Дифференциальный измеритель неоднородностей синусоидного магнитного поля Советский патент 1980 года по МПК G01R33/00 

(54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕСДИОРОДНОСТЕЙ СИНУСОИДАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к магнитоме трии и может быть использовано .для измерения и автоматической записи :уммарной (азимутальной) , фазовой (временной) и статической (амплитуд.ной) неоднородностей синусоидальных. магнитных полей ускорителей илн установок с электромагнитами. Устройство может быть использовано также в других областях науки и техники, когда необходимо измерять малые фазы между сигналами или отклонение амплитуды сигнала от номинала например в токовихревых и электрсшаг нитнь1Х методах контроля изделий. Известны измерители неоднородностей магнитного поля,содержгшще два датчика,связанные с последовательно соединенными интегратором, усилителем и индикатором 1. Однако эти измерители не обеспечивают достаточно высокую точность, ; Наиболее близким Ik предлагаемому является .дифференциальное устройств для измерения фазовой и статической иеоднородностей магнитного поля, содержгицее два датчика поля, один из которых подключен к входам фазометр первого и второго блоков вычитания другой - ко входам первого блока вы читания, фазовращателя и через первый переключатель ко второму входу фазо- метра, сумматор и третий блок вычитания, первые входы которых соединены с выходом первого блока вычитания, а вторые - с выходом второго блока вычитания, а их выходы и выход первого блока вычитания через второй переключатель соединены с индикатором, при этом выход фазовращателя соединен со вторым входом второго блока вйчитания и через первый переключатель - со вторым входом фазометра 2. Однако это устройство относительно сложно и не обеспечивает достаточно высокую точность измерений, так как необходимо измерять очень малую фазу Ч и ее знак, затем с помощью фазовращателя осуществить сдвиг сигнала на 2Sf,т.е. получить фазу с противопо.лох-ным знаком,а малые фазы измеряются обычно с весьма невысокой точностью. Цель изобретения - упрощение устройства и повышение точности измерений . Эта цель достигатеся тем, что в дифференциальном измерителе неоднородностей синусоидального магнитного поля, содержгищем контрольный и измерительный датчики, подключенные ко входам первого блока вычитания, фазометр первый и второй входы которого, через первый переключатель соединены соответственно с выходами контрольного датчика и фазовращателя, индикатор, соединенный через второй переключатель с выходами второго блока вычитания и сумматора, первые входы которых связаны с выходом первого блока вычитания, выход первого блока вычитания соединен через первый переключатель со вторым входом фазометра, через вто рой переключатель - с индикатором и непосредственно связан со входом фазовращателя, выход которого подключен ко вторым входам сумматора и второго блока вычитания, На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройст ва. Устройство содержит контрольный 1 и измерительный 2 датчики, подключен вые ко входам первого блока вычитани 3, фазометр 4, первый и второй входы которого через первый переключатель 5 соединены соответственно с выходами контрольного датчика 1 и фазовращателя б, индикатор 7, соединенный через второй переключатель 8 с выход ми второго блоке, вычитания 9 и сумма тора 10 и выходом первого блока вычитания 3, связанным в свою очередь через первый переключатель 5 со вторым входом фазометра 4 и входомфазо вращателя б/ выход которого подключе ко вторым входам сумматора 10 и второго блока вычитания 9 , Устройство.работает следующим образом. При наличии в поле фазовой- неодно родности между сигналами с контрольн го 1 (UQ) и измерительного 2, (l/x) датчиков имеется сдвиг по фазе 1 f, достигающий 1-2°, т.е. можно с большой точностью допустить, чтоsii f:: Ч, COSM T. При вычитании одного сигнала из другого получается разностный син соидальный сигнал (ft;t±y) -AU S r uyt±UQ J CJ3SJUt, (); r.ii.eSroirct - fj- (й)-Фаза разностного си нала, знак которой определяется знаком при фазе ± , uUoj, СЗ)-разность амплитуд сигналов,т.е.статич . екая неоднородность ир„-Чй.и {иопт(.4 амплитуда разностно .го сигнала. В уравнении (1) разностный сигнал представлен математически в виде сум глм (разности) 2-х сигналов, кототме и представляют собой статическую (синусоидальную составляющую)- и фазо вую (косинусоидс1льн ую составляющую) неоднородности, которые могут быть выделены из разностного сигнала в овальном случае. Из (1) следует, что (t,sat fможет ежать в пределах (знак пределяется знаком при ), ак как при-Р 0 и наличии , ридЦ и наличии ±4 рид.и и наличии - 1 90, ри наличии 1- и д U , фаза V занимат промежуточное положение и при Т.е. изменение в пределах 1-2 оказывается усиленным в десятки раз при изменении Лазы у . Если неоднородностей нет, т.е. AUyntiO) , то нет разностного сигнала, а, следовательно, нет фазы V и фазометр будет показывать нуль. Последовательность операций при работе с устройством следующая. Переключатель 5 устанавливается в левое положение, измеряется величина и знак фазы у ,которая дает информацию о велим.ине и знаке Ч . Поскольку фаза оказалась усиленной в десятки раз, то она может быть изменена почти в такое же количество раз. Пусть оказалось, что фаза У была со знаком Up AU SmuJt-U ifcosuut. Затем с помо1м.ью фазовращателя 4 разностный сигнал сдвигается на величину -Н, т.е. на ту ке величину, но с противоположным знаком, что контролируем фазометром, поставив переключатель 5 в правое положение. Тогда с выхода фазовращателя снимается сигнал Jp uU Smuot+Up Mcos uyt (6) Сложение и вычитание сигналов Ир и Up дает а t7) R P P 2 Ujj Ч oosifiJt u cosuDt (e) Таким образом, сигнал f представляет собой в чистом виде удвоенное значение абсолютной величины статической неоднородности, а сигнал UR - удвоенное значение напряжения, пропорционального фазовой неоднородности . Индикатором 7, например ламповым вольтметром, обе неоднородности могут быть поочередно измерены с помощью переключателя 8. Индикатор 7 может быть подключен и к выходу блока Э для определения в случае необходимости суммарной неоднородности. Преимущества предложенного измерителя состоят в том, что он проще известного, так как содержит меньше каскадов (устранеь один из блоков вычитания), точность измерений значительно возрастает, так как измеряется усиленная в несколько раз фаза, что равносильно такому же повышению точности. Прелстг рление фазы и отклонения Сигнала в виде синусоидальных сигнало позволяет использовать предложенное устройство и для изм-трения флуктуации этих параметров,так как инерционность схемы мала, Формула изобретения Дифференциальный измеритель неоднородчостей синусоидального магнитного поля, содержащий контрольный и измерительный датчик, подключенные ко входам первого блока вычитания, фазометр, первый и второй входы которого через первый пепеключатель соединены соответственно с выходами контрольного датчика и фазоврашателя, индикатор, соединенный через второй переключатель с выхо.г.ами второго блока вычитания и сумматора, первые входы которых связаны с выходом перрого блока вычитания, отличаю щи йс я тем, что, с целью упрощения и повьичения точности измерений, выход первого блока вычитания соединен через первый переключатель ее вюры-М входом фазометра, через второй пере лючатель - с индикатором и непосредственно связан со входом фазовращателя, выход которого подключен ко вторым входам сумматора и второго блока вычитания , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Афанасьев Ю.В. и др. Магнито-. метрические преобразователи, приборы, установки. Энергия, 1972, с. 220221. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2461512, 05.03.77 (прототип).