Устройство для измерения напряжен-НОСТи МАгНиТНОг пОля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к магнитны измерениям и предназначено для изме рения напряженности магнитного поля Известен следя ций магнитометр, с держащий генератор, датчик ядерного магнитного резонанса, усилитель, управитель частоты, преобразователь код-напряжение, приемник сигнала сшибки, дискриминатор уровней, ревер сивный счетчик, регистрирукяцее устройство 11 . Однако вследствие больших размеров датчика ядерного магнитного резонанса, устройство не позволяет измерять магнитные поля в малых объемах и на малом расстоянии от поверхности ферромагнитных тел, т.е. данно устройство не используется для испытания образцов и:з ферромагнитных материалов. Известно также устройство, содержащее феррозонд, в цепь намагничивающей обмотки которого включен генератор прямоугольных импульсов и последовательно соединенные переменный и эталонный резисторы, параллель но которым включен измерительный прибор, а в цепь выходной обмотки феррозонда включены последовательно соединенные усилитель, интегратор. пороговый блок и индикаторный прибор. Устройство позволяет измерять большие поля у поверхности ферромагнитных тел компенсационным методом 12. Недостатками устройства являются большое время процесса измерения и невозможность измерения изменяющихся во времени магнитных полей, обусловленные ручной регулировкой амплитуды компенсирующего поля. Эти недостатки затрудняют использование устройства в автоматических установках для испытаний магнитных материалов. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее генератор прямоугольных импульсов, феррозонд, к выходной обмотке которого подключен интегратор, выходом соединенный со входом усилителя, выход которого соединен со входом порогового блока, и измерительный прибор, снабжено посладоватйльно соединенными элементом И-НЕ, реверсивньш счетчиком импульсов, цифроаналоговым преобразователем, управляе лм источником тока и ключом, причем второй вход реверсивного счетчика импульсов и первый вход логического элемента И-НЕ соединены с выходом порогового блока, второй вход логического элемента И-НЕ соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, выход цифро-аналогового преобразователя И-НЕ сое,динен со входом измерительного прибора Второй вход ключа подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход ключа соединен с намагничи вающей обмоткой феррозонда. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения напряженности магнитного поля, на фиг. 2 и фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства. Устройство для измерения напряженности магнитного поля содержит управляем:.1й источник 1 тока, выход которого соединен с потенциальным входом . ключа 2, управляющий вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов 3, а выход его соединен с намагничивающей обмоткойферрозонда 4, к выходной обмотке коTOjJoro подключен интегратор 5, соединенЕ-шй со входом усилителя 6, выход которого соединен со входом порогового блока 7, выход которого подключен к одному из входов реверсивного счетчика импульсов 8 и к одному из входов логического элемента И-НЕ 9, другой вход которого соединен с выходом генератора 3 прямоугольных импульсов, а выход - с другим входом , реверсивного счетчика В импульсов, вы ход которого соединен со входом цифрраналогоБОГо преобразователя 10, вы ход которого соединен со входом измерительного прибора 11 и со входом управляемого источника 1 тока. Устройство работает следукшщм образом. Феррозонд 4 помещают в постоянное или изменяющееся во времени измеряемое поле Н ,Jм (фиг. 2). Состояние се дечника феррозонсаа определяется вели чиной поля Н и величиной компенси рующего импульсного поля Hj, создавае мого током намагничивающей обмотки феррозонда 4, Частота следоваш1я пря угольных импульсов коглпенсируквдего поля равна частоте импульсов генерат ра 3 прямоугольных имлульсов, а амгшитуда пропорционсшьна току управляемого источника 1 тока, коммутирув мого ключом 2. Для нормальной работы устройства измеряемое и компенсирующее поля направлеш: встречно. Импуль сы напряжения, индуцируемые в выходной обмотке феррозонда 4 в процессе перемагничивания его сердечника (U titi на фиг, 2), интегрируются интеграт6 ром 5, напряжение на выходе интегратора (1/S на фиг. 2) пропорционально изменениям индукции в сердечнике фар озонда 4. Усиленные усилителем б импульсы подаются на вход порогового блока 7, настроенного таким образом, что импульсы на его выходе появляются, если изменения индукции в сердечшке феррозонда 4 превышают величину, авную максимальной индукции петли гистерезиса материала сердечника ( и/ «а фиг. 2). Сердечник феррозонда выполнен из пермаллоя с петлей гистерезиса с коэффициентом прямоугольности, близким к единице, т.е. величина максимальной индукции материала сердечника практически не зависит от напряженности магнитного поля и равна величине остаточной индукции В (фиг. 2). Таким образом, если измеряемое поле Нцзм меньше аглплитуды компенсирующего поля Нцт на выходе порогового блока 7 появляется импульс (моменты t. ta. 5: 2 13 Ч т ti9 Чг а фиг, 3), воздействующий на вход вычитание реверсивного счетчика 8. импульсов и на один из входов логического элемента И-НЕ 9, запрещая воздействие импульса с генератора 3 прямоугольных импульсов через логический злемент И-НЕ 9 на вход суммирование реверсивного, счетчика 8 импульсов. В результате уменьшается число, записанное в реверсивном счетчике импульсов 8, напрямсение на выходе цифроаналогового преобразователя 10 и ток управляемого источника 1. Если измеряемое поле Н HIM- больше амплитуды компенсирующего Н на выходе порогового блока 7, импульс не появляется (моменты 1 , t-j , , t, t,4, tjo, tj, на фиг. 3). Импульс с генератора 3 прямоугольных импульсов воздействует через логический элемент И-НЕ 9 на вход суммирование реверсивного счетчика 8 импульсов, вследствие чего увеличивается число,.записанное в нем, а также напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 10 и ток L управляемого источника тока. Таким образом, амплитуда компенсирующего поля Н автоматически следит за величиной напряженности измеряемого поля HKJM., причем показания измерительного прибора 11-прямо пропорциональны величине наПряженност:) компенсиругацего а значит и измеряемого поля HUJMVУстройство проградуировано в единицах напряженности магнитного поля. Наличие в предлагаемом устройстве систег-ьа автоматического регулирования амплитуды импульсного компенсирукэдего поля полностью автоматизирует процесс измерения напряженности магнитного поля и позволяет измерять напряженность изменяющихся во времани магнитных полей. Устройство может быть использовано как в качестве отдельного измерителя напряженности магнитного поля/ так и в качестве элемента автоматиче ких магнитоизмеритальных систем. Формула изобретения Устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее генератор прямоугольных импульсов, феррозонд, к выходной обмотке которо го подключен интегратор, выходом сое диненный со входом усилителя, выход которого соединен со входом порогового блока, и измерительный прибор, о т Ли чающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно снабжено последовательно соединеннами логическим элементом И-НЕ, реверсивным счетчиком импульсов, ци.фроаналоговым преобразователем, управляемом источником тока и ключом, причем второй вход реверсивного счетчика импульсов и первый вход логического элемента И-гНЕ соединены с выходом порогового блока, второй вход логического элемента И-НЕ соединен с выходом генератсчра прямоугольных импульсов, выход цифроаналогового 17реобразовагеля соединен со входом йзмбрЯтельного прибора, второй вход ключа подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход ключа соединен с намагничивающей обмоткой феррозонда. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 580536, кл. G 01 R 33/08, 1977, 2.Авторское свидетельство СССР 525902, кл. G 01 R 33/02, 1976.

9 Н

шш

ik.-«.

1тл.т,%, . i.. . .11 -1

1 z .4 I fi|

1,1I

ri h h.