Устройство для создания образцового изменяющегося магнитного поля Советский патент 1986 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для создания образцовых источников изменяющихся, в том числе и импульсных, магнитных полей (ИМП). Целью изобретения является повышение точности и стабильности воспро изведения заданной формы изменяющегося магнитного поля. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройстваi на фиг.2 структурная схема устройства с передаточными коэффициентами в операторной форме. Устройство для создания образцового изменяющегося магнитного поля состоит из задающего генератора 1, связанного через систему п фильтров 2, m фазорегулирующих цепей 3 и первый сумматор 4 с первым входом второ го сумматора 5, выход которого подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя б, а его выход связан через двухтактный усилитель мощности 7 с катушкой 8 магнитной индукции, второй конец которой подключен к образцовому резистору 9, соединенному с инвертирующим входом дифференциального усилителя и вторым входом сравнивающего блока 10 первый вход которого связан с выходо задающего генератора 1, а выход через инвертор 11 - с входом интегратора 12, выход которого подключен к второму входу второго сумматора 5, второй вывод образцового резистора 9 связан с общей шиной. Устройство работает следующим образом. Усиленный сигнал с задающего генератора 1 воспроизводит в катушке 8 магнитной индукции заданное магнитное поле. Но при протекании тока по проводникам катушки изменяется их температура, изменяется выходное сопротивление катушки и, соответственно, воспроизводимая форма магнитного поля. Выходной ток i(t) одновре менно течет и по образцовому резистору 9. При увеличении сопротивления катушки 8 магнитной индукции уменьшается протекающий ток в образцовом резисторе, а значит, увеличивается входная разность д U соответственно, выходное напряжение UOMV(t) дифференциального усилителя 6, прежнее значение i (t) i(t)npoтекающего тока восстанавливается.Данный контур стабилизации позволяет при длительной работе устройства поддерживать неизменным образцовое магнитное поле. Для восстановления требуемой формы применяется второй контур обратной связи. Разностный сигнал U, , снимаемьй со сравнивающего блока 10, инвертируется инвертором 11, затем интегрируется в интеграторе 12 и поступает во второй сумматор 5. С помощью системы п фильтров 2 иш фазорегулирующих цепей 3 подстраивают фазовые углы, гармонических составляющих задающего сигнала таким образом, чтобы при суммировании сигналов задающего генератора 1 и корректирующего U(5 восстанавливалась . требуемая форма образцового магнитного поля. Включение блоков системы п фильтров 2 m фазорегулируюшцих цепей 3 и первого сумматора 4 в основной тракт позволяет значительно улучшить параметры воспроизводимого образцового магнитного ПОЛЛ, так как устраняется погрешность подстройки фазовых углов гармоник во втором контуре обратной связи и связанные с ним наводки и уменьшается динамическая погрешность воспроизведения, возникающая вследствие запаздывания сигналов с корректирующего тракта. Погрешность усилительной части структурной схемы (фиг.1), включающей дифференциальный усилитель, усилитель мощности, нагруженньй на катзт1ку,под- соединенной в цепь обратной связи (ОС), равна где PQ - коэффициент обратной связи на постоянном токе; f} - текущий коэффициент обратной связи,k - коэффициент передачи, Jfп погрешность цепи обратной связи; и погрешность прямой цепи; cfj - фазовый сдвиг в цепи обратной связи. При воспроизведении полигармонического сигнала и при k 1 погрешность, вносимая п-й гармоникой, равна СУп, ) Тйпгь+Т:;(Упк+1соз nq,),(2) 1+kfi

погрешность цепи ОС на пу„р

гармонике;

погрешность прямого тракта

ПК

на п-гармонике. Из уравнений (1) и (2) видн ким образом можно стабилизиров при высоком быстродействии уст ства выходной ток, а следовате и образцовое магнитное поле. На структурной схеме Сфиг,2 редаточным коэффициентом в опе ной форме представлена общая п точная функция устройства: -- - uU r+pL Ср) uU-k ---активное сопротивление где г индуктивность катушки; приращение напряжения, U(p5 - напряжение сигналаj В{р) - индукция сигнала. Из системы уравнений, преобр второе уравнение . -ей и подставляя в первое, получают (P)pT(p «ср,Общая передаточная функция If - ) El:. V-1-+ kr 1+pT+i-- (rpT+рЧт) 1+рТ i+pT+I- (

1+рТ

(7)

1+РТ+:;- (1+ptJpT а при коэффициенте , передаточная функция устройства W(p) - 1, т.е. устройство приобретает безынерционные свойства. Таким образом, удается ос тцествить стабилизацию и коррекцию формы магнитного поля и уменьшить динамическую погрешность по крайней мере на порядок, применяя данные принципы построения устройства для создания образ-цового изменяющегося магнитного поля. Формула изобретения Устройство для создания образцового изменяющегося магнитного поля, содержащее задающий генератор, первый сумматор, катушку магнитной индукции, сравнивающий блок, инвертор, п фильтров, m фазорегулирующих цепей, вто-. рой сумматор и интегратор, отличающееся тем, что, с целью повьпнения точности и стабильности воспроизведения заданной формы изменяющегося магнитного поля, дополнительно введены дифференциальпьй усилитель, двухтактньй усилитель мощно-: сти и образцовый резистор, причем задающий генератор соединен через систему п фильтров, m фазорегулирующих цепей и первый сумматор с вторым сумматором, выход которого подключен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с катушкой магнитной индукции и образцовым резистором, соединенным с общей шиной, выход дифференциального усилителя подключен через двухтактный усилитель мощности к второму выводу катушки магнитной индукции, выход сравнивающего блока через инвертор и интегратор соединен с вторым входом второго сумматора, первый вход сравнивающего устройства соединен с задающим генератором, а второй вход соединен с образцовым резистором.

Фи,2

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для создания образцовых источников изменяющихся, в том числе и импульсных, магнитных полей. Цель изобретения - повьпаение точности и стабильности воспроизведения заданной формы изменяющегося магнитного поля. Она достигается тем, что в устройство для создания образцового изменяющегося магнитного поля введены дифференциальный усилитель 6, двухтактный усилитель мощности 7 и образцовый резистор 9. Оно содержит также п фильтров 2, га фазорегулирующих цепей 3, два сумматора 4 и 5, катушку магнитной, индукции 8, сравнивающий блок 10, инвертор 11, интегратор 12, задающий интегратор 1. Устройство позволяет I осуществить стабилизацию и коррекЬ цию формы магнитного поля и уменьшить динамическую погрешность по F крайней мере на порядок. 2 ил.