Датчик напряженности магнитного поля Советский патент 1977 года по МПК G01R33/02 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно ,к устройствам, предназначенным для измерения слабых магнитных полей как постоянных, так и переменных.

Известны датчики напряженности магнитных полей, используемые в радио и электротехнических установках и приборах и содержащие ферро.магнитный цилиндрический сердечник, вдоль продольной оси которого намотана обмотка возбуждения, пьезоэлектрический кристалл с двумя выходными электродами и генератор 1.

Однако эти датчи,ки обладают малой чувствительностью, на.пример, из-за трения в подшипнике и в штифтовых соединениях и наличием амплитудного выхода. Кроме того, пьезоэлемент в таких датчиках используется пассивно, что приводит к большим потерям возбуж даемой ЭДС из-за большого внутреннего сопротивления кварца.

Цель изобретения - повышение чувствительпости датчика.

Достигается это тем, что датчик напряженности магнитного поля, содержаш;ий автогенератор, подключенный к чувствительному элементу, выполненному в виде биморфного .пьезоэлектрического вибратора, подключенного к автогенератору, снабжен тремя ферромагнитными стержнями, расположенными

перпендикулярно вибратору, средний из которых соединен с вибратором и двумя ферромагнитными кольца.ми с обмотками, каждое из них охватывает конец среднего и крайнего

стержней с обмотками, причем обмотки ферромагнитных колец соединены между собой последовательно-встречно.

На фиг. 1 изображено магнитное поле, общий вид; на фиг. 2 - чувствительный элемент, который представляет собой биморфный пьезоэлектрический ви|братор.

Датчик напряженности магнитного поля состоит из ферромагнитных стержней /, 2, 3, ферромагнитных колец 4, 5, катушек индуктивности 6, 7, пьезоэлектрического вибратора 8 с изгибными колебаниями и автогенератора 9.

Чувствительный элемент представляет собой пьезоэлектрический вибратор 8, состоящий из двух шьезокварцевых пластин 10, расположенных одна над другой, с нанесенными на их основание поверхности электродами, внутренние электроды 11 спаяны, а внешние электроды 12 соединены электрически, трех

ферромагнитных стержней 1, 2, 3 и двух ферромагнитных Колец 4, 5, представляющих собой единую конструкцию (установочные конструктивные элементы не принципиальны и на фиг. 1 не показаны). Причем средний

ферромагнитный стержень 2 жестко соединен

с вибратором 8 (например, приклеен), второй конец которого установлен на основание и прочно за,креплен на опоре, выполненной из немагнитного электроизоляционного материала. Внутри ферромагнитных колец 4, 5 намотаны катушки индуктивности 6, 7, соединенные между собой последовательновстречно.

Датчик работает следующим образом.

Биморфный пьезоэлектрический вибратор 8 ВОЗбуждается автогенератором 9, так что в нем возникают изгибные колебания. За счет этих колебаний начинает качаться и стержень 2, жестко соединенный с вибратором 8, изменяя величину зазоров между ферромаг-. нитными стержнями 1-2 и 2-3. При изменении величины зазоров между стержнями 1-2 и 2-3 в обмотках катушек индуктивности 6 и 7 наводится ЭДС индукции, которая зависит от числа витков обмотки, величины изменения зазора и от скорости изменения зазора, то есть от частоты колебаний вибратора 8. Обмотки должны быть соединены так, чтобы ЗДС индукции в обеих катушках складывались.

Использование двух датчиков во взаимно перпендикулярных плоскостях дает возможность определить направление на возмущающий объект, а применение системы из трех предлагаемых датчиков, разнесенных на некоторое расстояние (базу), позволяет с высокой точностью осуществить пеленгование возмущающего объекта.

Формула из Об р е т е н и я

Датчик напряженности магнитного поля, содержащий автогенератор, подключенный к чувствительному элементу, выполненному в виде биморфного .пьезоэлектрического вибратора, подключенного ,к автогенератору, отличающийся тем, что, с целью .повышения чувствительности датчика, он снабжен тремя ферромагнитными стержнями, расположенными перпендикулярно вибратору, средний из которых соединен с вибратором и двумя ферромагнитными кольцами с обмотками, каждое из них охватывает конец среднего и крайнего стержней с обмотками, причем обмотки ферромагнитных колец соединены между собой последовательно-встречно.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3564402, кл. 324-43. 1971 (прототип).

Da

j