Устройство для измерения направления магнитного поля Советский патент 1980 года по МПК G01R33/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к магнитным измерениям и может использоваться в качестве устройства для измерения направления постоянного или переменного магнитного поля в геофизических, навигационных и пеленгационных устройства Известно устройство для измерения направления магнитного поля, содержаще два однокомпонентных магнитомодуляшюнных датчика, размаценных на гори зонтальной платформе, так, что их магнитные оси взаимно перпендикулярны, при этом непосредственно измеряются компоненты В и В J поля, жестко связанные с платформой, в результате измерений могут быть вычислены направ ляющие косинусы и, следовательно, угло вое положение платформы относительно направления вектора поля В l. Однако в этом устройстве точность измерения направления поля зависит от степени идентичности измерительных каналов и поэтому в процессе измерений требуется -пцательная калифовка каналов и стабилизашга как режима возбуждения каждого датчика, так и коэффициента передачи каждого канала вплоть до регистрирующего прибора. Это усложняет устройство, снижает точность к скорость измерений, особенно в тех случаях, когда интенсивность измеряемого поля изменяется в щироких пределах. Известно также устройство для измерения направления магнитного поля, содержащее перемагничиваемый ферритовый модулятор с обмг-ткой возбуждения и пристыкованные к нему симметрично и ортогонально две пары ферритовых стержней -концентраторов с расгюложенными на них сигнальными обмотками, соединенными попарно последовательно 2}. Однако при большом динамическом диапазоне изменения интенсивности измеряемого поля возможны перегрузки каналов и регистрируютаего устройства, приводящие к наруитенто идентичности каналов и к снижоняю точности измереНИИ или даже делающие измереш1я вообще невозможными. Реализация же вкпюченных после магнитомодуляшюнного датчика двухканапьных усилителей и ре гистраторов с большим динамичес1шм диапазоном или одновременное автоматическое кзт ручное управление коэффициентами их передачи при жестких требованиях к идентичности каналов вызывает затруднения. Цель изобретения - повышение точно сти измерения, Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения направле ния магнитного поля, содержащее перемагничиваемый кольцевой ферритовый мо дулятор с подключенной к генератору возбуждения обмоткой возбуждегшя, к которому пристыкованы симметрично и ортогонально две пары феррит звых стержней - концентраторов с сигнальными обмотками, соединеш-сыми попарно последовательно, и два измерительных канала, снабжено обмот кой управления, располоншшюй на перемагничиваемом кольцевом ферри1чэвом модуляторе и последовательно соеданенными сумматором и усилителем постоян ного тока, выход которого соединен с обмоткой возбуждения, а каждый из измерительных каналов выполнен в виде последовательно соединенных усилителя и амплитудного детектора, при этом выходы амплитудных детекторов соедин ны со входами сумматора, а входы усилителей, выходы которых соединены с выходами устройства, подключены к сигнальным обмоткам. На чертеже представлена функционал ная схема устройства. Это устройство содержит перемагничиваемый кольцевой ферритовый модулятор 1 с подключенной к генератору возбуждения обмоткой 3 возбуждения. К модулятору I пристьпсованы симметр1гчно и ортогонально две пары ферр товых стержней - концентраторов 4,5 н 6,7 с сигнальными обмотками 8,9 и 1О, 11 соответственно, соединенными попарно последовательно. Кроме того, устройство содержит та же два измерительных канала 12 и 13 обмотку управления 14, расположенную на модуляторе 1, последователпьно соединенные сумматор 15 и усилитель 16 постошгаого тока, выход которого сое динен с обмоткой возбу 1сдения, а кажды З измерительных каналов 12 и 13 выол 1ен в виде последовательно соединеных усилителя 17, 18 и а тлитудного етектора 19, 20,соответственно. Выходы амплитудных детекторов 19 2О соединены со входами сумматора 15, а входы усилителей 17 и 18, выходы которых являются выходами устройства, подключены к сигнальным обмоткам 8 и 11, соответственно. Устройство работает следующим образом. Периодическое перемагничивание модулятора 1 током в обмотке возбуждения 3 приводит к модуляции магнитных потоков в стержнях концентратора 4,5 и 6,7 , следовательно, к появлению в сигнальных обмотках 8,9 и 10, 11 каждого канала 12 и 13 ЭДС, пропорциональных ортогональным составляющим измеряемого поля. Напряжения о сигнальных обмоток 8,9 и 1О, 11 каждого канала 12 и 13 усиливаются усигаттелями 17 и 18 соответственно, детектируются амплитудными детекторами 19 и 20 и подаются на входы сумматора 15. Сигнал с выхода сумматора 15, зависяплий от интенсивности измеряемого магнитного поля, усиливается усилителем 16 постоянного тока и изменяет ток в обмотке управления 14, а следовательно и смещающее поле в модуляторе 1. Исходное смещающее поле в модуляторе 1 выбрано таким, чтобы при отсутствии измеряемого поля или при очень малой его интенсивности коэффициент преобразования модулятора 1 был максимальным (например, при четкогармоническом режиме возбуждешгя исходное, смещающее поле должно быть нулевым). При этом условии изменение смещающего поля в модуляторе 1, вызватюе увеличением интенсивности измеряемого магнитного поля, приводит к уменьшению амплитуды рабочей гармоники маг1«ггной проницаемости модулятора 1, а следовательно, к уменьшению коэффициента преобразования модулятора 1. Поскольку модулятор 1 для обоих 12 и 13 общий, это уменьшение коэ4)фициента преобразования происходит одновременно и одзшаковым образом для каждого из каналов 12 и 13. Такое автоматическое управление коэффициентом преобразования модулятора 1 одновременно по двум каналам 12 и 13 сохраняет соотношению между сигналами в каналах 12 и 13, определяемое направлением измеряемого поля, но зна