Тесламетр переменного поля Советский патент 1980 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для точных измерений значений магнитной индукции переменного поля в широкбм диапазоне частот и значений индукции. 5

Известны тесламетры-компараторы магнитной индукции, которые содержат образцовую катушку магнитной индукции, соединенную через измеритель-10 ный прибор постоянного тока с регулируемым источником постоянного тока, и активный магнитометрический преобразователь, вход которого связан с источником питания, а выход подклю- j чен к регистрирующему устройству. При равенстве показаний регистрирующего устройства в случаях поочередного помещения магнитометрического преобразователя в измеряемое переменное 20 и в образцовое постоянное поле, об измеряемом значении магнитной индукции судят по показанию измерительного прибора постоянного тока в цепи образцовой катушки магнитной индук- 25

41ИИ l.

Наиболее существенным недостатком тесламетров, основанных на разновременном компарировании, является низкая точность измер.ения.JQ

Известны также тесламетры, основанные на методе одновременного компарирования магнитных индукций переменного и постоянного полей с помощью двух встречно-включенных активных магнитометрических преобразователей. Они также содержат образцовую катушку магнитной индукции, сое диненную через измеритель постоянного тока с регулируемым источником постоянного тока, и активный магнитометрический преобразователь, помещенный в измеряемое переменное поле, а также второй активный магнитометрический преобразователь, помещаемый в образцовое постоянное поле и включенный с первым в соседние плечи мостовой схемы. При этом к одной диагонали мостовой схемл подсоединен источник питания, а в другую диагональ включено регистрирующее устройство,. Нулевое показание регистрирующего устройства свидетельствует о равенстве сравниваемых значений магнитной индукции. При этом возможно проведение непрерывных измерений, причем значительно уменьшается пог решность из-за нестабильности характеристик магнитометрических, преобразователей 2.

Однако погрешность -13мерения и при такой схеме тесламетр;а остается сравнительно высокой.

Цель изобретения - повышение точнастр измерения и расширение частотного диапазона.

Этацель достигается тем, что в устройство, содержащее активный магнитометрический преобразователь катушку магнитной индукции, через измерительный прибор постоянного тока подключенную к регулируемому источнику постоянного тока, дополнительно введены последовательно соединенные усилитель перемен-иого напржения, управляемл й компаратор напряжения и формирователь импульсов, включенные между добавочным выводом катуш1 :и магнитной индукции и входам активного магнитометрического преобразователя, а также нуль-индикатор напря;:(ения, подключенный к выходам активного магнитометрического преобразователя , и источник опорного напряжения, соединенный с управлягощим входом компаратора напряжения, причем активный магнитометрический преобразователь помещен в центр катушки магнитной индукции, и их магнитные оси совпадают с направлением вектора магнитной индукции измеряемого поля.

Па фиг. 1 изображена функциональная схема тесламетра переменного поля; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов на входах и выходах отдельных узлов.

Тесламетр содержит активный магнтометрический преобразователь 1, помещенный в центр катушки 2 магнитной индукции таким образом, чтобы их магнитные оси совпадали. Катушка 2 через измерительный прибор 3 постоянного тока соединена с регулируемым источником 4 постоянного ток Дополнительный вывод катушки 2 подключен ко входу усилителя 5 переменного напряжения, соединенного последовательно с управляемым компаратором 6 напряжения и формирователем импульсов 7. Выход формирователя 7 связан со входами питания преобразователя 1, сигнальные входы которого подключены ко входу нуль-индикатора

8напряжения. К управляющему входу компаратора 6 подсоединен источник

9опорного напряжения.

Тесламетр работает следующим образом.

В измеряемое переменное магнитное поле с индукцией Вп .(фиг.2), имеющей максимальное значение Вм, помещают магнитометрический преобразователь 1, расположенный в центре катушки 2 магнитной индукции так, чтобы их магнитные оси совпадали с направлением вектора измеряемого поляi Через катушку 2 магнитной индукции пропускают постоянный ток.

создающий в ней постоянное мг.гнитное поле, значение Во индукцк;и которого противоположно по знаьу значения Вм. в результате на преобразователь 1 воздействует резух:ьтирующее магнитное поле с индув:цией вр. Катушка 2, являясь источником постоянного поля, одновременно служит для получения информации о частоте и фазе измеряемого переменного поля, поскольку в переменном поле на ней в соответствии с законом электромагнитной индукции возникает напря ение U Sw (dBn/d-b) , где S - плоцадь одного витка, W -число витков катушки . В случае синусоидального поля

5 в

где 5 - частота изменения магнитной индукции, напряжение на катушке равно U cos ft t Svv BMsin(5ltY) и следовательно,сдвинуто по фазе относительно Вп на 90°. Это напряжение усиливается усилителем 5 переменного напряжения и поступает на вход компаратора б напряжения, на управляющир вход которого поступает опорное напряжение , от иcтo iникa 9 , Uy,- - напряжение с выхода усилителя 5. Оно сдвинуто по фазе относительно Вп не на 90°, а имеет задержку u,t из-за влияния инерционности усилителя 5 и активного сопротивления самой катушки 2. На выходе компаратора 6 возникают импульсы напряжения U , передний и задний фронты которого определяются моментами пересечения значений

Jpn Если выбрать

напряжений и и U{ где k - коэффизначение 11,,, kut циент пропорциональности, то задний фронт и совпадает по времени с моментом t достижения магнитной индукцией Вп своего максимального значения Вм. Таким образом, источник 9 опорного напряжения служит для компенсации временной (фазовой) задержки, возникающей при формировании напряжения (J.

. По заднему фронту напряжения Оц j в формлровате

ле 7 импульсов формируются короткие импульсы Оф , которые используются для питания активного магнитометр рического преобразователя 1. Под действием этих импульсов на сигнальных выходггх преобразователя 1, воз-, никает импульсный сигнал, амплитуда которого пропорциональна значению магнитной индукции; Вр результирующего поля в катушке 2 в момент времени t . При равенстве этого сигшала нулю, что достигается регулировкой тока источника 4 и определяется по показанию нуль-индикатора 8 мгновенных значений напряжения, значение Вм равно значению Во, которое определяется по показанию измерительного прибора 3 постоянного тока. Погрешность измерения в заявляемом тесламетре определяется, главным образом, сэотношением между порогом реагирования активного магнитометрического прео.. разователя и нижним пределом измерения. При импульсном питании преобразователя реализуется порог реагирования более низкий, чем при питании постоянным током. Это происходит благодаря уменьшению влияния паразитных наводок от измеряемого поля, во-первых, за / зт кратковременности срабатывай V реобразователя, во-вторых, за очет того, что при импульсном питании преобразователя можно увеличить ток питания, а следовательноf и его выходной сигнал в -{Q раз, где Q скважность импульсов

Повышение точности измерения максимальных значений магнитной индукции переменных синусоидальных и несинусоидальных полей увеличит эффективность, улучшит качество исследований и сократит сроки их проведения, а также уменьшит число аппаратуры для косвенных измерений, необходимой при отсутствии прецезионых тесламетров.

изобретения

Формула

Тесламетр переменного поля, содержащий активный магнитометрический преобразователь и катушку магт нитной индукции, через измерительный прибор постоянного тока подключенную к регулируемому источнн ку постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения частотного диапазона, в него дополнительно введены последовательно соединенные усилитель переменного напряжения, управляемый компаратор1

o напряжения и формирователь импульсов, включенные между добавочным выводом катушки магнитной индукции и входами активного магнитометрического преобразователя, а также нуль5индикатор напряжения-, подключенный ; к выходам активного магнитометрического- преобразователя, и источник опорного напряжения, соединенный с управляющим входом компаратора на0пряжения, ппичем активный магнитометрический преобразователь помещен в центр катушки магнитной индукции, и их магнитные оси совпадают с направлением вектора магнитной индукции измеряемого поля.

5

Источники информации, принятые во.внимание при экспертизе

1.Патент Японии № 47-6791,G 01 R 33/02, (110L1) 13.12.68.

2.Авторское свидетельство СССР

0 № 539320, G 01 R 33/02, 1975.

Be

f