Устройство для измерения напряженности переменного магнитного поля Советский патент 1990 года по МПК G01R33/02 

7-2

/-/,

ел

&

00

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерения напряженности неоднородного магнитного поля в широком диапазоне частот. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство для измерения напряженности переменного магнитного поля содержит двухсекционный индукционный преобразователь из секций 1-1, 1-2 и 2, магнитные оси которых параллельны, апериодические звенья 3,4,5 и 6 первого порядка с соответствующими постоянными времени, сумматор 7 и блок 8 представления информации. Повышение точности измерений обеспечивается путем изменения расстояния между осями катушек индуктивности. 4 ил.

Фиг. 1

31576877

Изобретение относится к магнитным

нь

измерениям и предназначено для измерения напряженности (магнитной индукции) неоднородного магнитного поля в широком диапазоне частот.

Цель изобретения - повышение точности измерений .

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - амплитудно-частотные характеристики отдельных звеньев; на фиг.З- схема соединений секций двухсекционного индукционного преобразователя;

и она имеет наклон, циональный частоте to

на фиг.4 - конструкция двухсекционно- -с нитной индукции Зц)

го информационного преобразователя.

Устройство (фиг. 1) содержит двухсекционный индукционный преобразователь из секций 1 и 2. магнитные оси которых параллельны,апериодические звенья3-6 первого порядка с постоянными времени соответственно Т5,Т4,Т ,Т,, сумматор 7 и блок 8 представления информации. Низкочастотная секция состоит из одной катушки, содержащей две последовательно и согласно включенные концентрические обмотки 1-1 и 1-2 с параллельными осями. Высокочастотная секция состоит из нескольких (на фиг.2 трех 2-1,2-2 и 2тЗ) катушек, равномерно расположенных по цилиндрической образующей в зазоре между двумя обмотками 1-1 и J-2 катушки секции 1 .

Устройство работает следующим образом.

Секционированный индукционный преобразователь помещают в измеряемое переменное магнитное поле с индукцией Вц. Каждая секция преобразователя со своими апериодическими звеньями преобразует индукцию Ви в пропорциональное ей переменное электрическое напряжение в своем определенном поддиапазоне частот, которое поступает на сумматор 7 для суммирования аналоговых сигналов и последующей подачи их на блок 8.

Наклон амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) первой ветви устройства, состоящей из обмоток 1-1, 1-2 и звеньев 3 и 5, в диапазоне час1тот до (фиг.2,а) определяется хаТ9

рактеристикой секции 1, выходное напряжение которой пропорционально частоте измеряемой индукции BU. В диапазоне частот до - характеристики зве20

25

30

Наклон АЧХ второй щей из катушек 2-1, ньев 4 и 6, в диапа 1

опреде

-- (фиг.2,б) Ч

ристикой секции 2, в ние которой пропорци те СО. В диапазоне ч

1

- характеристики зв

Т4

считать частотно-нез

с частоты --- на х

Т4- ветви начинает вли

ввиду чего характери

1 1 не частот -- - -- ч

Т4 TЈJ сима. Начиная от --

рактеристику ветви н 35 звено 6 и она имеет пропорциональный час

Обеспечивая Ти Т ную АЧХ средства изм В случае наличия 40 ния секций катушек п ловленный собственно частотой С0( секции расположена в рабоче частот секции 2), пр 45 му АЧХ (фиг.2,б - пу это обуславливает по устройства (фиг.2,в ния) .

Для уменьшения ма 50 между секциями при п ловиях требуется уве ния между секциями. обеспечить отсутстви неравномерности АЧХ 55 зоне частот при изме го магнитного поля. неоднородных магнитн ное увеличение расст

ньев 3 и 5 можно считать частотно-независимыми. Начиная с

частоты --- Т3

на характеристику ветви начинает влиять звено 3, ввиду чего характеристиiка ветви в диапазоне частот от

1Т

до -- частотно независима. Начиная

5 I от частоты -- (и выше) на характеL s ристику ветви начинает влиять звено 5

и она имеет наклон, обратно поропор- циональный частоте to (измеряемой маг0

5

0

Наклон АЧХ второй ветви, состоящей из катушек 2-1, 2-2, 2-3 и звеньев 4 и 6, в диапазоне частот до 1

определяется характе-

-- (фиг.2,б) Ч

ристикой секции 2, выходное напряжение которой пропорционально частоте СО. В диапазоне частот до

1 ,

- характеристики звеньев 4 и 6 можно

Т4

считать частотно-независимыми.Начиная

с частоты --- на характеристику

Т4- ветви начинает влиять звено 4,

ввиду чего характеристика в диапазо1 1 не частот -- - -- частотно незави-

Т4 TЈJ сима. Начиная от -- (и выше) на характеристику ветви начинает влиять звено 6 и она имеет наклон обратно- пропорциональный частоте 6) .

Обеспечивая Ти Т5 получим суммар-,- ную АЧХ средства измерений (фиг.2,в) В случае наличия взаимного влия- ния секций катушек подъем АЧХ, обусловленный собственной резонансной частотой С0( секции 1 ( (0,может быть расположена в рабочем поддиапазоне частот секции 2), приводит к подъе- му АЧХ (фиг.2,б - пунктирная линия), это обуславливает подъем АЧХ всего устройства (фиг.2,в, пунктирная линия) .

Для уменьшения магнитной связи между секциями при прочих равных условиях требуется увеличение расстояния между секциями. Это позволяет обеспечить отсутствие погрешности от неравномерности АЧХ в широком диапа- зоне частот при измерении однородного магнитного поля. Но при измерении неоднородных магнитных полей обычное увеличение расстояния между сек5

циями приводит к тому, что магнитный центр преобразователя находится в разных точках пространства для разных, значений измерений индукции В. В этом случае только изменение расстояния между секциями 1 и 2 позволяет уменьшить погрешность от неравномерности магнитного поля, а уменьшение этого расстояния приводит к увеличению неравномерности АЧХ из-за взаимного влияния секций. В предлагаемом устройстве магнитные поля обмоток низкочастотной секции в месте расположения катушек высокочастотной секции имеют противоположное направление,что всегда можно обеспечить выбором а4 и а2 (фиг.4) так, что суммарный лоток, пронизывающий к тушку высокочастотной секции, обусловленный магнитным полем низкочастотной секции (из-за протекания по ней тока I), равен нулю, в этом случае равна нулю и взаимная индуктивV

ность М -- между секциями и соответственно равен нулю коэффициент связи между секциями, что позволяет из

t/Tj

Риг. 2

r/rs ш

10

76877

менить расстояние между осями катушек и тем увеличить точность. Формула изобретен и я

Устройство для измерения напряжен- ности переменного магнитного поля;содержащее секционированную индукционную катушку, секции которой выполнены в виде цилиндрических катушек с параллельными магнитными осями, геометрические центры которых расположу- нь1 в плоскости, перпендикулярной их продольным осям, при этом первая секция выполнена в виде одной.катушки, а каждая из последующих - в виде нескольких последовательно-согласно включенных катушекs отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, каждая катушка, кроме катушек самой высокочастотной секции, содержит по две последовательно и согласно включенные концентрические обмотки с параллельными осями, катушка каждой после- 25 дующей секции равномерно расположены по цилиндрической образующей в зазоре между двумя обмотками каждой катушки предыдущей секции., J

Т5

20

1-1

1-2

2-1 2-2 2-3

Ue. J

2-1

8ц

Фиг. 4

Вв

B1

R

&я

B1

1-2