Устройство для измерения индукции быстроизменяющихся магнитных полей Советский патент 1979 года по МПК G01R33/07 

.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИЙ БЫСТРОИЗМЕНЯЮЩИХСЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть ис пользовано для измерений с высокой точностью среднеквадратичных значений индукции магнитных полей, изм няющихся по времени по любому закону. „ Известны высокоточные устройства для измерения индукции изменяющихся магнитных полей, содеЕикащие датчик Холла с модулирующей катушкой, делитель выходного напряжения датчика, автоматический переключатель, управляемый коммутационным генератором, усилитель переменного напряжения, синхронный детектор и выходной; прибор, включенный в цепь связи между модулирующей катунгкой и синхро Гным детектором 1 . Однако эти устройства недостаточно точны при быстрых изменениях магнитного поля. При изменениях маг нитного поля по случайному закону отсчет.индукции по выходному прибору вообще теряет смысл. Целью изобретения является повышение точности измерения среднеквад ратичного значения индукции при лю.бых изменениях магнитного поля. Для этого в устройство, содержащее датчик Холла с модулирующей обмоткой, последовательно соединенные делитель напряжения, управляемый коммутационным генератором, автоматический переключатель, усилитель переменного напряжения и синхронный детектор, второй вход которого подключен к выходу KOMhiyTauHOHHoro. генератора, а также регистрирующий прибор, соединенный с модулирующей обмоткой, дополнительно введены последовательно соединенные широкополосный усилитель и квадратичный детектор, включенные между выходом датчика Холла и делителем напряжения, и автоматический переключатель, управляемый коммутационным генератором, включенный между выходом синхронного детектора и входом регистрирующего прибора. На чертеже дана функциональная схема предлагаемого устройства, В его состав входят источник питания 1, датчик Холла 2, модулирующая обмотка 3, в поле которой размещен датчик Холла, широкополосный усилитель 4, квадратичный детектор 5, делитель напряжения 6, автоматический переключатель 7, коммутационный .генератор 8, усилитель переменного напряжения 9, синхронный детектор 10, автоматический переключатель 11 и рехистирующий прибор 12, зашунтированный емкостью 13. Устройство .работает следующим образом. Датчик Уолла 2, питаемый от источника 1 и размещенный в поле модулирующей обмотки 3 обратной связи, помещают в измеряемое поле с индукцией В5 (t) . Выходное напряжение дат чика поступает через широкополосный усилитель 4 на квадратичный детектор 5. К выходу детектора подключен делитель напряжения б, вход и вьаход которого через автоматический переключатель 7 соединены с выходом усилителя переменного напряженяя 9. Переменная составляющая выходного напряжения детектора, образующаяся при непрерывной работе переключателя 7, усиливается усилителем 9 и выпрямляется синхронным детектором 10. Выпря ленный ток через автоматический переключатель 11, управляемый ког мутационным генератором 8, поступает в модулирующую обмотку 3 через регистрирующий прибор ( миллиамперметр) 12 эашунтированный емкостью 13. При замкнутом положении переключателя 11 на датчик Холла 2 воздейст .вует суммарная индукция от измеряемо го поля и поля модулируемой катушки, Так как в общем случае законы изменения BX и BO различны, а датчик Хол ла является линейным преобразователем магнитной индукции, то напряжение Холла представляет собой сумму двух независимых напряжений EXJ- . (t) EXJ Kjt В о , где t3j - Ток датчика Холла; коэффициент преобразовани этого датчика. Выходное напряжение квадратичног детектора можно представить в виде 4 «4 sV (Е, Е J, где К4. -коэффициент усиления усилителя 4; Sg - крутизна преобразования детектора 5. Так как при замкнутом состоянии переключателя 11 переключатель 7 находится в нижнем положении, то выход ное напряжение усилителя 9, поступаю щее через делитель 6, равно гт.2 . к Гр2 4. 2 1 Uu- Л J , где К коэффициент деления делителя напряжения ( ). При разомкнутом положении переключателя 11 обратная связь отсутствует, а на вход усилителя 9 поступае непосредственно выходное напряжение тектора 5. Так как при этом Во - О 1 -Kj SgE,, UU. При непрерывной работе коммутационого генератора 8 во входном напряжеи усилителя 9, будет возникать перенная составляющая с амплитудой 1 Постоянный ток на выходе синхроного детектора соответственно равен Р , р2 2 п Xi где К - коэффициент усиления усилителя 9; KIJJ- коэффициент выпрямления синхронного детектора 10 Индукция, создаваемая модулирующей катушкой, пропорциональна вы-j ходному току синхронного детектора БО K-jtlo , где Kj- постоянная модулирующей атушки. Так как модуляция магнитного поля и модуляция электрического напряжения противофазны, то измерительная схема уравновешивается при р2 м11-,Е,, откуда г 1) Е$, . Если выбрать коэффициент деления делителя 2, то Cj 1± bi „ Х2Xi Таким образом, показание выходного рибора пропорциональны среднеквадратическому значению индукции измеряеого поля при любом законе, изменения оследнего. Так как разность напряенийF -t-F Кб стремится к нулю в системе с глубокой обратной связью, то нестабильность коэффициентов К , Кд , 85 , К , KIQ и тока Э , входящих сомножителями в выражение для выходного тока 0 I практически не влияет на результат измерения. По сравнению с описанным прототипом предлагаемое изобретение создает

положительный эффект. Включение широкополосного усилителя и квадратичного детектора позволяет повысить точность измерения при быстрых изменениях измеряемых полей, расширить область применения прибора и предполагает получение ожидаемого технико-экономического эффекта от применения порядка 25000 руб. Внедрение прибора возможно, например, на Жито(мирском заводе Электроизмеритель

Формула изобретения

Устройство для измерения индукции быстрой змеи япощихс я магнитных полей, содержащее датчик Холла с модулирующей обмоткой, последовательно соединенные делитель напряжения, управляемый коммутационным генератором, автоматический переключатель, усилитель переменного напряжения и синхронный детектор, второй вход которого подключен к выходу коммутационного генератора, а также регистрирующий прибор, соединенный с модулирующей обмоткой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения среднеквадратичного значения индукции при любых измерениях магнитного поля, в него дополнительно введены последовательно соединенные широкополосный усилитель и квадратичный детектор, включенные между выходом датчика Холла и делителем напряжения, и автоматический переключатель, управляемый коммутационным генератором, включенный между выходом синхронного детектора и входом регистрирующего прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

-