Двухканальный магнитомодуляционный датчик Советский патент 1980 года по МПК G01R33/02 

Изобретение .относится к технике . измерения слабых магнитнксс полей, может быть использовано в геофизичес ких и навигационных устройствах. Известен датчик, предназначенный для измерения одной составляющей магнитного прля и содержащий два соосных феррйтовых стержня с сигнальными. обмотками, примыкающими к ферритовой пластине, на боковых пойерхностях которой укреплены контакты для подключения к источнику возбуждающего тока 1. Недостатком известного датчика является .низкая точность измерений составляющей переменного магнитного поля обусловленная температурной и временной нестабильностью проницаемостей участков соединения ферритовыэс стержней с пластиной. Кроме того , известный датчик характеризуется значительным уровнем помёховых ЭДС, возникающих в его сигнальных обмотках под действием постоянного геомагнитного поля, поскольку постоянное мешающее поле наравне с измеряемым переменным Ьдинаково концентрируется в магнитопррводе датчика. Известен также магн итрмоцуляционный датчик, служащий для измерения двух ортогональных составляющих;, пере менного магнитного поля 12. Ол содержит составной махнитопровод, выполненный в виде замкнутого ферритового кольца с пристыкованными к нему двумя ортогональными парами стержней-концентраторов. На ферритовом Кольце распределена обмотка возбужденйя, а на стержнях-концентраторах размещены две ортогональные пары сигнальных обмоток, соединенных попарно последовательно. Недостатком известного датчика является низкая точность измерений, . ббусловленная наидентичностькУ его каналов, возникающей за счет температурной и временной нестабильности участк.ов {Соединения стержней-концентраторов с кольцевым модулятором. Обычно для придания магнитопроводу р(атчика механической жесткости и вырокой магнитной проницаемости стержни; -ко нцентрат оры крепятся (приклеиваются) к кольцевому модулятору с помощью специальных компаундов с ферро; 4aгнитньIM раполнителем (например, ферритовым порошком). Однако неоднородiHOCTb и нестабильность магнитных свойств таких соединений приводят к резкому увеличению погрешности измерений, особенно заметному при измене нии температуры окружающей среды. Кроме того, известный датчик характеризуетс.я значительным уровнем помеховйхЭДС, возникающих в сигналь ных обмотках под действием мешающих постоянных полей, поскольку постоянрое мешающее поле наравне с измеряемым переменным одинаково концентриру ется в магнитопроводе датчика, что увеличивает погрешность измерений. С целью повышения точности измере ний в двухканальном магнитомодуляционном датчике, содержащем осесимметричный магнитопроВоД с центральным отверстием, обмотку возбуждения и дв пары сигнал1 ных обмоток, соединенных попарно последовательно, магнито .провод выполнен в виде квадратной плдстины с симметричным относительно ее ортогональных осей двумя парами дополнительных отверстий, а между ка дой из вершин квадратной пластины и дополнительным отверстием расположены четыре проводящих короткозамкнутых витка, плоскости которых совмеще ны С .плоскостями, перпендикулярными квадратной пластине и проходящими че рез ее диагонали, при этом обмотка возбуждения выполнена в виде четырех посШдойатб ьно сЪёйинёйньах сейШй, каящая из которых расположена между центральным отверстием и одним из до полнительных отверстий квадратной пластины, а сигнальные обмотки распо ложены между каждой из противолежащих пар дополнительных отверстий. На чертеже показана схема предлагаемого устройства Двухканальный магнитомодуляционный датчик состоит из квадратной фер ритовой пластины 1, имеющей, кроме центрального 2, две пары отверс и й 3 и 4, расположеннь1х сй«1метрично относительно ее ортогональных осей. На участках пластины/ 1, отделя1адйх: цёнт ральное отверстие. 2 от остальных дву пар отверстий 3 и 4, распределена,об мотка 5 возбуждения, а между .каждой из противолежащих пар отверстий 3 и 4 расположены две ортогональные пары сигнальных обмоток б и 7, соединенных попарно, последовательно. На участках, отделяющих обе пары отверс тий 3 и 4 от вершин пластины 1, размещены четыре проводящих короткозамк нутых витка 8-11, плоскости ifotoptjx совмещены с плоскостями, перпендикулярными пластине 1 и проходяиГйГййГ через ее диагонали. Датчик помещают в измеряемое переменное поле ивозбуад ют синусоидальным током высокой част ты. .. , . .Устройство работает следующим образом.

746352 : Переменнь1й ток, протекающий в обмотке 5, создает круговое поле возбуждения, периодически насыдающее материал пластины 1 в участках, отделякадих центральное отверстие 2 от пар отверстий 3 и 4. Магнитная проницаемость этих участков пульсирует с удвоенной частотой возбуждения, вызывая синхронную модуляцию магнитных потоков сигнала, пронизывающих ортогонгшЬные пары сигнальных обмоток б и 7, благодаря чему в последних наводятся ЭДС, пропорциональные составляющим Н и . Ну напряженности измеряемого поля. Короткозамкнутые йитки 8-11, препятствуют прохождению магнитных потоков сигнала вне области, занимаемой сигнальными обмотками б и 7, вынуждая их концентрироваться в соответствующих участках ферритовой пластины 1. Это объясняется тем, что магнитные потоки сигнала вне области, занимаемой сигнальными обмотками сигнала наводят в короткозамкнутых витках 8-11 Ггоки, создающие по правилу Ленца магнитные потоки встречного направления, в силу чего результирующий поток внутри любого из четырех витков (8-11) практически отсутствует. Таким образом, области ферритовой пластины 1, охваченные короткозамкнутыми витками 8-11, представляют со-, бой большое магнитное сопротивление для магнитных потоков сигнала, в связи с чем последние замыкаются главным образом через участии пластины 1, охваченные сигнальными обмотками 6-7. В то же время основная часть магнитного потока, создаваемого мешающим постоянным полем, замыкается вне области, занимаемой парами отверстий 3 и 4, поскольку площадь поперечного сечения пластины 1 значительно больше площади участка, охваченного любой из сигнальных обмоток датчика, а реакция корбткозамкнутых витков 8-11 напостоянный магнитный поток отсутствует. Таким образом, в предложенном датчике осуществляется разделение магнитных потоков измеряемого и мешающего полей, что позволяет значительно снизить уровень помеховых ЭДС в измерительных каналах датчика и, следовательно, повысить точность измерений составляющих переменного магнитного поля. Благодаря нашичию короткозамкнутых витков и выбранной конфигурации магнитопровода степень концентрации магнитного потрка сигнала в предложенном датчике оказывается весьма высокой; .его чувствительность по переменному полю примерно в 3 раза превышает чувствительность известного датчика при одинаковых габаритных размерах 1(и прочих равных условиях).

Формула изобретения

Двухканальный магнитомодуляционный датчик, содержащий осесимметричный магнитопров.од с центральным отверстием, обмотку возбуждения и две пары сигнальных обмоток, соединенных попарно последовательно, о т личающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений магнитопровод выполнен в виде квадраной пластины с симметричными относительно ее ортогональных осей двумя парами дополнительных отверстий, а между каждой из вершин квадратной пластины и дополнительным отверстием расположены четыре проводящих короткозамкнутых витка, плоскости которых

совмещены с плоскостями, перпендикулярными квадратной пластине и проходящими через ее диагонали, при этогл-™ обмотка возбуждения выполнена в виде четырех последовательно соединенных секций, каждая из. которых расположёна между центральным отверстием и одним из дополнительных отверстий квадратной, пластины, а сигнальные обмотки расположены между каждой из противолежащих пар дополнительных отверстий-

Источники информации, принятые во внимание при/экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке 2467571,кл.G 01 R 33/00, 06.74.

2.Авторское свидетельство СССР 354372,.кл. G 01 R 33/02, 1972.

Ht