Цифровой магнитометр Советский патент 1987 года по МПК G01R33/07 

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерения индукции магнитных полей в широком диапазоне.

Цепь изобретения - повышение быст родействия и точности измерения.

На фиг, 1 приведена структурная схема цифрового магнитометра; на фиг. 2 - временные диаграммы сигнало на выходах соответствующих блоков.

Магнитометр содержит источник 1 постоянного тока, соединенный с токовыми электродами датчика Холла 2, который последовательно соединен с компаратором 3, триггером 4 знака, блоком 5 определения режима счета, реверсивным счетчиком 6, счетный вход которого соединен с генератором 7 счетных импульсов, а выходы соеди- нены с входами дешифратора 8 нулево- го состояния, выход которого соедине с управляющим входом триггера 4 знак и вторым входом блока 5 режима счета третий вход которого соединен с выходом компаратора, выходом магнитометра и входом хщфроаналогового преобразователя 9, последовательно соединенного с усилителем 10 с управляемой полярностью выходного напряжения, вход управления полярностью которого соединен с выходом триггера знака, источником 11 компенсирующего тока и компенсационной катушкой 12.

Устройство работает на принципе компенсации внешнего поля В полем В| компенсационной катушки 12. Токовые электроды датчика Холла 2 подключены к источнику 1 постоянного тока, а холловские - к входу компара тора 3. Полярность выходного напряжения датчика Холла 2 определяется направлением результирующей магнитно индукции

,-

В

BX + В.

В случае полной компенсации маг- нитньпс полей В и В (т.е., при В Вц) вектор В - О, при наличии рас- согласования В и В вектор В # 0. На выходе компаратора 3 появляется логическая 1, если сигнал датчика Холла положителен, и логический О, если отрицателен. Блок 5 определения режима счета вырабатывает сигнал управления режимом реверсивного счетчика 6 в зависимости от подаваемых на него сигналов компаратора 3, тригге

5

0

, 30

35 - 40

45

25

50 55 ра 4 знака и дешифратора 8 нулевого состояния.

Блок 8 - дешифратор нулевого состояния реверсивного счетчика предназначен для вьдачи сигнала в момент равенства Лог. О всех разря- дов счетчика. По этому сигналу производится запись сигнала компаратора

3в триггер 4 знака и счетчик 6 переводится в режим суммирования (если в момент нулевого состояния счетчика пройдет сигнал на вычитание, то все разряды реверсивного счетчика перейдут в состояние Лог. 1, что недопустимо).

Сигнал знакового триггера 4 определяется при переходе счетчика через нулевое состояние. В этот момент компенсирующая индукция В равна нулю, и на датчик Холла действует только измеряемое поле БХ. При этом сигнал комйаратора 3.однозначно характеризует направление вектора и запоминается в знаковом триггере

4по сигналу с дешифратора 8 нулево- .го состояния.

Импульсы с генератора 7 счетных импульсов изменяют код счетчика 6 в сторону отработки рассогласования индукций BX и Б. Код реверсивного счетчика 6 подается на дешифратор 8 нулевого coctoяния и цифроаналоговый преобразователь 9. Напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 9 имеет величину, пропорциональную коду счетчика 6, и постоянную полярность, определяемую полярностью опорного напряжения. Дня компенсации как положительного, так и. отрицательного полей Б;( необходимо менять направление компенсирующего тока, что и обеспечивает усилитель 10 с управляемой полярностью выходного напряжения. Он либо пропускает выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 9 на источник 11 компенсирующего тока без изменений, либо инвертирует его, что зависит от состояния триггера 4 знака внешней индукции. Нагрузкой источника 11 компенсирующего тока является компенсационная катушка 12.

Таким образом, реверсивный счетчик 6 постоянно отслеживает изменение индукции BX. Цифровой код, соответствующий измеренному значению индукции БХ, со счетчика 6 подается на вькод устройства.

Формула изобретения

Цифровой магнитометр, содержащий последовательно соединенные источник постоянного тока, датчик Холла, помещенный в поле компенсационной катушки, соединенной с источником компенсационного тока, а также триггер знака и реверсивный счетчик,о т л и - чающийся тем, что, с-целью повьшения быстродействия и точности измерения, в него введены последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и усилитель с управляемой полярностью выходного напряжения, а также дешифратор нулевого состояния, последовательно соединенные компаратор и блок определения, режима счета, генератор счетных импульсов, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом блока определения режима

счета, второй вход которого соединен с первым входом триггера знака и выходом дешифратора, третий вход соединен с выходом триггера знака и управляемым входом усилителя управляемой полярности выходного напряжения, выход которого соединен с входом источника компенсирующего тока, .второй вход триггера знака подключен к выходу.компаратора, вход которого

соединен с выходом датчика Холла,

а входы дешифратора и цифроаналогово- го преобразователя соединены с выходом реверсивного счетчика и выходом устройства.

ПППГ1ПГ1ППППГТЛ

1П Л„ЙПП ЛПЛП ПП л nfl

Us (на триггер лнака) и.

с:

L /5Г

TjHjnjinjnjLriJin

;

ll

п п fl п п п п п пП ПП ...П-.Лп.

tgi sj-/,

S пt fi п fl п п п п п 1) п п п п

Фиг,2

Редактор Н.Тупица

Составитель О.Раевская

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Ильин

Заказ 1214/45Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

TLTLT

ид.

Ля

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерения индукции магнитных полей в широком диапазоне. Целью изобретения является повьшение быстродействия и точности измерения. Для достижения поставленной цели в цифровой магнитометр введены цифро- аналоговый преобразователь 9, усилитель 10 с управляемой полярностью выходного напряжения, дешифратор 8 нулевого состояния, компаратор 3, блок 5 определения режима счета, генератор 7 счетных импульсов. Кроме того, устройство содержит источник 1 постоянного тока, датчик Холла 2, триггер 4 знака, реверсивйЬй счетчик 6, источник 11 компенсирующего счета, компенсационную катушку 12. Устройство работает по принципу компенсации внешнего поля полем компенсационной катушки 12.. 2 ил. (Q (Л N2 К цифровому индикатору Фиг./