Магнитометр Советский патент 1980 года по МПК G01R33/02 

при участии оператора. Это существе но сужает область использования таких магнитометров, поскольку их раработа в необслуживаемом режиме невозможна. . Целью изобертения является повышение точности измерения. Указанная цель достигается тем, что в магнитометре, содержащем магнитомодуляционный датчик с расположенной на нем обмоткой возбуждения с резонансной емкостью и обмоткой подМагнйчивания, подключенной к источнику тока подмагничивания, и генератор переменного напряжения, вве ны дополнительно формирователь сигнала, включенный Между обмоткой воз буждения и генератором переменного напряжения, подключенные к выходу формирователя сигнала последователь соединенные ограничитель, синхронно фазовый детектор, фильтр нижних час тот и усилитель постоянного тока, выходы которого подключены к обмотк подмагничивания, а также фазовращатель на 90, своим входом подключен ный к генератору переменного напряж ния, а выходом - ко второму входу синхронного-фазового детектора. На чертеже приведена структурная схема магнитометра. Магнитометр содержит магнитомоду ляционный датчик 1 с обмотками возбуждения 2, подмагничивания 3 и выходной 4, резонансную емкость 5, фо мирователь 6 сигнала, пропорциональ ного току в обмотке возбуждения, ге нератор 7 переменного напряжения, двусторонний ограничитель 8 напряже ния, фазовращатель 9 на 90°,«гйнхро« ния, фазоврай1атвль 9 й-а 90, , синхронно-фазовый детектор 10, фильтр 11 низких частот, усилитель 12 постоянного тока, источ ник 13 тока подмагничивания, усилительно-преобразовательную схему, вк люч ающую избиратель ный у сил ит ел ь 14, синхронно-фазовый детектор 15 регистрирующий прибор 16. . Магнитометр работает следующим бразОм. В момент включения ток, создаваемый источником 13 тока подмагничивания, вызывает появление в сердечн ках магнитомодуляционного датчика постоянное магнитное поле, смещающее, рабочую точку датчика в область магнитного насыщения. При этом инду тивность обмотки возбуждения 2. оказывается меньше резонансной и ток в цепи возб /ждения опережает по фазе напряжение возбуждения на выходе ге нератора 7 переменного напряжения. Напряжение на выходе двустороннего ограничителя 8 совпадает по фазе с током в обмотке возбуждения2, так .как на его вход подается синфазное с этим током напряжение, с выхода фо мирователя 6. С выхода ограничителя 8 напряжение, синфазное с током возбуждения, поступает на коммутирующий вход синхронно-фазового детектора Ю. Ограничитель 8 обеспечивает независимость амплитуды коммутирующего напряжения от амплитуды напряжения на выЬсоде формирователя б, которая может меняться при уходе резонанса в цепи возбуждения. . . На сигнальный вход синхронно-фазового детектора 10 подается стабильное -по амплитуде напряжение с выхода генератора 7 через фазовращатель 9 на 90°. Таким образом при резонансе в Щйпи возбуждения, когда ток в обмотке возбуждения 2 и напряжение с выхода генератора 7 совпадает по фазе, напряжения, приложенные ко входам синхронно-фазового детектора 10, оказываются сдвинутыми по фазе на .90 и на его выходе постоянная составляющая напряжения равна нулю. Поскольку в начальный момент ток в цепи возбуждения опережает по фазе напряжение с выхода генератора 7, то на выходе синхронно-фазового детектора 10 появляется управляющее напряжение. Постоянная составляющая этого напряжения выделяется фильтром 11 нижних частот и поступает на вход усилителя 12 постоянного тока.Ток с выхода усилителя 12 поступает в обмотку подмагничивания 3, где вычитается из тока источника 13.В результате подмагничивания сердечников магнитно-модуляционного датчика уменьшается и индуктивность обмотки возбуждения 2 приближается к своему резонансному значению.Настройка нелинейного контура цепи возбуждения происходит по пологой ветви резонансной кривой. Это приводит к точной настройке в резонансе даже при значительной добротности контура, причем точность установления резонанса в цепи возбуждения пропорциональна коэффициенту усиления усилителя 12. В результате взаимодействия в датчиках магнито-модуляционного датчика магнитных полей возбуждения, подмагничивания и внешнего измеряемого поля, в выходной обмотке 4 наводится напряжение, частота и фаза кот орого определяется током в обмотке возбуждения 2, а амплитуда - напряженностью внешнего, измеряемого магнитного поля.Это напряжение поступает на вход избирательного усилителя 14,а с его выхода - на синхронно-фазовый детектор 15, коммутируемый напряжением генератора 7. С выхода детектора 15 напряжение поступает-навход р§гистрирующего прибора 16. При воздействии дестабилизирующих факторов изменяется проницаемость сердечников датчика 1.. Это приводит к уменьшению коэффициента преобразования и входу резонанса в цепи возбуждения,

При этом напряжения на входах синронно-фазового детектора 10 оказываются сдвинутыми на угол, отличный от 90°, IH на входе усилителя 12 появляется постоянная составляющая управ Ляющего напряжения соответствующего знака. Это приводит к изменению тока сердечников магнитомодуляционного датчика 1. Изменение тока происходит до тех пор/ пока проницаемость сердечников, а следовательно, и коэффициент преобразования магнитометра не достигнут своего исходного значения. При этом в цепи возбуждения происходит подстройка резонанса и напряжение на выходе синхронно-фазового детектора 10 принимает нулевое значение.

Если сила воздействующих дестабилизирующих факторов такова, что происходит срыв нелинейного резонанса в цепи возбуждения, то восстановление работоспособности происходит автоматически. При срыве резонанса скачком возрастает индуктивность обмотки возбуждения 2, а ток в ней отстает по фазе от напряжения на выходе генератора 7. Это вызывает появление на входе усилителя 12 постоянного управляющего напряжения такого знака, при котором ток с выхода усилителя

12складывается с Током источника

13и переводит сердечники датчика в область глубокого магнитного насыщения. В результате к моменту окончания сильного дестабилизирующего воздействия индуктивность обмотки возбуждения 2 оказывается равной исходному значению, соответствующему мо- менту включения магнитометра.

Формула изобретения

5 Магнитометр, содержащий магнитомодуляционный датчик с расположенной на нем обмоткой возбуждения с резонансной емкостью и обмоткой подмагничивания, подключенной к источнику

o тока подмагничивания, и генератор переменного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены формирователь сигнала, включенный между обмоткой возбуждения и генератором переменлого напряжения,подключенные к выходу формирователя сигнала последовательно соединенные ограничитель, синхронно-фазовый детектор, фильтр нижних

0 частот и усилитель постоянного тока, выходы которого подключены к обмотке подмагничивания, а также фазовращатель на 90, своим входом подключенный к генератору переменного напряжения, а выходом - ко второму входу синхронно-фазового детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Афанасьев Ю.В. и др. Магнитометрические преобразователи,приборы,

установки. Л., Энергия, 1972, с. 171-172.

2.Афанасьев Ю.В, Феррозонды. Энергия , 1969, с. 41-43.