Рамочный магнитоприемник Советский патент 1980 года по МПК G01R33/00 

Изобретение относится к области магБитных измереНИЙ и может использоваться в радиопеленгации, геологоразведке и геофизических исследованиях для определения угловых координат источников излучения. Известен рамочный магнитоприемн.нк, содержащий одновитковую короткозамкнутую рамку, проходящую сквозь отверстие тороидального ферритово го сердечн 1ка с сигнальной обмоткой 1. Однако этот магнитолриемник предназначен только для направленного приема и измерения угловых координат вектора напряженности магнитного поля пхтем механического вращения магнитопркемн-нка ;i пространстве. Известен также ра1мочный ма1 ;итоприемник, содержащий груплу параллельных ОДНОВИТ1КОВЫХ короткозамхнутых рамок, на каждой из которых размеще; 0 несколько тороидальных ферритовых сердечников с обмоткамИ, включенными согласно 2. Этот магнитоприемник используется также только для направленного ,и измерения угловых координат вектора напряженности .магнитного поля путем механического вращения .магнптоприеми;п а в пространстве. Цель изобретения - повыгиение точности измерения. Поставленная цель дост15гается тем. что в ра.мочяый магнитоцриемНПК, содержанипЧ п одинаковых короткозамкнутых рамок, проходящих сквозь отверстия тороидальных ферритовых сердечников с си гнальными обмотками, введены источник подмагн:)чиваюидего тока и последовательно соедашенные генератор синусоидального тока и фазосдв)гающие устройства, а тороидальные фер|ритовые сердечники дополнительно снабжены обмотками управления « размещены по два на каждой одновитковой короткоза мкн}той рамке, плоскости которых сментены одна относительно дрзгой на угол п 180°/п, где п - число рамок. При этом сигнальные обмотки каждой пары тоооидальных ферритовых сердечников соединены последовательно и встречно, а между па-рами сердечников - последовательно и подключены к ИСТОЧНИК} подмагничивающего тока. Обмотки управления :каждой пары сердечников соедииены последовательно и согласно. Обмотки З правления первой пары сердечников подключены к выходу генератора синусоидального тока, а последующих пар - к выходам соответствующих фазосдв1 га1ощих устройств, фазовый сдвиг которых равен углу а. На фиг. 1 представлена функциональная схема рамочного магнитоггол-емника; на

i,:;;- 2 - cxt-ita пространственного распо.ожения рамок магнитоприемника; на (ч:г. 3 ;юь:азано ззапмодействие постоянного и 1 шравляюш.е10 ма гнитных полей is объеме одной па,ры сердечников.

Рамочный магиитопрИемник содержг.т одн-овитковые короткоза М1Кнутые рамкп /1 - /,,, проходящие сквозь отверстия торо.идальных ферритовых сердечников 2:-2,. с сигиальнымИ обмотками J|-3„, .источник 4 подмагннчивающего тока, последовательi;o соединенные генератор 5 синусоидального тока и фазосдв,ига1ощие устройства 6,6,,. Тороидальные ферритовые сердечник, 2|-2„ си :1бже::ы обмотками 7i-7,, управлсНИН 1 размеще1{ы по два на кал-сдой одновит1-;овой короткозамкнутой рамке /i - /„. Плоскости одиознтковых короткозамкнутых рамок /1 - /,, смещены одна относительно дру:ои на vioj: к---180°//г, JM,e п- число рамок. Сигнальные обмотки каждой пары тороидальных ферритозых сердечников 2i -2,, соединены последовательно и встречаю, а -между парами сердечников - последова едьпо и подключены к «сточн-иму 4 подмагничивающего тоха. Обмотки 7i-7„ улра.вления кал-сдой тары сердеч1Н1И1Ков 2i-2„ соединены последовательно и согласно, лрн4eiK обмотки управления 7i и 7-2 первой нары сердечнш-сов 2, .и 2 подключены к выходу генератора 5 синусоидального тока, а носледу ош,их нар --- к .выходам соответствуюпдих фазосдвигающих устройств 6i-&„, фазовый сдвиг которых равен углу а. Источник 4 подмагничивающего тока подключен к выходу сигнальных обмоток 5i-3„ через раввязывающий дроссель 8.

Пр.инцил действия данного рамочного магнитопр гомника заключается ,в следующем.

Магнптный иоток сигнала, пролизывающий рам-ку /1, возбуждает в ней ЭДС ,,,,

которая трансформируется в сигнальные обмотки и i-2 сердечни ков 2i и 2-2. Уровень ЭДС 3 сигнальных обмотках и -J2 .каждого сердечника 2i и 22 зависят от соотнощения лроницаемостей эт.их сердечни ков, 1которые в свою очередь . от величины тока в обмотках 7, н 7 .вления, создаваемого генератором 5 синусоидального тока, а также от величи.ны гока .подмагн.ич1ивания, создаваемого источ:1тиком - лодмагничивающело тока в сигнальных обмотках 3i и Зо. При отсутствии тока в обмотках 7 и 72 проиицае-мости обоих сердечиико.З .2, и 22 определяются интенсивностью лоля Яо, создаваемого иостоя.нны-м током нодмагничиван.ия в их объеме. Так как сигнальные обмотки 3i и Sz включены ветреч.ио, то направления силовых линий напряженности постоянн.ого матнитного поля Яо в объеме каждого сердечяи-ка 2 и 2.2 п-ротивополож.ны (фиг. 3). в Э70М случаг проницаемости сердеч.ников 2; и 22 равны

между собой, соответственно разны и ЭДС, наводимые в нх сигнальных обмотках 3, л js- Суммарная ЭДС ej нрн этом равна , поскольку сигнальные обмот1чи 3 и оз этой пары сердечии1ков 2, и 22 соедине;1Ы последовательно и встреч.но.

При и()явлен;чи тока в обмотках 7: и 72 управления в объеме сердеч 1икоз 2; и 22 возникает магнитное поле И)авления //у, нанравление .которого з обоих сердечниках одинаковое в снлу сог.ласного включении обмоток 7| и 7.,. Прн этом з сердсчниl :e действует сумма.рнос поле Я|, + Яу, в другом -- разностное Яо Я,, (фиг. 3). Балан.с пронинаемостей сордечи.иков 2) и 2 нарушается и сум марная ЭДС сигнчала PI ирииимает некоторое, отл) от ,«., 3:iaчение. При увеличении тока -; обмотках 7i и 72 управления уровень ЭДС е-, также возрастает. Пр4-1 измененин ;1;)л;.1рноети тока в обмотках 7; и 72 ЭДС е мег:яет 3iiaK, поскольку наиразлеи11е ио:1я Я-,- в ка/кдом сердеч.нике 2, и 22 изменяется на иротинополОЖ -;ое.

Таким образом, зако.и нзмененля ровня ЭДС еигг.ала в выходной цени рассматриваемой одновитковой короткоза.мкнутой ра-мки /1 соответствует закону измеиеии управляющего тока, еоздаваемого генератором 5 синусоидального тока, н его мож.но записать

.-/(/Гр eciso/,

где ()

частота упра1 ляющего тока;

;,, --- ЭДС, наводимая в рамке магнитным полем сигнала;

/ - коэффиииент пропорциональ} ости, учитывающий степень связи рамКИ с сигнальными обмотками. Функционирование остальных одновитковых короткозамкнутых рамок 1о-/„ такое же, как и рамки /j.

ПОСКОЛЬКУ фа13овый сдвиг тока управления второй одновитковой короткозамкнутюй рамки 22 равен углу и, ЭДС. сигнала в ее |}ыходной цепи равна:

Соответст-венно ЭДС в выходной цепи п-й рымки определяется выражением

с, (n-1)а.

Так ка.к илоскости ОДНОБЙТКОВЫХ корот.коза.мкнутых рамок /i-/„ рамочного магн.итоприемника смещены одна отноеительно другой .на одинаковый угол а, то справедливы соотношения

Я. „, cos в cos й/, /:., mcos (0-Ьа) cos ш/,

,;.., „е {«-l) со/, где 0) - частота магнитного поля сигнала; в - угол между направлением вектора напряженности .магнитного поля сигнала с нормалью к плоскости рамжи, пр.инятой за начало отсчета угла. Результирующая ЭДС на выходе рамочного Л1агнитоприемни:Ка будет иметь вид вых + е, - ...-;- с„ КЕ,, (cos в cos IM-|- cos (0 -f a)cos(f2f f a) Ч- .-. - cos в (/; - - l)a cos Qi -- (n - i) cos ш1 . Учитывая, что a 180°/n и произведя тригонометрические преобразования, получим бвых - ,„со5 (12 - 8) cos ш/. Полученное выражение показывает, что ОСЬ ма-ксимумов диаграммы направленности paiMO4Horo магнитолриемника изменяет свое направление относительно любого заданного с угловой скоростью О. При этом максимум -приема имеет место тогда, когда фазовый угол Q.t управляющего тока равен углу в. Это обстоятельство может быть использовано для измерения направления вектора напряженности магнитного поля. Минимальное число рамок, необходимое для обеспечения электрического вращения диаграммы направленности данного магнитопр-иемника равно двум. В этом случае плоскости рамок устанавливают под прямым УГЛОМ. 6 Формула изобретения Рамочный магнитоприемаик, содержащий п одновитковых короткозам.кпутых ралюк, проходящих сквозь отверстия тороидальных ферритовых сердечников € сигнальными обмотквми, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, 3 него введены источн ик подмагничивающего тока и последовательно соединенные генератор синусоидального тока я фазосдвигающие устройства, а тороидальные ферритовые сердечники дополнительно снабжены обмотками управления и размещены по два на каждой одновитковой короткозамкнутой рамке, плоскости которых смещены одна относительно другой на угол , где п - число рамок, при этом сигнальные обмотки каждой еары тороидальных ферритовых сердечников соединены последовательно и встречно, а между парами сердечников - последовательно и подключены к источнику подмагничивающсго то:ка. обмотки управления каждой пары сердечникоз соединены последовательно и согласно, причем обмотки управления перзоЙ пары сердечников .подключены к выходу генератора синусоидального , а послед ющих пар - к выходам соответствующих фазосдвигающ11Х устройств, фазовый сдвиг которых .равен углу а. Источники информации, иринятые во внимаКИе при экспертизе: 1.Сборник «Геофизическая аатпаратура, 1975, зып. 57, с. 65-66. 2.Авторское свидетельство СССР Лс 457051. хл. G 01 R 33/00, 1973.