Устройство для компенсации помехВ ОбРАзцОВыХ MEPAX МАгНиТНОй иНдуКции Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ В ОБРАЗЦОВЫХ МЕРАХ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован для поверки динамических характеристик магнитомеров с низким порогом чувствительности и компенсацией магнитных помех. . Известно устройство для компенсации помех в образцовых мерах магни ной индукции, которое содержит меру магнитной индукции с образцовой и компенсационной обмотками, выполненных на общем каркасе, а также феррозонд с калибровочной и компенсационной обмотками, соединенный с электронным блоком магнитометра. Феррозонд с обмотками установлен внутри катушек образц овой на заданном расстоянии от центра, определяемом базой градиента внешнего поля помехи. При этом катушка компенсации помех меры и катушка отрицательной обратной связи феррозонда компенсационного канала соединены между собой последовательно-согласно и подключены к выходу электронного блока компенсационного магнитометра. Образцовая катушка подключена к источ нику тока, часть которого обратной полярностью подана в калибровочную катушку феррозонда, компенсируя маг нитное поле образцовой катушки меры в объеме компенсационного феррозонда. noatOMy феррозонд воспринимает лишь магнитное поле внешних помех и с помощью цепи отрицательной обратной связи магнитометра компенсирует их. Близкое расположение от центра образцовой катушки, где помещается поверяемая катушка с нульиндикатором, до .компенсационного феррозонда обеспечивает компенсацию неоднородных магнитных полей от промышленных установок в объеме меры l. Недостатком этого устройства является недостаточная точность компенсации магнитной индукции переменных полей, обусловленная наличием фазовых сдвигов в рабочей обмотке меры и в калибровочной обмотке феррозонда, а также узкий частотный диапазон при воспроизведении магнитной индукции переменного поля, вызванный увеличивающейся погрешностью меры с увеличением частоты переменного тока в рабочей обмотке и ЭДС взаимной индук- ции и, как следствие, для замкнутой цепи компенсации, индуцированный ток, создающий поле встречного направления основному полю. Цепь изобретения - расширение час тотного диапазона и повышение точности. Цель достигается тем, что в устро ство для компенсации помех в образцо вых мерах магнитной индукции, содерж щем катушку с рабочей и компенсацион ной обмотками, источник переменного тока, подключенный к рабочей обмотке резистор, магнитометр, первичный пре образователь которого с основной и двумя компенсационными обмотками установлен внутри меры, дополнительно введен дроссель, включенный последовательно с компенсационной обмоткой меры и первой компенсационной, обмоткой первичного преобразователя между ними, вторая компенсационная обмотка первичного преобразователя соединена последовательно с рабочей обмоткой меры, при этом резистор под ключен параллельно первой компенсационной обмотке первичного преобразо вателя. Кроме того, первая и вторая обмот ки компенсации первичного преобразователя выполнены в виде безмоментных катушек. На фиг, 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 - зависи мости воспроизведения магнитной индукции переменного поля от частоты для известного (1) и предлагаемого (2) устройства. Устройство (фиг. 1) содержит рабо чую обмотку 1, подключенную к источнику 2 переменного тока, обмотку 3 компенсации меры, электронный блок 4 магнитометра, первичный преобразователь 5, имеющий основную обмотку б, соединенную со входом электронного блока 4 магнитометра, первую обмотку 7 компенсации, зашутированную резистором 8 через дроссель 9 и обмотку 3 компенсации, подключенную к выходу электронного блока 4 магнитометра, вторую обмотку 10 компенссщии соединенную последовательно с рабоче обмоткой 1 и подключенные к источнику 2 переменного тока. Первая 7 и вт рая 10 обмотки компенсации первичног преобразователя 5 выполнены безмоментными. Устройство работает следующим образом. Однородное магнитное -поле Земли, имекщее постоянную и переменную составляющие, воспринимается и преобраз ется первичным преобразователем 5 и через последовательно соединенную обмотку 3 компенсации меры в ее цент ре. Магнитное попе Земли компенсируется в объеме первичного преобразователя 5 и в центре рабочей обмотки 1 с помощью обмотки 3 компенсации одинаково при условии согласования постоянных обмоток 3 и 7 компе сации с помощью резистора 8. Магнитнал индукция, воспроизводимая рабочей обмоткой меры в объеме первичного преобразователя Ь, компенсируется обмоткой 10 компенсации, включенной встречно рабочей обмотке 1 мерь1, по этой причине в витках обмоток б и 7 первичного преобразователя 5 переменная ЭДС взаимной индукции не наводится. В витках обмотки 3 компенсации меры при протекании переменного тока источника 2 по рабочей обмотке 1 меры наводится ЭДС взаимной индукции, и, как следствие, для замкнутой цепи компенсации переменный ток - где IS) - круговая частота переменного - коэффициент взаимной индукции .между рабочей обмоткой 1 и обмоткой компенсации 3 : мepы IP - амплитуда переменного тока, протекающего по рабочей обмотке 1; Z ц - полное сопротивление цепи компенсации. Магнитная индукция в центре меры, в соответствии с (1) определяется из выражения s -VpO- -)(- где Кр и постоянные рабочей 1 и компенсационной 3 обмоток меры. Полное сопротивление цепи компенсации определяется из выражений из- . вестное устройство (без дросселя) ZK + Lnn) ; предлагаемое устройство (с дросселем) K. + a+Jw(-n+Lnf,+L9) , (4) где L,, , Lg - индуктивности обмоток компенсации 3 и 7 и дроссели 9 соответственно;г - полное активное сопротивление цепи компенсации, гз - активное сопротивление дросселя . В формулах (3) и (4) всегда выполняется условие .и , этому величинами , и гэ «с целью упрощения выводов нижеследующих формул, пренебрегаем. Подставляя (3) в (2) и учитывая, Л«. кКр Wap PK I CB , UD , получим выражение для определения магнитной индукции переменного поля известным устройством (€ез дросселя) вл/ /ш1ц и р Кр ( + Kj.g m) , где Wp V. W - числа витков рабочей 1 и компенсационной 3 обмоток меры соответственно;m - отношение радиусов R круглых катушек или сторон а квадратных катушек рабочей 1 и компенсационной 3 об моток меры в зависимости от выбранной конструкции; L - индуктивность рабочей обмо ки 1, KCB - коэффициент связи между рабочей 1 и компенсационной 3 обмотками меры. при подстановке (4) в (2) и допу щений/приведенных ниже, а х.акже при получим выражение для опред ления магнитной индукции переменног поля предлагаемого устройства (с др селем) )()Ук--1рЧО- ). (6) При расположении рабочей 1 и ком пенсационной 3 обмоток меры в одних пазах катушки, коэффициент связи формулой (5) воспроизводимая магнитная индукция стремится к нулю, а погрешность к 100% (см. фиг. 2 график I)..Уменьшение погрешности изве ного устройства (второе слагаемое формулы (5) связано с уменьшением m - отношения радиусов (сторон) раб чей 1 и компенсационной 3 обмоток м ры, и, как следствие, уменьшением коэффициента связи этими обмотками. Для заданной однородности ,воспроизведения магнитной индукции в некотором рабочем объеме, бпределякицей размер рабочей обмотки 1, обмотка 3 компенссщии должна быть боль шего размера чем рабочая обмотка 1. Это приводит к усложнению конструкции меры и увеличению ампервитков об мотки компенсации, т.е. к повышению мощности затрачиваемой на компенсацию помех. В предлагаемом устройстве в соответствии с формулой (6) последовательное соединение обмоток компенсации меры 3 и 7 первичного преобразов теля 5 с дросселем 9 позволяет для любого выбранного отношения m в известном устройстве и соответствующего при этом значении коэффициента связи Ков повысить точность компенсации помех переменной магнитной индукции п+1 раз (см. фиг. 2 график II) при выбранном соотношении индуктивности дросселя 9 к индуктивности обмотки компенсации 3 меры . Включение последовательно с компенсационными обмотками меры 3 и 10 первичного преобразователя 5 дросселя 9 с индуктивностью L в п раз большей индуктивности обмотки 3 компенсации L ц уменьшает погрешность компенсации магнитной индукции переменного поля до величины -j в диаfoпазоне частот от нуля до f Р которой начинает проявляться погрешность обмотки, обусловленная ее резонансными свойствами. Применение безмоментных катушек в качестве обмоток 7 и 10 компенсации первичного преобразователя 5 повышает точность-компенсации помех в центре рабочей обмотки 1. Формула изобретения 1.Устройство для компенссщии помех в образцовых мерах магнитной ин дукции, содержащее катушку с оабочей и компенсационной обмотками, источни{с переменного тока, подключенный к рабочей обмотке, резистор,. магнитометр, первичный преобразователь которого с основной и двумя компенссш;и:онными обмотками установлен внутри меры, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности, в него дополнительно введен дроссель, включенный последовательно с компенсационной обмоткой меры и первой компенсационной обмоткой первичного преобразователя между ними, вторая компенсационная обмотка первичного преобразователя соединена последовательно с рабочей обмоткой меры, при этом резистор подключен параллельно первой компенсационной обмотке первичного преобразователя. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первая и вторая обмотки компенсации первичного преобразователя выполнены в виде безмоментных катушек. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 566213, кл. G 01 R , 1977.