Устройство для измерения переменного магнитного поля Советский патент 1986 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к электроиз мерительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для измерения параметров переменных магнитны полей автогенераторным резонансным способом с использованием бесконтактных датчиков, и может быть применен при физико-химических исследованиях, в геологоразведке, в измерениях наводок магнитных полей и коэффициента экранирования. Цель изобретения - повьппение чувствительности путем выполнения автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты с тремя входами управления амплитудой и одним входом управления частоты и введения трех магниторезистивныхдатчиков, варикапа, дросселя И второго амплитудного детектора. На фиг.1 представлена функционапь ная схема устройства; на фиг.2 - резонансные кривые датчиков. Устройство содержит блок 1 датчиков, состоящий из первого 2, второго i 3 и третьего 4 магниторезистивных дат-; чиков и магнитоиндукционного датчика 5, соединенные кабелем с измерительным автогенератором, выполненном на транзисторе 6 со стабилизацией частоты с помощью кварца 7, с тремя входами управления амплитудой и одним входом управления частотой резистора 8, последовательно соединенные первьй амплитудный детектор 9 и регистратор 10,блокирующие дроссель 11 и конденсатор 12, резистор 13, конденсатор 14, разделительный конденсатор 15, резисторы 16 и 17 второй амплитудный детектор 18, сглаживающий дроссель 19, конденсатор 20,варикап 21 и катушку 22 индуктивности. Устройство работает следующим образом. Автогенератор собран на транзисто ре 6 и кварце 7, Резистор 13 и первый магниторезистивные датчик 2 с резистором 16 образуют делитель базовой цепи смещения транзистора 6. Конденсатор 14 и второй магниторезис .тинный датчик 3 с резистором 17 образуют змиттерную цепь автосмещения транзистора 6. Конденсатор 20, варикап 21 и катушка 22.индуктивности об разуют колебательный контур .автогене ратора. Третий магниторезистивный датчик 4 и резистор 8 образуют цепь шунтировки резонансного контура. Последовательно соединенные магнитоиндукционный датчик 5, амплитудный детектор 18 и дроссель 19 образуют цепь управления колебательным контуром по частоте. Дроссель 11 и конденсатор 12 образуют цепь блокировки источника питания по высокой частоте. Датчики 2 - 5 подключены к общей шине устройства, что позволяет объединить их в один блок 1 датчиков. В исходном состоянии (блок 1 датчиков находится вне магнитного поля), транзистор 6 находится в рабочем режиме, и автогенератор генерирует высокостабштьные колебания с собственной частотой f (фиг.2). Колебательный контур, состоящий из катушки 22 индуктивности и емкостного делителя, образованного конденсатором 20 и варикапом 21, нана частоту f , несколько больстроен на частоту шую чем частота f (фиг.2). На выходе первого амплитудного детектора 9 устанавливается напряжение с начальной амплитудой А1 (фиг.2). При введении блока 1 датчиков в переменное магнитное поле происходит следующее. В обмотке магнитоиндукционного датчика 5 под действием магнитного поля наводится ЭДС, и на выходе датчика 5 появляется переменное напряжение. Магнитоиндукционный датчик 5 представляет собой экспериментально испытанный преобразователь для измерения переменных магнитных полей, Напряжение с выхода магнитоиндукцион- ного датчика 5 поступает на вход второго амплитудного детектора 18,преобразуется из переменного в постоянное и проходит через сглаживающий дроссель 19. На катоде варикапа 21 появляется положительный потенциал, под действием которого емкость варикапа 21 увеличивается. Поскольку варикап 21 является элементом колебательного контура,собственная часто-i та колебательного контура уменьшается и становится равной частоте f (фиг.2). На выходе первого амплитудного детектора 9 устанавливается постоянное напряжение с амплитудой А2 (фиг.2). Таким образом магнитоиндукционный датчик 5 управляет работой измерительного автогенератора по частоте в результате чего на выходе первого амплитудного детектора 9 получают полезный сигнал с амплитудой А2 (фиг,2), пропорциональный индукции магнитного поля. Под деиствием переменного-магнитного поля третий магниторезистивный датчик 4 уве- личивает сопротивление. Магниторезистивный датчик 4 представляет собой гальваномагниторёкомбинационный прё образователь на основе германия.Включенный параллельно колебательному контуру магниторезистивный датчик 4 расшунтирует его, что способствует . увеличению добротности.В результате увеличения добротности напряжение на контуре увеличивается до амплитуды A3 (фиг,2), Таким образом третий магниторезистивный датчик 4 управляет работой измерительного автогенератора по амплитуде, в результате чего полезный сигнал на выходе первого амплитудного детектора 9,пропорциональньй величине магнитоиндукции, увеличивается до амплитуды A3 (фиг.2).Работу первого и второго магниторезистивных датчиков 2 и 3 целесообразно рассматривать одновременно Причем датчики 2 и 3 подобраны таким образом, чтобы под действием магниткого поля сопротивление первого магниторезистивного датчика 2 увеличива лось, а сопротивление второго магниторезистивного датчика 3 уменьшалось. Так как датчик 2 включен в нижнее плечо базового делителя транзистора 6, увеличение сопротивления нижнего плеча ведет к увеличению положительного потенциала на базе транзистора ,6, что способствует увеличению ампли туды переменного напряжения на колебательном контуре. За счет уменьшения сопротивления второго магниторезистивного датчика 3, стоящего в эмиттерной цепи автосмещения транзистора 6, уменьшается отрицательный потенциал на базе транзистора 6, что также ведет к увеличению амплитуды переменного напряжения на колебательном контуре. Таким образом, первый и второй магниторезистивные датчики 2 и 3 оказывают влияние на режим работы транзистора 6, в результате чего достигается управление работой измерительного автогенератора по амплитуде, а это способствует увеличению полезного сигнала на выходе первого амплитудного детектора 9. Все датчики работают на увеличение полезного сигнала в зависимости от значения индукции переменного магнитного поля, что значительно увеличивает чувствительность устройства. Сигнал, пропорциональный магнитной индукции переменного магнитного поля после детектирования подается на регистрирующий прибор. Формула изобретения 1. Устройство для измерения переменного магнитного поля, содержащее автогенератор,магнитоиндукционный датчик,подключенный к одному из входов автогенератора, последовательно соединенные с ним амплитудный детектор, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены три магниторезистивных датчика, варикап, дроссель и второй амплитудный детектор, причем первый магниторезистивньй датчик в ключен между первым входом автогенератора и общей шиной устройства, второй магниторезистивный датчик включен между вторым входом автогенератора и общей шиной устройства, третий магниторезистивньй датчик включен параллельно колебательному контуру .автогенератора, а выход магнитоиндукционного датчика через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и дроссельподключен к конденсатору колебательного контура автогенератора и катоду варикапа, анод которого соединен с общей шиной устройства. 2, Устройство по П.1, отличающееся тем, что автогенератор выполнен на транзисторе по схеме с общим эмиттером и с кварцевой стабилизацией частоты, база которого соединена с первым входом автогенератора, эмиттер соединен с вторым входом, коллектор через разделительный конденсатор - с-выходом автогенератора.

Фиг. 2

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано, например, при физико-химических исследованиях.Цель изобретения - повышение чувствительности устройства. Устройство содержит магнитоиндукционный датчик 5, амплитудный детектор 9 и .18, регистрирующий прибор 10 и блокирующий и сглаживающий дроссели 1 и 19 соответственно. Цель изобретения достигается за счет использования автогенератора 6, в качестве элементов которого, в целях ; переменного и постоянного токов,включены магниторезистивные датчики 2, 3 и 4, а также включения магнитоиндукционного датчика 5, управлякнцего .варикапом 21,включенным в колебательньй контур. Датчики подобраны таким образом, чтобы обеспечить суммарное увеличение чувствительности автогенератора 6 переменных магнитных полей. Кроме того, автогенератор выW полнен на транзисторе по схеме с общим эмиттером и С кварцевой стабилизацией частоты. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. IS5 М СО too ел 1СЛ