ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ Советский патент 1996 года по МПК G01C17/30 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к малогабаритным компонентным магнитометрам устройствам для определения ориентации движущихся объектов относительно геомагнитного поля.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей устройства.

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик, разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 то же, электрическая схема; на фиг. 4 датчик с основными обмотками; на фиг. 5 электрическая схема датчика.

Датчик содержит корпус 1, двухкомпонентный датчик магнитного поля 2, выполненный на кольцевом магнитопроводе с воздушными зазорами 3, набранном из четырех кольцевых секторных пластин 4 и размещенном в каркасе 5, на котором намотаны распределенная обмотка возбуждения 6 и секции основных сигнальных обмоток 7, расположенные попарно друг против друга симметрично пластинам магнитопровода и включенные последовательно встречно, устройство для выставки ортогональности осей чувствительности, выполненное в виде эксцентриков с осями 8, входящих в пазы 9 в пластинах магнитопровода 4. Пластины 4 размещены в кольцевом каркасе 10 внутри кольцевой расточки 11, а осевой зазор выбран прокладкой 12. Двухкомпонентный датчик магнитного поля 2 закреплен на корпусе 1 винтами 13.

Однокомпонентный датчик магнитного поля 14 выполнен на магнитопроводе из двух кольцевых секторных пластин 15 с серповидными симметричными профилями концов установленных в каркасах 16, на которых намотаны дополнительные секции обмотки возбуждения 17, соединенные между собой последовательно согласно по магнитодвижущим силам и с обмоткой возбуждения двухкомпонентного датчика 2 и секции дополнительных сигнальных обмоток 18, включенные последовательно встречно по магнитодвижущим силам. Платины 15 размещены внутри кольцевой расточки в металлическом каркасе 19, покрытом внутри фторопластовым лаком с целью уменьшения трения при подборе и выставке пластин магнитопровода, что обеспечивает точное положение пластин после их контровки по центру, например, клеем и снижает напряжения от температурных деформаций элементов конструкции датчика, каркасы 19 полуэлементов однокомпонентного датчика магнитного поля 14 и кронштейн 20 соединены между собой, например, точечной контактной сваркой. Однокомпонентный датчик магнитного поля 14 установлен в центре симметрии двухкомпонентного датчика магнитного поля 2 и через пластину 21 соединен с корпусом 1, а точечная выставка его оси чувствительности (OZ) производится за счет деформации конических шайб, установленных между пластинами 21 и кронштейном 20 путем затяжки винтов 22. Датчик магнитного поля закрыт крышкой 23, в которой заармированы выводы 24. На каркасах 5 и 16 имеются выводы 25, предназначенные для распайки обмоток датчика и монтажа (фиг.3). С измерительным блоком датчик соединен жгутом с разъемом. Для установки и выставки датчика на объекте на выступах корпуса 1 предусмотрены пазы 26. Расстояние между центрами пластин магнитопровода однокомпонентного датчика равно 0,9-1,1 среднего радиуса пластин.

Каркасы 10, 19, кронштейн 20, платины 21 и все крепежные детали датчика выполнены, например, из немагнитного прецизионного сплава типа 36ХНЮФ-ВИ, а неметаллические детали из пресс-материала типа АГ-4В-10, пластины магнитопроводов 4 и 15 выполнены из сплава 81НМА из ленты толщиной 0,1 мм.

Симметрирование двухкомпонентного датчика магнитного поля 2 по крутизне статической характеристики и выставка ортогональности осей чувствительности производится путем прецизионного перемещения пластин 4 в кольцевой расточке каркаса 10 путем поворота эксцентриков с осями 8.

Каркас 5 собран из двух идентичных каркасов 27 (см.фиг.4), установленных симметрично магнитопроводу, на которых намотаны восемь подсекций распределенной по магнитопроводу обмотки возбуждения 28 и восемь соединенных попарно симметричных подсекций сигнальных обмоток 29, расположенных попарно друг другу с взаимно перпендикулярными осями чувствительности к внешнему полю, включенными последовательно встречно, концы которых соединены с заармированными в каркасах 27 выводами 25. В корпусе 1 установлены эксцентрики, оси которых (диаметром 0,1-0,2 мм) входят в поперечные пазы 9, выполненные в центрах пластин 4 магнитопровода датчика. Между пластинами 4 и каркасами 27 установлена прокладка, исключающая перемещение и изгиб пластин 4 в процессе эксплуатации. Обмотки возбуждения и сигнальные изолированы между собой и снаружи изоляционной пленкой 30 типа ПЭТФ. На корпусе 1 имеются выступы для крепления датчика в приборе или на объекте.

При работе датчика измеряемое магнитное поле, например магнитное поле Земли, воздействует на датчик и создает в магнитопроводах индукцию магнитного поля, пропорциональную составляющим магнитного поля Земли по осям чувствительного датчика. При модуляции магнитного сопротивления датчика переменным магнитным полем, созданным током в обмотках возбуждения, в сигнальных обмотках датчика наводятся ЭДС второй гармоники Е_2fx, E_2fy, E_2fz, пропорциональные составляющим магнитного поля Н_х, Н_у, Н_z по осям чувствительности датчика ОХ, OY, ОZ, которые подаются в измерительную аппаратуру (на чертеже не показана).

Датчик может работать и в компенсационном режиме, когда усиленные и выпрямленные выходные сигналы подаются в сигнальные или компенсационные обмотки, которые в объеме сердечников компенсируют составляющие магнитного поля Земли. Компенсационные обмотки трехкомпонентного датчика могут быть выполнены в виде монолитной трехкомпонентной катушки, обеспечивающей высокую однородность поля компенсации, однако, габариты трехкомпонентного датчика магнитного поля при этом возрастают.

Использование изобретения позволяет повысить точность измерения составляющих магнитного поля за счет повышения симметрии свойств и стабильности параметров обмотки возбуждения трехкомпонентного датчика магнитного поля в условиях эксплуатации.

Использование изобретения позволяет обеспечить необходимую точность измерения за счет обеспечения однородности магнитной цепи по полю возбуждения и снижения погрешности датчика от остаточного намагничивания, магнитного последействия, квадратурной составляющей ЭДС второй гармоники.

Подбор пластин по магнитным характеристикам в технологическом датчике магнитного поля с повышенной однородностью магнитной цепи по полю возбуждения и увеличение воздушного зазора между пластинами магнитопровода за счет увеличения его ширины, а также симметрирование магнитной цепи позволяет уменьшить температурную погрешность датчика магнитного поля.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к малогабаритным компонентным датчикам магнитного поля Земли (магнитолитрам). Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства. Датчик содержит корпус 1, двухкомпонентный датчик магнитного поля, выполненный на кольцевом магнитопроводе с воздушными зазорами, набранном из четырех кольцевых секторных пластин 4 с распределенной обмоткой возбуждения и сигнальными обмотками, расположенными попарно друг против друга, симметрично пластинам магнитопровода и включенными последовательно встречно, однокомпонентный датчик магнитного поля 14, установленный в центре симметрии ортогонально измерительным осям двухкомпонентного датчика магнитного поля, магнитопровод которого выполнен из двух кольцевых секторных пластин 15 с серповидными симметричными профилями концов, установленных в каркасе 16, на котором намотаны секции обмотки возбуждения, соединенные последовательно согласно по магнитодвижущим силам и с обмоткой возбуждения двухкомпонентного датчика, и секции сигнальной обмотки, соединенные последовательно встречно по магнитодвижущим силам. Плоскость магнитопровода однокомпонентного датчика расположена под углом 45^o к измерительным осям двухкомпонентного датчика, магнитные проницаемости формы магнитопроводов датчиков по полю возбуждения выбраны равными, а расстояние между центрами пластин магнитопровода однокомпонентного датчика магнитного поля выбрано равным 0,9 - 1,1 среднего радиуса пластин. 5 ил.

ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащий расположенный в корпусе кольцевой магнитопровод из четырех секторных пластин с торцами и воздушными зазорами между ними, распределенные основные обмотки возбуждения и основные сигнальные обмотки, расположенные в одной плоскости попарно друг против друга с взаимно перпендикулярными осями чувствительности и включенные последовательно встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, он снабжен пятой и шестой секторными пластинами с дополнительными обмотками возбуждения и дополнительными сигнальными обмотками, расположенными в плоскости, перпендикулярной плоскости расположения основных обмоток, торцевые части каждой из секторных пластин выполнены серповидными, а в центральной части каждой из секторных пластин выполнен радиальный паз, в котором расположен штифт введенного эксцентрика, закрепленного на корпусе.