СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕКТОРА МАГНИТНОГО ПОЛЯ Советский патент 1973 года по МПК G01R33/02 

1

Изобретение касается способов измерения вектора магнитного ноля.

По известным способам измерения иптенсивпость поля определяется по выходному сигналу чувствительного к полю элемента. При этом статические возмущения (изменения температуры, влажности, старения и пр.) носят характер низкочастотных помех, влияющих на чувствительность и порог чувствительности. Угол направления поля измеряют обычно косвенным способом, а именно путем измерения составляющих поля по двум (трем) направлениям. Далее преобразовывают полученные величины для исключения из них интенсивности ноля и выдачи сигнала, пропорционального углу. Налииче естественной диаграммы направленности у иекоторых датчиков (например, феррозондов) с успехОхМ используются при измерениях.

Предлагаемый способ обеспечивает иеиосредственное получение сигнала, пропорционального углу и исключает необходимость промежуточных преобразований составляющих поля, что повышает точность и упрощает схему.

Для этого чувствительный элемент, например ферромагнитное кольцо с равномерно нанесенной обмоткой, реагирующий на скалярную величину поля, помещают, кроме измеряемого, В подмагничивающее вращающееся поле и по сдвигу фаз между выходным сигналом, -промодулированным по синусоидальному закону, и опорным сигналом судят о направлении вектора магнитного поля. Сущность предлагаемого способа поясняется чертежом и состоит в следующем.

Для измерения используют чувствительный элемент, реагирующий на скалярную величину поля. При помещении этого элемента в измеряемое поле его выходной параметр остается постоянным при угловом перемещеНИИ в поле. Для того чтобы чувствительный элемент реагировал на угловое перемещение в поле, его помещают во вспомогательное вращающееся круговое иоле. Теперь на чувствительный элемент воздействуют одновремеино два поля - измеряемое и измерительное вращающееся. При совпадении полей по направлению воздействие их на чувствительный элемент максимально, а при встречном их расположении - минимально.

Так как вектор вспомогательного поля непрерывно вращается, то выходной параметр чувствительного элемента модулируется по закону, близкому к гармоническому.

Суммируя магнитные потенциалы изеряемого поля Не и вспомогательного поля Яо, получают выражение для напряженности результирующего поля

Яр - Яо -f Яе COS (а -f ю),

30

где (О - угловая скорость вращения поля Яо, а- - измеряемый угол. Выходной параметр чувствительного элемента Р как функцня внешнего поля оказывается нромодулированным по гармоническому закону Р Шр. Ш, П + cos (а + ш/) где k - коэффициент нропорциональности. Модулирующая несет информацию об угловом расположении датчика относительно ноля и о величине последнего, а именно сдвиг фазы модулирующей относнтельно фазы опорной синусоиды прямо пропорционален измеряемому углу, а амплитуда модулирующей прямо пропорциональна интенсивности поля. Благодаря модуляции, осуществляемой в чувствительном элементе, усиление сигнала производится па его частоте. Это упрощает схему и способствует минимизации фазовых искажений при усилении. Сведение измерения интенсивности и угла нанравлепия постоянного магнитного поля к измерению переменного поля благоприятно сказывается в отношении помехозащищенности схемы, так как помеха в даниом случае легко отфильтровывается от полезного сигнала (модулирующей). Примером чувствительного элемента, рейгнруюоего на скалярную величину поля, может служить кольцевой ферромагнитный сердечник с равномерно по окружности нанесенной измерительной обмоткой, возбуждаемой высокочастотным током. Благодаря совместному действию полей Но и Не дифференциальная магнитная проницаемость сердечника модулируется по гармоническому закону. Соответственно оказывается иромодулированной индуктивность обмотки. Предмет изобретения Способ измерения вектора магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и иомехоустойчивости, чувствительный элемент, «апример ферромагнитное кольцо с равномерно нанесенной обмоткой, реагирующий на скалярную величипу поля, помещают, кроме измеряемого, в подмагничивающее вращающееся иоле и по сдвигу фаз между выходным сигналом, промодулированным по синусоидальному закону, и опорным сигналом судят о направлении вектора магнитного поля.

Г-