Измеритель постоянного тока Советский патент 1981 года по МПК G01R19/25 H03K13/20 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в системах контроля тока, основанных на измерении методом ядерного магнитного резонан са (ЯМР). Известен измеритель постоянного тока, содержащий дифференциальный магнитопровод с двумя плоскопараллельными воздушными зазорами между полюсными наконечииками, ис точник ПОСТОЯШ1ОГО подмагничивающего поля установлеиный между внутренними ветвями ма нитопровода, два измерительных блока ЯМР, блок вычитания частот, цифровой частотомер 1 Недостаток этото устройства - зна нгге}1ьная сложность. Наиболее близким по технической сущности является измеритель постоянного тока, содержа ,щий первичный преобразователь выполненный в виде охватывающего проводник с контролируемым током магнитопровода из магнитомягкого материала с плоскопараллельным воздушным зазором между полюсными наконечниками, измерительный блок ЯМР, на выходе которого включен цифровой частотомер 2. Одаако известное устройство позволяет измерять лищь весьма больаше токи. Кроме того, имеющая место величина относительна неоднородности магнитного поля в воздушном зазоре обуславливает низкую точность измерения. Цель изобретения - расширение пределов измерения постояниого тока. Поставленная цель достигается тем, что в измерителе постоянного тока, содержащем первичный прео азователь, выполненный в виде охватывающего гфоводник с контролируемым током магнитопровода из магнитомягкого материала, с шюскопараллельным: воздушным зазором между полюсными наконечниками, измерительный блок ядерного мaпшт некто резонанса, на выходе которого включен цкфро&ой частотсймер, полюсные наконечники выполнеш в виде постоянных магнитов, а в воздуншый зазор введен движущийся носитель предварительно поляризсжанных ядер. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого измерителя постоянного тока; на фиг. 2 - общий внд использованного В устройстве первичного преобразователя (без дополнительно введенного носителя поляризованных ядер). Измеритель постоянного тока содержит первичный преобразователь, в состав которого входит трубопровод 1 с проточной жидкостью (например HjO), поляризатор 2, магнитопро;вод 3 из магнитомягкого материала с постоянными магнитами 4 на полюсах, между которыми расположены катушки 5 регистрации и катушка 6 модуляции. Измерительный блок ядерного магнитного резонанса (ЯМР), обведен ный на фиг. 1 пунктирной линией, состоит из генераторов низкой 7 частоты и высокий 8 частоты, усилителя 9 высокой частоты, демодулятора 10, усилителя 11 низкой частоты, осциллографа 12. Катуш,ка 5 регистрации вмес те с конденсатором 13 образуют колебательный контур генератора 8 высокой частоты. Вы ходная измерительная информация воспринима ется цифровым частотомером 14. На фиг. 1 и 2 показан также проводник с контролируемым током 15. Работа устройства происходит следующим образом. За время пребывания жидкости в сильном магнитном поле поляризатора 2 в ней возникает неравновесная ядерная шмагнпченность, которая при дальнейшем течении жидкости по расположенному в слабом поле трубопроводу 1 уменьшается в результате естественной релаксации и достигает на входе первичного преобразователя (анализатора) значения М. Намагниченности М пропорциолальна интенсивность А сигнала ЯМР. А КМ, где М - намагниченность; А - интенсивность сигнала ЯМР; К - коэффициент, зависящий от парамет ров схемы и однородности поля постоянных магнитов 4. При резонансе, когда частота генератора совпадает с частотой прецессии ядер, добротность колебательного контура уменьшается вследствие поглощения энергии атомными ядрами, что приводит к зменьшению напряжения на контуре. Для периодического прохожд ния через резонанс индукция магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 4 и проводником 15 с контролируемым током модулируется вблизи резонансного значения с 1юмощью катушек 6, питающихся от генератора 7 низкой частоты. Напряжение высокой частоты, модулированного сигналом ядерного резонансного поглощения, подается на уснлитель 9 высокой частоты, а затем на демодулятор 10, вьщеляющий сигнал ЯМР, который через усилитель И низкой частоты поступает на осциллограф 12. При подаче на пластины азвертки осциллографа 12 напряжения, синронного с напряжением источника модуляции агнитного поля, на экране непрерывно наблюдаются сигналы ЯМР. Так как за период модуляции, условия резонанса повторяются дважды, то на экране видны два сигнала симметричное расположение которых относительно центра развертки свидетельствует о наступлении резонанса при нулевом шачении 1у одулирующего поля. При зтом показания цифрового частотомера 14, измеряющего частоту генератора 8, пропорциональны измеряемой суммарной магнитной индукции, т.е. магнитной индукции постоянных магнитов 4 и магнитной индукции поля, создаваемого контролируемым током в проводнике 15. Линейная зависимость между контролируемым током в проводнике 15 и показаниями цифрового частотомера 14 имеет место в широком диапазоне от нескольких миллиампер до нескольких килоампер. Предлагаемое выполнение первичного преобразователя позволяет создавать даже при отсутствии измеряемого тока в воздушном зазоре магнитное поле, относительная неоднородность которого на 1 см, а индукция более 0,1 Т. Это делает возможным расширить пределы измерения постоянного тока методом ЯМР, т.е. измерять ток практически до нуля. Введение в первичный преобразователь предварительно поляризованной движущейся жидкости способствует повышенной точности измерения. Это объясняется тем, что амплитуда сигнала ЯМР в движущемся образце значительно превьпцает амплитуду сигнала в неподвижном образце. Увеличение амплитуды сигнала ЯМР в движущемся образце в свою очередь объясняется притоком в первичный преобразователь поляризованных ядер, появившихся при прохождении образца в магнитном поле до входа в преобразователь. С введением движущегося носите ш предварительно поляризованных ядер уменьшается также время релаксации. Формула изоб ре тения Измеритель постоянного тока, содержащий первичный преобразователь, выполненный в виде охватываюцдего проводник с. контролируемым током магнитопровода из магнитомягкого материала с плоскопараллельным воздушным зазором между полюсными наконечниками, из мерительный блок ядерного магнитного резонанса, на выходе которого включен цифровой частотомер, отличающийся тем, что, с целью расщирения пределов измерения точности, полюсные наконечники выполнены в виде постоянных магнитов, а в воздушный

58490866

зазор введен движущийся носитель предваритель-i. Авторское свидетельство СССР № 411629,

но поляризованных ядер.кл. Н 03 К 13/20, 1972.

(Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Спектор С. А, Измерение больших постоянных токов. Л., Эифгня, 1978, с. 54, 595 60 (прототип).