Цифровой измеритель магнитного поля Советский патент 1987 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в магнитометрах, предназначенных для измерения магнитного поля в приборостроении, магнитной дефектоскопии и судостроении.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений устройства.

Пре,п;лагаемое устройство содержит тактовый генератор 1, реверсивный счетчик 2, цифроаналоговый преобразователь (ПАП) 3, регистр 4, феррозонд 5, дифференщ атор 6, компаратор 7, арифметический сумматор 8, регистр 9, элемент ИЛИ 10, счетчик-делитель 11 на N, триггер 12, формирователь 13 импульсов и инвертор 14.

Выход тактового генерато эа 1 подключен к счетному входу реверсивного счетчика 2 и первому входу элемента ИЛИ 10, выход которого соединен со счетным входом счетчика-делителя 11, выход которого связан с вторым входом

образом, на выходе ЦЛП 3 формируется сигнал Uj треугольного тока возбуждения ферро онда 5 (фиг. 2). В момент перемагничивания сердечника феррозонда на выходе последнего появляются импульсы Uj., которые после дифференцирования на дифференциаторе 6 (U,) подаются на вход компаратора 7. На выходе компаратора 7 Формируется прямоугольный импульс Vj , по положительному фронту которого происходит запись состояния выходов реверсивного счетчика 2 в регистр 4. Эта информация соответствует гистерезису сердечника Hf. феррозонда 5. Одновременно по положительному фронту U-, компаратора 7 на выходе формирователя 13 импульсов формируется импульс длительностью менее половины периода тактового генератора U,j, обнуляющий счетчик-делитель 11 на N, после чего по- начинает счет заданного числа импульсов тактового генератора. При достижении заданного числа .импульсов на выходе счетчика-делителя 11 появляется импульс и , который через элемент ИЛИ 10 блокирует счетный вход счетчика-делителя 11 на N,a по положиэлемента ИЛИ 10 и счетным входом триггера 12, выход которого подсоединен к 30 тельному фронту этого импульса изменя- управляющему входу реверсивного счетчика 2, выход которого соединен с входами регистров 4, 9 и входами ЦАП 3, выход которого подключен к обмотется состояние триггера 12, по сигналу которого переключается направление счета реверсивного счетчика 2.

При повторном перемагничивании сердечника феррозонда 5 (Uj) на выходе компаратора 7 формируется отрицательный фронт U-, по которому формирователь 13 импульсов формирует второй, импульс ,обнуляющий счетчик-деке возбуждения феррозонда 5. Выход 35 феррозонда 5 соединен с входом диффе- ренхщатора 6, выходом соединенного с

При повторном перемагничивании сердечника феррозонда 5 (Uj) на выходе компаратора 7 формируется отрицательный фронт U-, по которому формирователь 13 импульсов формирует второй, импульс ,обнуляющий счетчик-девходом компаратора 7, при этом выход компаратора 7 соединен с управляющим входом регистра 4, входом формировате-40 литель 11 на N, Одновременно по от- ля 13 импульсов и входом инвертора рицательному фронту компаратора 7 на 14, выходы регистра 4 связаны с первой группой входов арифметического сумматора 8, а выходы регистра 9 - с

выходе инвертора 14 формируется импульс и

(4-

по положительному фронту

которого происходит запись информавторой группой входов арифметического 45 Ции Uj о состоянии входов реверсив- сумматора 8, выход которого соединен с выходной щиной 15, выход формирователя 13 импульсов связан с обнуляющим входом счетчика-делителя на N, а выход инвертора 14 - с управляющим вхо- gg дом регистра 9.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии измеряемого магнитного поля происходит увеличение или уменьшение состояния V выходов реверсивного счетчика 2 по сигналам

55

ного счетчика 2 в регистр 9. Эта информация соответствует Н. Таким образом, в арифметическом сумматоре 8 складывается сигнал регистров 4 и 9

НГ + (-Иг) а

и на выходе сумматора 8 появляется выходной сигнал устройства, равный при отсутствии измеряемого поля нулю.

При наличии внешнего поля при пос туплении положительного фронта импульса U-, компаратора 7 состояние ре версивного счетчика 2

и

тактового генератора 1 в зависимости от направления счета. Таким

образом, на выходе ЦЛП 3 формируется сигнал Uj треугольного тока возбуждения ферро онда 5 (фиг. 2). В момент перемагничивания сердечника феррозонда на выходе последнего появляются импульсы Uj., которые после дифференцирования на дифференциаторе 6 (U,) подаются на вход компаратора 7. На выходе компаратора 7 Формируется прямоугольный импульс Vj , по положительному фронту которого происходит запись состояния выходов реверсивного счетчика 2 в регистр 4. Эта информация соответствует гистерезису сердечника Hf. феррозонда 5. Одновременно по положительному фронту U-, компаратора 7 на выходе формирователя 13 импульсов формируется импульс длительностью менее половины периода тактового генератора U,j, обнуляющий счетчик-делитель 11 на N, после чего по- начинает счет заданного числа импульсов тактового генератора. При достижении заданного числа .импульсов на выходе счетчика-делителя 11 появляется импульс и , который через элемент ИЛИ 10 блокирует счетный вход счетчика-делителя 11 на N,a по положительному фронту этого импульса изменя

тельному фронту этого импульса изменя

ется состояние триггера 12, по сигналу которого переключается направление счета реверсивного счетчика 2.

При повторном перемагничивании сердечника феррозонда 5 (Uj) на выходе компаратора 7 формируется отрицательный фронт U-, по которому формирователь 13 импульсов формирует второй, импульс ,обнуляющий счетчик-делитель 11 на N, Одновременно по от- рицательному фронту компаратора 7 на

литель 11 на N, Одновременно по от- рицательному фронту компаратора 7 на

выходе инвертора 14 формируется имлитель 11 на N, Одновременно по от- рицательному фронту компаратора 7 на

пульс и

(4-

по положительному фронту

Ции Uj о состоянии входов реверсив-

ного счетчика 2 в регистр 9. Эта информация соответствует Н. Таким об, разом, в арифметическом сумматоре 8 складывается сигнал регистров 4 и 9

НГ + (-Иг) а

и на выходе сумматора 8 появляется выходной сигнал устройства, равный при отсутствии измеряемого поля нулю.

При наличии внешнего поля при поступлении положительного фронта импульса U-, компаратора 7 состояние реверсивного счетчика 2

5 и.« гЭто состояние записывается в регистр 4.

При поступлении отрицательного фронта импульса U компаратора 7 состояние реверсивного счетчика 2

Не

ИЗ-и Г

Это состояние записывается в регистре 9.

Таким образом, на выходе 15 арифметического сумматора 8 присутствует информация, пропорциональная измеряемому полю:

8 изм +

Нг

HjM -

Как видно из фиг. 2, при наличии внешнего поля происходит смещение тока возбуждения феррозонда на величину измеряемого поля, что соответствует введению в устройство отрицательной обратной связи по измеряемому полю.

Формула изобретения

Цифровой измеритель магнитного поля, содержащий тактовый генератор, реверсивньм счетчик, цифроаналоговый преобразователь, два регистра, арифметический сумматор, феррозонд, дифференциатор и компаратор, причем вы-.

0

5

0 5

0 5

ход тактового генератора соединен со счетным входом реверсивного счетчика, выход цифроаналогового преобразователя соединен с обмоткой возбуждения феррозонда, выход сигнальной обмотки которого соединен с входом дифференциатора, выходом соединенного через компаратор с управляющим входом первого регистра, выходы первого регистра соединены с первой группой входов арифметического сумматора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, в него введены счетчик-делитель на N, триггер, элемент ИЛИ, инвертор и формирователь импульсов, при этом выход тактового генератора соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика- делителя на N, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ и счетным входом триггера, выход последнего соединен с управляющим входом реверсивного счетчика, выходами соединенного с входами двух регистров и цифроаналогового преобразователя, выход компаратора через формирователь импульсов соединен с входом сброса счетчика-делителя на N,a через инвертор - с управляющим входом второго регистра, выходаь и соединенного с второй группой входов арифметического сумматора, выход которого соединен с выходной шиной.

И8

U Us

Ufi

r

JH

Составитель A. Сазонов Редактор Л. Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор А. Обручар

Заказ 5563/45Тираж 730 . Подписное

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

- Л

/V/

фие.г

Изобретение может быть использовано в магнитометрах, предназначенных для измерения магнитного поля, в приборостроении, магнитной дефектоскопии и судостроении. Целью изобретения является повышение точности измерений. Цтя достижения э-той цели в цифровой измеритель магнитного поля дополнительно введены счетчик-делитель 11 на N, триггер 12, элемент ИЛИ 10, инвертор 14 и формирователь 13 импульсов. Кроме того, устройство содержит тактовый генератор 1, реверсивный счет- чик 2, Щ1фроаналоговый преобразовав тель 3, регистр 4, феррозонд 5, дифференциатор 6, компаратор 7, арифметический сумматор 8, регистр 9. При наличии внешнего поля происходит смещение тока возбуждения в феррозонде на величину измеряемого поля, что обеспечивается введением в устройство отрицательной обратной связи по измеряемому полю. 2 ил. С S (Л со 01 ю ю