Магнитомодуляционный датчик Советский патент 1980 года по МПК G01R33/00 G01V3/10 

1

, Магнитомодуляционный датчик , относится к измерительной технике и предназначен для преобразования напряженности слабых постоянных и переменных магнитных полей в электричес- 5 кий сигнал, он может быть использован для иЭ.мереиия слабых магнитных полей в геофизике, геологии и других областях науки и техники.

Известен Магнитомодуляционный 10 датчик, содержащий ферритовые стерж ни, магнитосвязанные через замкнутый кольцевой ферритовый сердечник .. .

Однако данному устройству свой- -fS ственны следующие недостатки: высокий уровень шумов и помех, а также большая мощность, потребляемая модулятором.

Известен датчик, представляюишй 20 ,собой два неперемагничивающихся ферритовых стержня с приемными обмотками, связанных между ссЬбой посредством магнитного модулятора, который представляет собой кольцо 25 с обмоткой возбуждения с двумя диаметрально противоположными сквозНЕЛми отверстиями, прорезанными в образующей поверхности кольца. Прорезь имеет прямоугольную форму с 30

широкими .стенками,, па эаллельными торцовой поверхности кольца 2.

Это устройство имеет высокую индуктивность обмотки возбуждения, выполненной в виде тороидальной обмотки на кольце, что требует повышенного выходного напряжения генератора возбуждения, также относительно высокий уровень шумов перемагничивания, как Баркгаузена, так и модуляционных.

Цель изобретения - повышение чувствительности и снижение потребляемой мощности.

С этой целью Магнитомодуляционный датчик, содержащий ферромагнитное кольцо-модулятор с обмоткой возбуждения и магнитосвязанные через кольцо-модулятор ферромагнитные стержни-концентраторы с приемными обмотками, снабжен двумя кольцевыми постоянными магнитами, каждый из которых расположен с торцовой стороны кольца-модулятора перпендикулярно продольной оси датчика, а в кольце-модуляторе выполнено h щелевых отверстий в радиальных направлениях, через которые проходи1 обмотка возбуждения, выполненная в виде ленточного проводника. На фиг, 1 изображена конструкция магнитомодуляционного датчика на фиг. 2 - конструкция модуляторного кольца; на фиг. 3 - распределение магнитных потоков вокруг отверстий модуляторного кольцаj на фиг. 4 Рскзпределение магнитных потоков в датчике. Магнитомодуляционный датчик состоит из двух неперемагничивающих ся стержней-концентраторов 1, на ко торых расположены приемные обмотки. Стержни-концентраторы 1 внутренними кольцами входят в центральные отвер стия переходных ферритовых контактных колец 3. Контактные кольца 3 входят во внутреннее отверстие кольца-модулятора 4 с расположенной н нем обмоткой 5 возбуждения. С двух сторон к кольцу-модулятору 4 примыкают два кольцевых постоянных магнита 6. Между контактными кольцами 3 располагается экранирующий диск 7 из немагнитного металла. Кольцомодулятор 4 имеет радиальные щелевые отверстия 8 (фиг. 2) .в эти отверстия проходит обмотка 5 возбуждения, представляющая собой ленту из сплава с высокой проводимость Через одно отверстие лента входит внутрь кольца, а через соседнее выходит. Участки 9 кольца модулятора являются модуляторными п зомежутками Работает датчик следующим образом. При протекании переменного тока через обмотку 5 возбуждения вокруг участков обмотки, находящихся в отверстиях 8, в материале модулятора образуются магнитные поля возбужден показанные на -фиг. 3 пунктирными стрелками. Точками в окружностях обозначен ток возбуждения, текущий в одну сторону относительно образую .щей поверхности кольца-модулятора 4 крестиками - ток, текущий в противо . положную сторону. Как видно на фиг 3, в каждом модуляторном промежутке 9 магнитные потоки, образованные двумя соседними участками обмотки 5 складываются, образуя суммарный пот возбуждения в модуляторном промежут ке ф , обозначенный сплошной стре кой. Из фиг. 3 видно также, что потоки возбуждения в соседних промежу ках, Ф направлены в противоположные стороны. Это приводит к томуi что в соседних модуляторных промежутках направлены в противоположные сторо .ны потоки шумов Баркгаузена, что в значительной степени снижает общий уровень шумов датчика. Поскольку модуляторные шумы в соседних моду.ляторных промежутках не коррелирова то общий уровень модуляторных шумо пропорционален Чм , где N - число модуляторных промежутков, в то врем ак коэффициент преобразования датика пропорционален N . Таким образом выигрыш в отношении сигнал/модулягорный шум пропорционален -VN . Несмотря на наличие многих изгибов обмотка возбуждения по существу является одним витком и имеет значительно меньшее реактивное сопротивление, чем многовитковая обмотка возбуждения, что требует значительно меньшего напряжения генератора возбужде ия, а следовательно, и меньшей мощности, потребляемой последним. На фиг. 4 перемагничиваемые участки кольца-модулятора 4 обозначены штриховкой. Пунктиром показйн магнитный поток сигнала , проходящий по неперемагничивающимся стержням-концентраторам 1, переходным кольцам3, кольцу-модулятору 4 и через перемагничивающиеся модуляторные промежутки 9, заштрихованные на фиг. 4. Постоянные магнитный поток подмагничивания Фп / обеспечивающий перевод материала модуляторных промежутков, в режим несимметричного частного Цикла , обозначен штрих-пунктирной линией. Обусловленный кольцевыми постоянными магнитами б с осевым направлением намагниченности, он проходит через кольцо-модулятор 4, замыкаясь через воздух или специальный магнитопровод (на чертеже не показан) .. При протекании переменного тока через обмотки возбуждения он создает магнитный поток с частотой возбуждения Фр , направленный вдоль продольной оси датчика, обозначенный точками. Для исключения его прохождения в концентраторы и создания им помех приемной катушке внутри кольца-модулятора перпендикулярно оси расположен экранирующий диск 7. Возбуждаемые потоком Фр вихревые токи в диске создают поток протовоположного направления и ликвидируют поток Фр в стержнях-концентраторах. Формула изобретения Магнитомодуляционный датчик, содержащий ферромагнитное кольцо-модулятор с обмоткой возбуждения и магнитосвязанные через кольцо-модулятор ферромагнитные стержни-концентраторы с приемными обмотками, отличающийся тем, что, .с целью повышения чувствительности и снижения потребляемой мощности, он снабжен двумя кольцевыми постоянными магнитами, каждый из которых расположен с торцовой стороны кольца-модулятора перпендикулярно продольной оси датчика, а в кольце-модуляторе выполнено tn щелевых от- . верстий в радиальных направлениях, через которые проходит обмотка воз