Устройство для измерения напряженности магнитного поля Советский патент 1987 года по МПК G01R33/02 

fO

11303951

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в деффектоскопии, магнитомет- рии.

Цель изобретения - распирение дна- 5 пазона измеряемых полей.

На фиг. 1 изображена функциональная структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - импульсные диаграммы его работы, на фиг с 3 - экспериментальная статическая характеристика устройства.

Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения,, выход которого соединен с потенциальным входом электронного ключа 2, управляюшдй вход которого соединен с выходом ге- нера тора 3 прямоугольных импульсов,, а выход - с обмоткой феррозонда 4 дроссельного типа, параллельно которой включены последовательно соединенные пиковый детектор 5, усилитель 6 и измерительный прибор 7.

Устройство работает следую1дим об- р азом.

Феррозонд 4 помещают в постоянное или низкочастотное измеряемое магнитное поле HHC Состояние сердечника

результате напряжение на индуктивности феррозонда 4 преобретает форму отличную от прямоугольной (фиг, 2а). Обеспечив выполне ние условия

-

rc/2|f LO -12/2,

15

20

25

где r - общее сопротивление обмотки феррозонда и ключа в режиме насьщения,

У - коэфф.идиент характеризующий скорость переходного процес- са ( - r(t) - ), L - индуктивность обмотки феррозонда,

можно избавиться или существенно уменьшить амплитуду первого пика импульса ЭДС индукции, величина которого не зависит от напряженности Н,, В этом случае напряжение па индуктивности имеет вид, показанный на фиг. 26. При этом амплитуда второго пика, равная

HS Н„

и феррозонда 4 определяется величиной

Н, и величиной импульсного тока возбуждения, пропорционального току 1, протекающему в обмотке феррозонда 4, Для нормальной работы устройства необходимо поле возбуждения, обеспечивающее .намагничивание сердечника до состояния насьЕцения +Hg (напряженность насыщения), поэтому его амплитудное значение Н выбирается из ус30

,,5-(

прямопропорциональна Hg-Hj jT.e. несет информацию о величине измеряемого магнитного псшя. Это напряжение, выделяемое пиковым детектором 5 и преобразованное усилителем 6, поступает на измерительный прибор.

Благодаря подбору материала сердечника со скачкообразным изменением и , удается получить практически ли.- нейную зависимость от (Hg-H,) в широком диапазоне измеряемых полей от +Hg до -Н,- (величина Н может варьироваться в широких пределах в Формирование импульсов возбуждения г зависимости от размагничивающего факловия L

2Е,

Это обеспечивает возможность измерения магнитных полей в диапазоне -Н Н, +Н буждении феррозонда 4 импульсами.

35

40

2 при ВОЗ- ОДНОПОЛ яр НЫМИ

феррозонда осуществляется источником 1 постоянного напряжения U, выход которого соединен с потенциальным входом ключа 2, коммутируемого сиг- генератора 3. Частота следования импульсов поля возбуждения равна частоте импульсов генератора 3, а амплитуда - пропорциональна току 1, создаваемому источником 1 постоянного напряжения. Величина U такова, что выполняется условие Н 5 . Возникаюш 1е при коммутации ключа 2 переходные процессы вызывают искажения формы и myльca возбуждения, В

50

55

тора сердечника) при сохранении высокой чувствительности к слабым магнитным полям и к фазе измеряемого сигнала, что иллюстрируется фиг, 3, на которой изображена полученная экспериментально зависимость показаний е измерительного прибора от величины измеряемого поля. Следует отметить, что чувствительность феррозонда может быть увеличена путем подбора оптимальных значений j ,

-7ma)(

, л -. . 0

r(,t)„„ и L , поскольку „„ пропор гпах ,09

ционапьна также и r(t) , которое может быть достаточно велико.

результате напряжение на индуктивности феррозонда 4 преобретает форму отличную от прямоугольной (фиг, 2а). Обеспечив выполне ние условия

-

rc/2|f LO -12/2,

где r - общее сопротивление обмотки феррозонда и ключа в режиме насьщения,

У - коэфф.идиент характеризующий скорость переходного процес- са ( - r(t) - ), L - индуктивность обмотки феррозонда,

можно избавиться или существенно уменьшить амплитуду первого пика импульса ЭДС индукции, величина которого не зависит от напряженности Н,, В этом случае напряжение па индуктивности имеет вид, показанный на фиг. 26. При этом амплитуда второго пика, равная

25

HS Н„

30

,,5-(

Благодаря подбору материала сердечника со скачкообразным изменением и , удается получить практически ли.- нейную зависимость от (Hg-H,) в широком диапазоне измеряемых полей от +Hg до -Н,- (величина Н может варьироваться в широких пределах в г зависимости от размагничивающего фак0

5

тора сердечника) при сохранении высокой чувствительности к слабым магнитным полям и к фазе измеряемого сигнала, что иллюстрируется фиг, 3, на которой изображена полученная экспериментально зависимость показаний е измерительного прибора от величины измеряемого поля. Следует отметить, что чувствительность феррозонда может быть увеличена путем подбора оптимальных значений j ,

-7ma)(

, л -. . 0

r(,t)„„ и L , поскольку „„ пропор гпах ,09

ционапьна также и r(t) , которое может быть достаточно велико.

Таким образом, предлагаемое устройство для измерения напряженности магнитного поля обеспечивает (по сравнению с известными) расширение диапазона измеряемых полей до ±250 А/см;получение линейной зависи мости выходного сигнала устройства от напряженности измеряемого поля практически во всем диапазоне измерения при сохранении высокой чувст ви- тельности в области слабых магнитных полей; упрощение изготовления и настройки прибора за счет применения однообмоточного феррозонда дроссельного типа; возможность изготовления зондов с минимальными пространственными размерами (микрозондов), пригодных для создания матричных прео.бра- зователей и систем электронного ска.-

нирования с собностью.

высокой разрешающей спо51

Формул

изобретения

Устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее феррозонд дроссельного типа с насы щаемым сердечником, последовательно соединенные усилитель и измерительный прибор, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых полей, в него введены источник постоянного напряжения, электронный ключ, генератор прямоугольных импульсов и пиковый детектор, причем выход источника постоянного напряжения соединен с потенциальным входом электронного ключа, управляю- щий вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, а выход - с обмоткой феррозонда и входом пикового детектора, выход которого соединен с входом усилителя.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в дефектоскопии и магнитометрии. Введение в устройство для измерения напряженности магнитного тока источника 1 постоянного напряжения, электронного ключа 2, генератора 3 прямоугольных импульсов и пикового детектора 5 расширяет диапазон измеряемых полей до ±250 А/см, дает возможность получить линейные зависимости входного сигнала устройства от напряженности измеряемого поля практически во всем диапазоне измерения при сохранении высокой чувствительности в области слабых магнитных полей. 3 ил. Ф (Л I71 со 00 ел ф1/г.7

-е/.

г/пах

f/nax - ---- - -

Puf2

300 200

фиг.Ъ

СА/

Редактор А.Ревин

Составитель Е.Аносова

Техред Л.Сердюкова Корректор Л,Патай

1305/46

Тираж 731 . Подписное ВНИИПИ Го Ьударственного комитета СССР

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

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