Устройство для измерения магнитной индукции импульсного поля Советский патент 1986 года по МПК G01R33/02 

ьо

О) 4

Изобретение оУносится к области магнитных измерений. Цель изобретения - расширение диапазона частот измеряемой магнитной индукции импульсного поля в высокочастотную область. Устройства содержит образцовзпо меру магнитной индукции 1, регулируемьй источник 2 постоянного тока и тесламетр 3. Введение широкополосного усилителя 4, управляемого инвертора 5, избирательного усилителя 6, нуль-индикатора 7, позволяет инвертировать измеряемый сигнал в момент действия переднего или заднего фронтов импульсов поля и непрерывно измерять индукцию магнитного поля без периодического выключения тесламетра в процесi се измерения. 3 ил. (Л С

Фиг. 1

Изобретение относится к области агнитных измерений и может быть спользовано для измерения магнитной ндукции импульсных полей (периодиеских последовательностей импульсов оля) и для поверки тесламетров имульсных полей.

Цель изобретения - расширение иапазона частот измеряемой магнитной индукции импульсного поля в высокочастотную область за счет того, то инвертирование измеренного сигнаа в момент действия переднего или заднего фронтов импульсов поля, позволяет .непрерывно тесламетром измерять индукцию поля и не выключать тесламетр периодически в процессе измерения.

Широкополоеньм усилитель и управляемьш инвертор обеспечивают такой способ измерения.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения магнитной индукции импульсного поляi на фиг.2диаграмма изменения сигнала при его прохождении по измерительному каналу, когда магнитные индукции импульсного и постоянного полей направлены встречно на фиг. 3 то же, когда магнитные индукции импульсного и постоянного полей совпадают по направлению.

Устройство содержит образцовую меру 1 магнитной индукции, подключенный к ней регулируемьй источник 2 постоянного тока, а также последовательно соединенные тесламетр 3, широкополосньш усилитель 4, управляемый инвертор 5, избирательны усилитель 6 и нуль-индикатор 7. Управляюдай вход инвертора 5 через дифференцирующий блок 8 соединен с выходом тесламетра 3.

Устройство работает следующим образом.

Образцовая мера 1 с. размещенным внутри нее первичным преобразователем тесламетра 3 помещается з области пространства, где необходимо измерить магнитную индукцию иш1ульсного поля. При протекании через образцовую меру 1 тока от регулируемого источника 2 постоянного тока на первичный преобразователь тесламетра 3 одновременно воздействуют магнитные индукции измеряемого импульсного В(, (фиг. 2а) и известного постоянного В (фиг. 26).магнитных полей,

которые преобразуются тес.паметром 3 в электрический сигнал (на фиг. 2 Bj, направлена навстречу В) . В результате на выходе тесламетра 3 возникает напряжение U:, (фиг. 2в), которое поступает на шкрокополосньм усилитель 4, усиливается и подается на управляемый инвертор 5. Инвертор 5, управляемый импульсами напряжения,

поступающими на его управляющий вход через дифференцирующий блок 8, инвертирует напряжение U в период действия импульсов магнитного поля. На выходе инвертора 5 появляется напряжение и„„ (фиг. 2г) . Это напряжение поступает на вход избирательного усилителя 6, настроенного на частоту следования импульсов поля, и далее на нуль-индикатор 7.

Избирательньй усилитель из поступившего сигнала выделяет и усиливает переменную составляющую (гармонику) с частотой следования импульсов поля и J(фиг. 2д и пунктирная

синусоида на фиг. 2г). Амплитуда вьщепенной переменной составляющей пропорциональна разности между уровнем сигнала, соответствующего постоянному полю и уровнем инвертированного сигнала. В свою очередь уровень инвертированрого сигнала равняется разности между уровнями сигналов постоянного и импульсного полей. При изменении значения магнитной индукции постоянного поля изменяется уровень соответствующего ей сигнала, а также уровень инвертирйванного сигнгша, что приводит к изменению амплитуды переменной составляющей с частотой следования импульсов на выходе избирательного усилителя 6.

Изменяя значение магнитной индукции постоянного поля (в случае, представленном на фиг. 2 уменьшая абсолютное значе1ше индукции), уменьшают амплитуду переменной составляющей на выходе избирательного усилителя 6 до нуля.

В момент времени, когда уровень сигнала, соответствующего магнитной индукции постоянного тока, сравняется с уровнем инвертированного сигнала, переменная составляющая на выходе

избирательного усилителя 6 будет отсутствовать. Об отсутствии переменной составляющей судят по нуль-индикатооу 7. Совпадение уровней сигналов 3 произойдет, когда значение магнитной индукции измеряемого импульсного поля (амплитуда импульсов) будет в два раза превьшать значение магнитной индукции противоположно направленного постоянного поля известного значения .. Действительно, если обозначить сигнал, соответствунлций импульсам поля, через В (фиг. 2а), а сигнал, соответствующий противоположно направленному постоянному полю, через В (фиг. 2б), то амплитуда суммарного сигнала в период действия импульсов поля будет равна Вj, - В,, а в их отсутствие - В, (фиг. 2в). Амплитуда Инвертированного сигнала будет равна В п разность между уровнем сигнала, соответствующего постоянном полю, и уровнем инвертированного сиг нала, равная удвоенной амплитуде 2А переменной составляющей сигнала, будет равна (фиг. 2г) 2А -БП - t-(B - BJ 2А -2В„ В„ . . Переменная составляющая равна нулю, если 2В„ О, т.е. амплитуда импульсов поля равна удвоенному значению противоположно направленного постоянного поля. Таким образом, зная значение магнитной индукции постоянного поля в образцовой мере 1 в момент отсутствия переменной составляющей на выходе избирательного усилителя 6, можно определить значение магнитной индукции импульсного поля, равное В 2В„. Диаграмма изменения сигнала при его прохождении по измерительному каналу, поясняющая работу устройства 1174 в случае, когда направленные индукцией импульсного и постояного полей совпадают, представлена на фиг. 3. При уменьшении значения постоянного поля в мере, изменении его направления и увеличении до значения, равного по абсолютной величине 1/2 В„, переменная составляющая на вь1ходе избирательного усилителя будет постепенно уменьшаться до нуля. Предлагаемое устройство реализуется следующими известными приборами. Тесламетр и широполосный усилитель вьтолнйны на интегральных микросхемах и транзисторах. Управляемый инвертор выполнен на базе микросхем К544 УД1. В качестве избирательного усилителя и нуль-индикатора использован селективный усилитель У2-8, в качестве источника постоянного тока - прибор Б5-48. Формула изобретения Устройство для измерения магнитной индукции импульсного поля, содержащее образцовую меру, подключенный к ней регулируемьй источник постоян ного тока и тесламетр, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона частот измеряемого импульсного поля в Него введены дифференцирующий блок, последовательно подключенные к выходу тесламетра широкополосньй усилитель, управляемьй инвертор, избирательный усилитель и нуль-индикатор, при этом управляющий вход инвертора через дифференцируюпщй блок соединен с выходом тесламетра,

п п п п

t

rLJLTLTL

в

30

. Фиг.5