Способ измерения напряженности постоянных и низкочастотных магнитных полей Советский патент 1980 года по МПК G01R33/00 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения слабых постоян ных и низкочастотных магнитных полей с повышенной точностью для целей геологии, геофизики и других областей науки и техники. Известен способ измерения напряженности слабых постоянных и низкочастотных магнитных полей, основанный на периодической модуляции проницаемости ферромагнитных сердечников магнитомодуляционного преобра зователя знакопеременным током возбуждения. По этому способу сердечники преобразователя периодически доводят до состояния насыщения и по уровню четной (например, второй) гармоники выходной ЭДС судят о величине напряженности измеряемого поля ijf. Однако описанный способ имеет недостаточную точность измерений, обусловленную нестабильнос.тью прони цаемости сердечников преобразователя, и характеризуется значительным расходом мощности по цепи возбуждения ввиду больших потерь на гистерезис при циклическом перемагничивании .сердечников знакопеременным током. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения напряженности слабых постоянных и низкочастотных магнитных полей, основанный на периодической модуляции проницаемости ферромагнитных сердечников магнитомодуляционного преобразователя пульсирующим током возбуждения. По этому способу в цепи возбуждения преоб разователя создают не только переменный, но и постоянный ток, смещающий рабочую точку сердечников преобразователя в область максимальной крутизны действующей проницаемости. О напряженности измеряемого поля судят поуровню нечетной (как правило, первой) гармоники выходной ЭДС преобразователя L2J, Недостатком такого способа является низкая точность измерений, обусловленная нестабильностью магнитной проницаемости материала сердечников преобразователя, вызываемой температурными изменениями, механическими воздействиями и естественным старением.

Цель изобретения - Повышение,точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в способе измерения напряженности постоянных и низкочастотных магнитных полей, заключающемся в модуляции проницаемости ферромагнитных сердечников индукционного преобразователя пульсирующим током возбуждения, на преобразователь воздействуют вспомогательным переменным магнит ным полем, частота которого по крайней мере на порядок больше частоты токавозбуждения, выделяют корректирующий ток, пропорциональный огибающей сигнала, создаваемого вспомогательным полем на выходе преобразователя, а ток возбу)кдения формируют путем суммирования пульсирующего и корректирующего токов.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего предложенный способf на фиг.2 , 3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие процессы в устройстве.

Способ реализуется следующим образом.

Магнитомодуляционный преобразователь 1 помещают в измеряемое магнитное поле и осуществляют периодическую модуляцию проницаемости его сердечников пульсирующим током возбуждения от опорного генератора 2 через сумматор 3. Выход преобразователя соединяют с измерительным. блоком 4, содержащим избирательный усилитель, настроенный на первую гармонику выходной ЭДЧ по уровню которой судят о величине напряженности измеряемого поля.

Для устранения влияния нестабильности проницаемости сердечников на точность измерений дополнительно воздействуют на преобразователь вспмогательным переменным магнитнЕлм полем,создаваемым генератором 5, и охватывают преобразователь корректирующей цепью, состоящей из последовательно соединенных избирательного усилителя б и амплитудного детектора 7, выход которого подключен ко второму входу сумматора 3, причем частоту вспомогательного поля выбирают на порядок выше частоты возбуждения.

Под действием вспомогательного поля на выходе преобразователя возникает амплитудно-модулированный сигнал, несущая которого имеет частоту вспомогательного поля, а форма огибающей соответствует закону изменения действующей проницаемости сердечников во времени (фиг.2 и 3). Амплитудно-модулированный сигнал

усиливают и фильтруют избирательным усилителем 6, детектируют амплитудным детектором 7 и выделяют в нагрузке детектора корректирующий ток, пропорциональный изменению огибающей амплитудно-модулированного сигнала (фиг.4). При этом полярность постоянного тока, подмагничивающего сердечники преобразователя, -выбирают таким образом, чтобы корректирующий ток был инвертирован относительно опорного тока возбуждения на 180. Результирующий ток возбуждения сердечников преобразователя формируют путем суммирования опорного пульсирующего и корректирующего токов с

помощью сумматора. Благодаря введению корректирующего тока в цепь возбуждения преобразователя осуществляется компенсация погрешности измерений, вызываемой нестабильностью проницаемости его сердечников.

Это объясняется следующим.Предположим, под действием дестабилизирующих факторов проницаемость сердечников изменилась таким образом, что ее крутизна на рабочем участке стала больше первоначальной. Это приведет к возрастанию ЭДС сигнала

в измерительном тракте и, следовательно, к появлению погрешности измерений. Однако одновременно увеличится и амплитуда огибающей амплитудно-модулированного сигнала ,t:o3даваемого вспомогательным полем на выходе преобразователя, соответственно увеличится и корректирующий ток, а результирующий ток возбуждения уменьшиться, поскольку корректирующий ток инвертирован относительно опорного тока на 180. Уменьшение результирующего тока возбуждения приведет к уменьшению изменения ЭДС сигнала в измерительном тракте и, следовательно, к снижению погрешности измерений.

Формула изобретения

Способ измерения напряженности постоянных и низкочастотных магнитных полей, заключающийся в модуляции проницаемости ферромагнитных сердечников индукционного преобразователя пульсирующим током возбуждения, отличающийс.я тем, что , с целью повышения точности измерений на преобразователь воздействуют вспомогательным переменным магнитным полем, частота которого

по крайней мере на порядок больше частоты тока возбуждения, вьаделяют корректирующий ток, пропорциональный огибаюцей сигнала, создаваемого вспомогательным полем на выходе

преобразователя, а ток возбуждения

формируют путем суммирования пульсирующего и корректирующего токов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Афанасьев Ю. В. Феррозонды, Л., Энергия, 1966, с.28-30.

2.Афанасьев Ю. В. Феррозонды, Л., Энергия, 1966, с.25-26.

/ ./. ./X