Устройство для измерения низкочастотных магнитных полей Советский патент 1980 года по МПК G01R33/00 

Изобретение относится к магнитометрии и может быть использовано в приемниках сверхнизкочастотных матиитных полей в случае приема сигналов кратковременно работающих станций и в любых других случаях, когда требуется малое время подготовки приемника к работе. Известны устройства, содержащие магнитомодуляционный датчик с измерительной, компенсаииоииой обмотками и обмоткой возбуждения, избирательный ушлитель, синхроииофазовый детектор, генератор возбуждения, бло питания и регулятор постоянного iока. Компен сация постоянного поля в таких устройствах осуществляется изменением величины постоянного тока в компенсационных обмотках вручную. Устройства такого типа позволяют производить измерение магнитных полей сколь угодно низких частот 1. Недостажом зтих устройств является длительное время, затрачиваемое на компенсацию. Наиболее близким по технической сущиостн к предлагаемому является устройство, соде жащее магнитомодуляционный датчик с обмот ами компенсации, возбуждения и измерения, збирательный усилитель, синхронно-фазовый етектор, генератор возбуждения, источник питания и включенные в цепь отрицательной обратной связи по постоянному полю фильтр низкой частоты, например иитегрнрующее RC-звено, и усилитель постоянного тока 21. Однако козффициеит преобразования устройств такого типа неравномерен в рабочем диапазоне частот и резко падает с понижением частоты принимаемых магнитных попей из-за наличия частошо-зависимых злементов (фильтр низкой частоты) в цепи отрицательной обратной связи. Выбором величины элементов интегрирующего звена и коэффициента усиления усилителя постоянного тока можно добиться равномерности коэффициента преобразования устройства до достаточно низких частот. При зтом постоянная времени интегрирующего звена достигает зиачительной величины, причем, чем больше постоянная времеш интегрирующего звена, тем больню время установления рабочего режима устройства при его включении.

Цель изобретения - ускорение установления рабочего режима устройства при его включении.

Эта цель достигается тем, что устройство для измерения 1шзкочастотных магнитных полей, содержащее магнитомодуляниониый датчик, обмотка возбуждения которого подключена к генератору возбуждения, а измерительная и компенсирующая обмотки подключены к выходу устройства соответственно через избир 1тельный усилитель, соединенный последоват льно с синхронно-фазовым детектором, и усилитель постоянного VOKB, соединенный после|5овательно с резистором интегрирующего ВС звена, конденсатор которого одним выводом связан с выходом усилителя постоянного тока; и источник питания, к которому подключены генератор возбуждения, синхронно-фазовый детектор, избирательный усилитель и усилитель постоянного тока, снабжено последовательно соединенными дифференцирующим блоком, одновибратором коммутатором, причем вход да фферендирующего блока подключен к источнфсу питания, а второй вывод конденсатора св|язан со вторым входом коммутатора, один которого соединен с минусовой шиной, а друтой - со входом усилителя постоянного тока.

На чертеже представлена функциональная устройства.

Устройство содержит магнитомодуляционнЬш датчик 1, обмотка возбуждения 2 которого подключена к генератору 3 возбуждения, а измерительная 4 и компенсирующая 5 обмотки подключены к выходу устройства соответственно через избирательный усилитель 6, соединенный последовательно с синхронно-фазовым детектором 7, и усилитель 8 постоянного тока, соединенный последовательно с резистором 9 интегрирующего RC-звена 10, конденсатор 11 которого одним выводом связан с выходом усилителя постоянного тока; и источник питания 12, к которому подключены генератор 3, детектор 7, уси1штели 6 и 8, диф ференцирующий блок 13 и одновибратор 14, вход которого соединен с выходом блока 13, а выход - с первым входом коммутатора 15 Второй вход коммутатора 15 связан со вторы выводом конденсатора 11, а выходы - с минусовой шиной и со входом усилителя 8. Устройство работает следующим образом. При включении источника питания 12 на его выходе появляется иапряже1ше, которое подводится ко всем активным блокам устройства. Возникающий при включении скачок напряжения преобразуется блоком 13 в остроконечный импульс, поступающий на вход одновибратора 14. При этом на выходе одновибратора 14 вырабатывается прямоугольный

импульс, длительность выбирается равной времени установления сигнала в тракте прямой передачи (магнитомодуляционный датчик , избирательный усилитель 6, синхронно-фазовый детектор 7), поскольку постоянное поле в датчике 1 может быть скомпенсировано только после того, как установится сигнал в тракте прямой передачи устройства. Время установления сигнала в тракте прямой передачи определяется временем установления режимов активных блоков, входящих в тракт прямой передачи, и достаточно мало. Прямоугольный импуль с выхода одновибратора 14 поступает на управляющий вход коммутатора 15.

Под действием управляющего импульса конденсатор 11 отключается коммутатором 15 от входа усилителя 8 и подключается к минусовой шине, при этом конденсатор 11 заряжается выходным током усилителя 8 до напряжения, равного выходному напряжению этого усилителя. Поскольку выходное сопротивление усилителя 8 выбирается малым, заряд конденсатора 11 происходит за малое время, то есть осуществляется быстрая компенсация постоянного поля, но при этом козффициент преобразования устройства имеет спад в области низких частот за счет глубокой отрицательной обратной связи по переменному полю. По окончании действия импульса коммутации конденсатор 11 коммутатором 15 отсоединяется от минусовой шины и подключается ко входу усилителя 8. Поскольку усилитель 8 имеет большой коэффициент усиления, то разность потенциалов между его выходом и землей близка по величине разности потенциалов между его входом и выходом, и подключение конденсатора И, заряженного до выходного напряжения усилителя 8, между входом и выходом этого усилителя не вызьшает появления переходного процесса, срывающего режим автокомпенсации (как это произошло бы в случае подключения такого же конденсатора, но пе заряженного предварительно до соответствующего напряжения).

Таким образом, после быстрого выхода в рабочий режим устройство продолжает автоЛитически ко чпенсировать постоянное магнитное поле и следить за его медленными изменениями, и в то же время в области низких частот оно не имеет спада коэффициента преобразования.

Испыта1шя действующего макета предлагаемого устройства показьшают, что время установления рабочего режима при его включении не превышает 0,1 с при граничной частоте 10 Гц, в то время как у известного устройства при такой же нижней граничной частоте это время достигает 10-15 с.

Формула изобретения

Устройство для измерения низкочастотных магнитных полей, содержащее магнитомодуляционный датчик, обмотка возбуждения которого подключена к генератору возбуждения, а измерительная и компенсирующая обмотка подключены к выходу устройства соответственно через избирательный усилитель, соединенный последовательно с синхронно-фазовым детектором, и усилитель постоянного тока, соединенный последовательно с резистором интегрирующего RC-звена, конденсатор KOTopforq одним выводом связан с выходом усилителя постоянного тока; н источник питания, к которому подключены генератор возбуждения, синхронно-фазовый детектор, избирательный усилитель и усилитель постоянного тока, о т л ичающееся тем, что, с целью ускорения установления рабочего режима при включении, оно снабжено последовательно соединенными дифференцирующим блоком, одновнбрагором и коммутатором, причем вход дифференцирующего блока подключен к исгочнику питания, а второй -ВЫВОД конденсатора связан со вторым входом коммутатора, один выход которого соединен с минусовой шиной, а другой - со входом усялнтеля постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Афанасьев Ю. В. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки, 1972,

с. 171-172.

2.Геофизическая аппаратура. Вып. 28, Л., Недра, 1966, с. 16-23 (прототип).