Устройство для измерения параметровМАгНиТНОгО пОля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

Изобретение отноомтся к измерительной технике и предназначено для оизмерения параметров магнитного поля составляющих вектора магнитной индукции, градиента магнитной индукции и т.д.). Известно устройство для измерения параметров магнитного поля, которое содержит феррозонд, избирательный усилитель, вход которого соединен с выходом феррозонда, синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, удвоитель частоты, выход которого подключен ко второму входу синхронного детектора, источник переменного тока выход которого подключен к первому входу феррозонда и ко входу удвоителя частоты, интегратор/ вход которо го соединен с выходом синхронного .детектора, а выход через элемент обратной связи - со вторым входом феррозонда, и регистрирунидий прибор, соединенный с выходом интегратора 1 . В данном устройстве избирательный .усилитель имеет низкую добротность с. целью уменьшения фазовых сдвигов сигнала от температуры на выходе этого усилителя. Кроме того, избирательный усилитель ограничен по усилению сверху и снизу. Ограничение сверху (максимальное усиление) избирательного усилителя обусловлено его невысокой добротностью, так как в выходной ЭДС феррозонда содержится основная, (первая) гармоника, нгшичие которой обусловлено неидентичностью чувствительностей полуэлементов дифференциального феррозонда. В случае не дифференциального (одноэлементоного) феррозонда величина напряжения основной гармоники с выхода этого феррозонда на несколько порядков выше, .чем с выхода дифференциального. Поэтому коэффициент усиления избирательного усилителя ограничен допустимом усилением напряжения основной частоты, максимальное значение которого не вызвало бы появления четных гармоник, обусловленных нелинейностью амплитудной характеристики этого усилителя, проявляющейся всегда при большом выходном Сигнале. Известны феррозондовые магнитометры, содержащие последовательно соединенные феррозонд, полосовой фильтр, усилитель, фазочувствительный детектор и регистрирующий прибор, подключенный к первому входу феррозонда источник переменного тока, выход которЪго через второй усилитель и фазовреицатель подключен ко второму вхо ду фазочувствительного детектора, вы ход которого через элемент обратной связи подключен ко второму входу фер розонда f2. Однако точность измерения его не|ДОстаточна. Цель изобретения - повышение точности измерения параметров магнитног . поля. Эта цель достигается тем, что уст ройство, содержащее ферромодуляционный преобразователь, основной и дополнительный избирательные усилители входы которых соединены с выходом Ферромрдуляционного преобразователя синхронный детектор j первый в-ход Которого соединен с выходом основного избирательного усилителя, источник переменного тока/ выход которого сое динен с первым входом ферромодуляционного преобразователя, подключенный к его второму входу элемент обратной связи и регистрирующий прибор снабжено удвоителем частоты, выход которого соединен со вторым входом синхронного детектора, а вход - свыходом дополнительного избирательно го усилителя, интегратором, вход которого соединен с выходом синхроннего детектора,а выход - с элементом обратной связи и с входом регистрирующего прибора. На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство для измерения параметров магнитного поля представляет собой феррозонд 1, (ферромодуляционный преобразователь) , выход которого подключен ко входу из%ирательного усилителя 2 и дополнительного избирательного усилителя 3, синхронный детектор 4, первый вход которого под ключен к выходу усилшгеля 3, а второй вход - к выходу удвоителя 5 частоты, источник б переменного тока, выход которого подключен к первому входу феррозонда 1, интегратор 7, выход которого- подключен к выходу детектора 4, а выход через элемент обратной .связи 8 - ко второму входу феррозонда 1, регистрирующий прибор 9, соединенный с выходом интегратора .7. При этом выход усилителя 3 под ключен ко входу удвоителя 5 частоты IУстройство работает следующим обравом , При перемагничивании феррозонда 1 возбуждающим сигналом, воспроизводимым источником б переменного ток и при наличии внешнего магнитного поля, выходной ЭДС феррозонда 1 возникают кратные нечетные и четные гар монические доставляющие. Наличие нечетных гармоник в выходной ЭДС даже дифференциального феррозонда 1 обусловлено неидентичностью чувствительностей полуэлементов этого феррозонда. Поэтому присутствие в выходной ЭДС феррозонда 1 нечетных гармони имеется как при наличии внешнего магнитного поля, та и без него. В качестве сигнала, пропорционального измеряемым параметрам магнитного поля, в выходной ЭДС феррозонда 1 используется вторая гармоника. Напря жение второй гармоники усиливаетсяизбирательным усилителем 2, настроенным на эту гармонику, и подается на первый вход синхронного детектора 4. Напряжение основной (перв.ой) гармоники с выхода феррозонда 1 усиливается избирательным усилителем 3, настроенным на эту гармонику, и подается на удвоитель 5 частоты, выходное напряжение с которого коммутирует детектор 4. Интегратор 7 предназначен для создания необходимой полосы пропускания измеряемого сигнала, поступающего с детектора 4. Кроме того, интегратор 7 усиливает сигнал с упомянутого детектора. Выходной сигнал с интегратора 7 поступает через элемент 8 обратной связи на второй вход феррозонда 1. С выхода этого интегра-г тора 7 сигнал подается на регистрирующий прибор 9. Повышение точности измерения параметров магнитного поля в устройстве достигнуто- благодаря тому, что напряжение основной частоты поступает с выхода феррозонда 1 через дополнительный избирательный усилитель 3 на , вход удвоителя 5 частоты. Так как фазовые соотношения между гармоническими составляющими в выходном сигнале феррозонда остаются неизменными/ то флуктуация сдвига фаз между напряжением коммутации и напряжением с усилителя 2 отсутствуют. Отсутствие флуктуации фазовых сдвигов между упомянутыми напряжениями в устройстве обеспечивает повышение точности измерения параметров магнитного поля по сравнению с известными устройствами примерно на порядок. Формула изобретения . Устройство для измерения парамет.ров магнитного поля, содержащее ферромодуляционный преобразователь, .основной и дополнительный избирательный усилители, входы которых соединены с выходом ферромодуляционного преобразователя, синхронный детектор, первый вход которого соединен с выходом основного избирательного усилителя, источник переменного тока, выход которого соединен с первым входом ферром,одулядионного преобразователя, подключенный к его второму входу элемент обратной связи и регистрирующий прибор, отличающееся тем/ что/ с целью повышения точности измерения/ оно снабжено удвоителем частоты, выход которого соединен со вторым входом синхронного детектора, а вход - с выходом дополнительного избирательного усилителя, интегратором, вход которого соединен с выходом с инхронного детектора, а выход - с элементом обратной связи и со входом регистрирующего прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Primdahl, F, Aferrite core

fluxate magnetometer, Publications of the Earth Physics Branch, v, 40, H 0.1, Ottawa, Canada, 1970.2.Труды ВНИИЭП, I 13, 1972, c. 109, рис. 1.