Магнитометрический градиентометр Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

1

Изобретение, предназначено для намерения градиента напряженностей постоянного и низкочастотного магнит-ного поля. Работа градиентометра j основана на измерении двумя феррозондовыми датчиками напряженностей магнитного поля и получение их разности .

Известен магнитометрический гра- |g диентометр, содержащий два автокомпенсатора магнитного поля, генератор возбуждения и индикатор 1.

Однако данный градиентометр имеет недостаточную точность измерения. .

Цель изобретения - повышение точности измерения путем увеличения стабильности коэффициента преобразования феррозондовых датчиков.

Цель достигается тем, что в гра- „ диентомётре, содержащем два автокомпенсатора магнитного поля., каждый из которых выполнен в виде последоват.ельно соединенных с сигнальной обмоткой феррозондового датчика, широкополое- 5 ного усилителя напряжения, синхронного детектора и усилителя постоянног го тока, генератор возбуждения, подключенный ко второму входу синхронных детекторов и блок индикации,. каж-„ жый из автокомпенсаторЬв магнитного.

прля снабжен элементом отрицательной обратной .связи по полю и подключенным к ним общим дифференциальным вычитателем-усилителем сигналов, выход которого связан со входом блока индикации, а генератор возбуждения снабжен цепью, состоящей из дросселя, включенного последовательно с последовательно соединенными обмотками - возбуждения феррозондовых датчиков, .и конденсатора, включенного параллельно упомянутым обмоткам, при этом устройство удовлетворяет условию феррорезонанса токов ( l-j) 1 и условию резонанса напряжений

yj -1- , где циклическая частота возбуждения, -L.l-a- индуктивности обмоток возбуждения первого и второго феррозондового датчика соответс.твенно, f - индуктивность дрос:селя, с - емкость конденсатора.

На чертеже изобра жена схема устройства.

Устройство содержит феррозондовые датчики 1 и 2, широкополосные усилителя 3 и 4, синхронные детекторы 5 и 6, усилители 7 и 8 постоянного тока, дифференциальный вычитатель 9, генератор 10, через делитель частоtu и усилитель 12 мощности, соединенный с дросселем 13 и конденсатором 14, элементы 15-1 и 15-2 отрицательной обратной связи по полю и блок 16 индикации, связанный с индикатором 17. Емкость С конденсатора 14 выбрана такой величины, чтобы в контуре воз буждения, состоящем из конденсатора 14 и последовательно соединенных обмоток 18 и 19 возбуждения с индуктив ностями L и L2 был параллельный фер рорезонанс цепи (феррорезонанс токов) (Ц+ La) 1, а последователБНО с этим контуром включен дроссель 13 индуктивностью Lj,дающий с конденсатором 14 последовательный ре эонанс цепи (резонанс напряжений) где Ш- циклическая частота возбужде кия,которые за счет накопленного эар да на конденсаторе 14 в течение полу риода возбуждающего напряжения обеспечивают при малом среднем токе потребления большой ток разряда через обмотки 18 и 19 за короткий промежуток времени в момент насыщения сердечников. Устройство работает следующим образом.. При наличии магнитного поля с сигнальной обмотки каждого из двух феррозондовых датчиков 1 и 2, расположенных на одной линии и разнесен ных на 100 мм, на вход широкополосоного усилителя 3(.4) напряжения поступает сигнал частотой 2 f , пропорциЬнальный величине магнитного поля в объеме каждого датчика. С выхода каждого широкополосного усилителя 3(4) напряжения сигнал подается на синхронный детектор 5(6), ас выхода детектора сигнал приходит на вход усилителя 7 (8) постоянного тока. С выхода каждого из двух усилителей 7(8) постоянного тока сигналы подаются в элементы 15-1 (15-2) отрицательной обратной связи по полю д-ля компенсации внешнего поля и на рходы вычитателя-усилителя 9 для получения сигнала ДН, пропорционального величине разности полей fcH от датчиков 1 и 2. С выхода вычитателя-усилителя 9 сигнал подается на блок 16, с выхода которого поступает на индикатор 17. Ввиду того, что внешнее магнитное поле всегда точно скомпенсировано элементами отрицательной обратной связи по полю и сердечники датчиков всегда находятся в нулевом поле, их коэффициенты преобразования не изме няются при измерении различных по величине градиентов поля. С генератора 10 импульсы частоты 2f подаются на управление синхронньми детекторами 5 (6) обеих схем автокомпенсации поля и на делитель 11 частоты, с выхода которого импульсы частотой f подаются на усилитель 12. мощности. С выхода усилителя 12 мощности напряжение частотой f подается на обмотки возбуждения датчиков 1 и 2, параллельно которым включен конденсатор 14, а последовательно с этим контуром включен дроссель 13. Полученный при этом двойной резонанс (феррорезонанс токов и резонанс напряжений) в цепи возбуждения значительно ослабляет зависимость коэффициентов преобразования датчиков 1 и 2 от величины питающего напряжения, так как за счет резонанса напряжений повышаются потенциалы на конденсаторе 14 и дросселе 13, а за счет феррорезонанса токов накопленный в течение всего полупериода возбуждения .большой заряд на конденсаторе 14 разряжается через обмотки 18 и 19 с большими токами за короткий промежуток времени в момент насшдения сердечников, создавая большие поля возбуждения (до 1500 А/м), слабо зависящие от величины питающего напряжения при малом потреблении энергии на возбуждение. Кроме того, за счет сильного поля возбуждения повышается стабильность Нуля на выходе градиентометра, т.е. точность измерения градиента магнитного поля при измерении различных по величине градиентов поля и изменении величины питающих напряжений. Формула изобретения Магнитометрический гргщиентометр, содержащий два автокомпенсатора магнитного поля, кахсдый из которых выполнен в виде последовательно соединенных с сигнальной обмоткой феррозондового датчика, широкополосного усилителя напряжения, синхронного детектора и усилителя постоянного тока, генератор возбуждения, подключенный ко второму входу синхронных детекторов и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем увели1чения стабильности коэффициента преобразования феррозондовых датчиков, каждый из автокомпенсаторов магнит,ного поля снабжен элементом отрицательной обратной связи по полю и подключенным к общим дифференциальным вычитателем-усилителем сигналов, выход которого связан со входом блока индикации, а генератор возбуждения снабжен цепью, состоящей из дросселя,включенного йОследовательно с последовательно соединенными обмотками „возбуждения феррозондовых датчиков, и конденсатора, включенного паралле льно упомянутым обмоткам, при этом

устройство удовлетворяет условию феррореэонанса токоз (,% (Lj + 1л ) 1 и условию резонанса напряжения (

где Of - циклическая частота возбуждения, L , индуктивности обмоток возбуждения первого и второго ферроэондового датчика соответственно

L - индуктивность дросселя, С - емкость конденсатора.

1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2471656/21, G 01 R 33/02, 16.04.77 (прототип).