет операции, реализующие формулуCl), т.е. выходным параметром устройства является .напряхеиность поля на поверх5ности изделия или его внутреннее поле.

/7

Фиг.2