Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля Советский патент 1988 года по МПК G01R33/02 

1 1А13564

Изобретение относится к магнитным измерениям, предназначено для измерений максималышх значений индукции переменного магнитного поля в широком диапазоне частот с повышенньм быстродействием и точностью, и может быть использовано при точечных измерениях индукции переменного магнитного поля.

Цель изобретения - повышение точ- ю ности измерений.

На фИ1. 1 приведена функциональная структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства, .15

Устройство для измерения индукции переменного магнитного поля содержит последовательно соединенные генератор 1 прямоугольных импульсов, преобразокоторого является выходом блока 11, вход соединен с выходом блока 18, в ходы которого соединены с соответст вующими выходами блоков 5 и 16.

Устройство работает следующим об разом.

При поступлении импульса Пуск (фиг, 26) преобразователь 2 Холла возбузкдается прямоугольным импульсо тока (фиг, 2в), поступающим с генер тора I прямоугольных импульсов. Вы- ходное напряжение преобразователя 2 Холла, равное U (2irft+

U +arctg fj--) фиг. 2a, усиливается ш

Uy m

рокополосным усилителем 3 до K-U и поступает на входы аналого-цифровог преобразователя 4 и экстрематора 5

ватель 2 Холла, широкополосный усили- 20 (Uy, - амплитуда напряжения Холла,

тель 3, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 4 и входом экстрематора 5, первый 6, второй 7 и Третий 8 элементы И, первый 9 и второй 10 регистры, счетно-решающий блок 11, триггер 12, блок 13 задержки и регистрирующий блок 14. Выход экстрематора 5 соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с управляющим выходом генератора 1 прямоугольных импульсов, а выход - с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 4, выход которого соединен с первыми входами первого 9 и второго 10 регистров, а их выходы - соответственно с первым и вторым входами счетно-решающего блока 11, выход которого соединен с регист- рирующим блоком 14. Управляющий выход аналого-цифрового преобразователя 4 соединен с управляющим входом ген ератора 1 прямоугольных импульсов через блок 13 задержки и первыми входами второго 7 и третьего 8 эле- ментрв И, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно первого 9 и второго 10 регистров, выход генератора прямоугольных импульсов 1 - с входом триггера 12, прямой выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 7, а инверсный с вторым входом третьего элемента И 8. Счетно-решающий блок 11 содержит два блока 15 и 16 возведения в квадрат , входы которых соединены соответственно с первьм и вторым входами блока 11, сумматор 17 и блок 18 для извлечения корня квадратного, выход

25

3S

40

45

50

55

и„ - амплитуда напряжения наводки, f - частота сигнала). При достижени выходным напряжением широкополосног усилителя 3 (фиг. 2г) максимальног значения экстрематор 5 вырабатывает импульс запуска (фиг. 2е) аналого- цифрового преобразователя 4. 3адержанньй относительно переднего фронт прямоугольного импульса тока (фиг.2 строб (фиг. 2д), поступающий с уп- равляющего выхода генератора 1 прямоугольных импульсов на второй вход первого элемента И 6, устраняет лож ное срабатывание экстрематора 5 во время переходных процессов в широко полосном усилителе 3,

Код преобразованного в первом та те измерений максимального значения выходного напряжения (фиг, 2г) широ кополосного усилителя 3 поступает н первые входы первого 9 и второго 10 регистров. Запись этого кода в перв регистр 9 производится импульсом, п ступающим на второй вход этого реги ра с выхода второго элемента И 7 (фиг, 2л), при этом с управляющего выхода аналого-цифрового преобразов теля 4 на второй вход второго элеме та И 7 поступает импульс Конец пре обр. (фиг, 2ж), а на первый вход - разрешающий импульс с прямого выход триггера 12 (фиг. 2к), управляемого с выхода генератора 1 прямоугольных импульсов. Импульс Конец преобр., задержанный блоком 13 задержки (фиг. 2з), поступает на управляемы вход генератора 1 прямоугольных импульсов и производит выключение ток управления преобразователя 2 Холла,

которого является выходом блока 11, вход соединен с выходом блока 18, выходы которого соединены с соответствующими выходами блоков 5 и 16.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении импульса Пуск (фиг, 26) преобразователь 2 Холла возбузкдается прямоугольным импульсом тока (фиг, 2в), поступающим с генератора I прямоугольных импульсов. Вы- ходное напряжение преобразователя 2 Холла, равное U (2irft+

U +arctg fj--) фиг. 2a, усиливается шиUy m

рокополосным усилителем 3 до K-U и поступает на входы аналого-цифрового преобразователя 4 и экстрематора 5,

5

S

0

5

0

5

и„ - амплитуда напряжения наводки, f - частота сигнала). При достижении выходным напряжением широкополосного усилителя 3 (фиг. 2г) максимального значения экстрематор 5 вырабатывает импульс запуска (фиг. 2е) аналого- цифрового преобразователя 4. 3адер- жанньй относительно переднего фронта прямоугольного импульса тока (фиг.2в) строб (фиг. 2д), поступающий с уп- равляющего выхода генератора 1 прямоугольных импульсов на второй вход первого элемента И 6, устраняет ложное срабатывание экстрематора 5 во время переходных процессов в широкополосном усилителе 3,

Код преобразованного в первом такте измерений максимального значения выходного напряжения (фиг, 2г) широкополосного усилителя 3 поступает на первые входы первого 9 и второго 10 регистров. Запись этого кода в первый регистр 9 производится импульсом, поступающим на второй вход этого регистра с выхода второго элемента И 7 (фиг, 2л), при этом с управляющего выхода аналого-цифрового преобразователя 4 на второй вход второго элемента И 7 поступает импульс Конец пре- обр. (фиг, 2ж), а на первый вход - разрешающий импульс с прямого выхода триггера 12 (фиг. 2к), управляемого с выхода генератора 1 прямоугольных импульсов. Импульс Конец преобр., задержанный блоком 13 задержки (фиг. 2з), поступает на управляемый вход генератора 1 прямоугольных импульсов и производит выключение тока управления преобразователя 2 Холла,

31

Во время отсутствия тока управления широкополосным усилителем 3 усиливается только напряжение индукционной наводки U U cos2 S ft (фиг.2а) поступающее с выхода преобразователя 2 Холла (фиг. 2г), Усиленное напряжение индукционной наводки К- и„ п.остуг пает на входы аналого-цифрового преобразователя 4 и экстрематора 5. При достижении выходным напряжением широкополосного усилителя 3 максимального значения экстрематор 5 вырабатывает импульс запуска (фиг. 2е) аналого цифрового преобразователя 4. Задержа ный относительно заднего фронта прямоугольного импульса тока (фиг, 2в) строб (фиг. 2д), поступающий с управляющего выхода генератора .1 прямоугольных импульсов на второй вход первого элемента И 6, устраняет ложное срабатывание экстрематора 5 во время переходных процессов в щирокоп лосном у:илителе 3.

Код преобразованного во втором такте измерений максимального значения выходного напряжения (фиг. 2г) широкополосного усилителя 3 поступает на первые входы первого 9 и второго 10 регистров. Запись кода во второй регистр 10 производится импулсом, поступакяцим на второй вход этого регистра с выхода третьего элемента И 8 (фиг. 2м), при этом с управляющего выхода аналого-цифрового преобразователя 4 на второй вход третьего элемента И 8 поступает импульс Конец преобр. (фиг. 2ж), а на первый вход - разрещающий сигнал с инверсного вькода триггера 12 (фиг. 2к), управляемого с выхода генератора 1 прямоугольных импульсов. Импульс Конец преобр., задержанный блоком 13 задержки (фиг. 2з), поступает на управляемый вход генератора 1 прямоугольных импульсов и производит подготовку генератора 1 к запуску.

I Коды первого и второго тактов измерений поступают с выходов первого 9 и второго 10 регистров соответственно на первый и второй входы счетно-решающего блока 11 и связанные с ними первый 15 и второй 16 блоки возведения в квадрат. В сумматоре 17 формируется разность кодов, поступающих на его два входа с выходов бло- ftoB 15 и 1, которая соответствует напряжению

3564

и -К (и,,)-К и, к и,„.

Из этой разности кодов, поступающей на вход блока 18 извлечения кор- 5 ня квадратного, на выходе последнего формируется код, соответствующий напряжению ,К)В, пропорциональному только измеряемой магнитной индукции. Этот код поступает с выхода счетно-решающего блока 11 на регистрирующий блок 14.

Таким образом, предложенное устройство позволяет провести измерения индукции переменного магнитного поля

10

15

0

за время, не превышающее период частоты измеряемого магнитного поля, так как именно за указанное время имеется возможность последовательно за два такта провести измерение максимальных значений напряжений V и .

Формула изобретения

0

5 Устройство дпя измерения индукции переменного магнитного поля, содержащее последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, преобразователь Холла и широкополоС1И 1й усилитель, блок задержки, счетно-решающий блок и регистрирующий блок, отл и.чающее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены экстрематор, аналого- цифровой преобразователь, два регистра, три элемента И, триггер, причем выход широкополосного усилителя соединен с входами аналого-цифрового преобразователя и экстрематора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с управляющим выходом генератора прямоугольных импульсов, а выход - с управляющим входом аналого- цифрового преобразователя, выход которого соединен с первыми входами первого и второго регистров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами счетно-решающего блока, выход которого соединен с входом регистрирующего блока, причем упра вляющий выход аналого-цифрового преобразователя соединен через блок задер.жки с входом управления генератора прямоугольных импульсов и

5

0

5

0

5

первыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых саедиие- ны соответственно с вторыми входами первого и второго регистров, а вторые

51413564 6

входы соответственно с прямым и ин- рого соединен с выходом генератора вареным выходами триггера, вход кото- прямоугольных импульсов.

Изобретение может быть использовано при точечных измерениях индукции переменного магнитного поля. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, преобразователь. 2 Холла, широкополосный усилитель 3, блок (Б) 13 задержки, регистрирующий Б 14, экстрематор 5, аналого-цифровой преобразователь 4, регистры 9, 10, элементы И 6-8, триггер 12, счет- но-решакяций Б 11, включающий Б 15, 16 возведения в квадрат, сумматор 17 и Б 18 для извлечения корня квадратного. Устройство имеет повышенную точность измерений, 2 ил.