Устройство для измерения вектора магнитной индукции Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

полнительного цифро-аналогового пре образователя, сумматор, входы которого соединены с вьосодами элементов памятир дополнительный компаратор, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а второй вход соединен со входами элементов памят дополнительный элемент памяти, управля ош,ий вход которого соединен с выходом дополнительного компаратора информационный вход соединен с выходом ц - фро аналогового П15еобразова теля, а выход - со BTOPJ IM входом кo лмyтaтopa, выходные регистры памя ти, управляющие входы соеди нены с выходами компараторов, инфор мационные входы соединены с выходом счетчика, а внходы соединены с реги рирующим прибором, а также допопнительный выходной peiистр памяти, уп равляющий вход которого соединен с выходом дополнительного компаратора информационный вход соединен с выхолом счетчика, а выход соединен с регистрирующим прибором. На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения вектора магнитной индукции. Устройство содержит компонентные магнитог-летрьз 1-1, 1-2, 1-3, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 2 множительного типа, регистрирующий прибор 3, генератор 4 тактовых импульсов , счетчик 5, дололнкхельный цифро--ан ало гов ый пре об р аз ОБ л ь б множителъно10 типа; комг.чраторы 71-2 f 7-3, элёмзн1ы o---i./ 3-2- 8-3 па мяти, суг-4матор 9, дополнхХельный ко паратор 10 дополнительный элемент памяти,- коммутато) 12, выходные регистры 13-1, 13-2р 13--3 памяти и дополиительный выходной регистр 14 памяти. При этом компонентные магнитомет ры 1-1, 1-2, 1-3 соединены с первым входами компараторов 7-1,7-2,7-3 на пряжения, генератор 4 тактовых импульсов соединен со входом счетчика 5, выход которого соединен с циф ровым входом ЦАП 2, цифровым входом дополнительного иДП бис информационными входами вгз1ходных регистров 2, 13-3 памяти и дополни13-1, 13выходно1О регистра 14 пательногоидп 2 соединен с аналогово входом дополнительного ЦАП б с информаплюнным входом дополнительного элемент, II памяти и со вторыми вхо дaIvIи Сомпараторов 7-1, 7-2, 7-3. Выход дополвительнояо ЦАП б подклю чен к иыформаяио -;Н1;& в «одам элемен тов Ь-1, 3-2, S- i.:-:--: ко втором входу дополнительного компаратора Выходы компараторов 7-3 - , 7-3 соединены с yпpaвля;ю л ИFvщ входгхми элементов 8-1, 8-2 8-3 памяти и в ходных регистров 13-1, 13-2, 13-3 мяти. Входы сумматора 9 подключены выходам элементов 8-1, 8-2, 8-3 памяти , а выход подключен к первому вхоу дополнительного компаратора 10. Выход дополнительного компаратора 10 соединен с управляющими входами дополнительного элемента 11 памяти и дополнительного выходного регистра 14 памяти. Первый вход коммутатора 12 подключен к выходу дополнительного элемента 11 памяти, второй вход соединен со стабилизированным источником напряжения, управляющий вход соединен с выходом старшего разряда счетчика 5, а выход подключен к аналоговому входу ЦАП 6. Выходы выходных регистров 13-1, 13-2 13-3 памяти и дополнительного выходного регистра -14 памяти соединены со входами регистрирующего прибора 3. Устройство работает следующим образом, Тактовые импульсы с генератора 4 поступают на вход счетчика 5 и на выходе образуется последовательно нарастающий двоичный код. Этот код поступает на цифровые входы ЦАП 2 и дополнительного ЦАП 6. Аналоговый вход ЦАП 2 через коммутатор 12 подключен к стабилизиЕюванному источнику напряжения. Па выходе ЦАП 2 формируется ступенчатое линейно нарастающее напряжение, которое подается на вторые входы компараторов 7-1, 7-2, 7-3 напряжения,на информационный вход дополнительного элемента 11 памяти и на аналоговый вход дополнительного ЦАП 6. На выходе дополнительного ЦАП 6 образуется напряжение равное квадрату мгновенного значения входного сигнала. В моменты равенства напряжений, действующих на выходах компонентных магнитометров 1 со ступенчатым линейно-нарастакицим напряжением, компараторы 7-1, 7-2,7-3 вырабатывают управлякядие сигналы, по которым производится запоминание мгновенных значений составляющих вектора в соответствующем выходном регистре 13 памяти и запоминание квадрата мгновенного значения напряжения в соответствующем элементе 8-1, 8-2, 8-3 памяти. В сумматоре 9 происходит сложение, действующих на его входах с выходов элементов памяти 8-1, 8-2, 8-3 квадратов трех состашляющих вектора магнитной индукции, а на входах дополнительного компаратора 10 производится сравнение этой суммы с квадратичнонарастающим напряжением, снимаекым с выхода дополнительного ЦАП 6. В момент равенства этих напряжений дополнительный компаратор 10 вырабатывает управляющий сигнал, по которому производится запись в дополнительный выходной регистр 14 памяти значения кода, действующего на выходе счетчика 5. По этому же сигналу производится запись в дополнительный

элемент 11 памяти соответствующего ему мгновенного значения напряжения. Эти значения в аналоговой и цифровой формах будут равны квадратному корню из суммы квадратов трех ортогональных составляющих вектора, т.е. модулю вектора магнитной индукции.

Регистрирующий прибор 3, подключенный к выходам выходных регистров 13-1, 13-2, 13-3, 14 памяти осуществляет регистрацию модуля вектора магнитной индукции и его составляющих.

При достижении на выходе счетчика максимального значения кода в момент прихода следующего тактового импульса происходит его обнуление из-гэа переполнения. По отрицательному перепаду напряжения на выходе старшего разряда счетчика 5 в момент его обнуления происходит переключение при помощи коммутатора 12 аналогового входа ЦАП 2 от стабилизированного источника напряжения к выходу дополнительного элемента 11 памяти. Таким образом, во втором периоде работы счетчика 5 на аналоговом входе ЦАП 2 действует значение напряжения, равное модулю вектора магнитной индукции, вычисленное в предыдущем периоде .

В этом случае в моменты равенства напряжений, действующих на выходах компонентных магнитометров 1-1, 1-2, 1-3, со ступенчатым линейно-нарастающим напряжением, по управляющим сигналам с компараторов 7-1, 7-2, 7-3 в выходных регистрах 13-1, 13-2, 13памяти запоминаются коды, действующие на выходе счетчика 5, равные направляющим косинусам вектора магнитной индукции.

В дополнительном выходном регистре 14 памяти по управляющему сигналу с выхода дополнительного компаратора 10 зафиксируется единица,равная корню квадратному из суммы квадратов направляющих кисинусов. Регистрирующий прибор 3 в этом периоде осуществляет регистрацию направляющих косинусов вектора магнитной индукции, а единица, записанная в дополнительном выходном регистре 14 памяти, служит для синхронизации работы регистрирующего прибора 3 и для индикации правильной работы всего устройства. При повторном обнулении счетчика 5 аналоговый вход ЦАП 2 подключается к стабилизированному источнику напряжения и весь цикл работы устройства повторяется снова.

Использование новыхэлементов компараторов, дополнительного ЦАП, счетчика, элементов памяти и сумма тора позволяет повысить быстродействие. Простота новых, элементов вместо трех таких сложньлх по построению схем как цифровой интегратор с линейным и квадратичным выходом, требующих специальных схем управления их работой , .и четырех цифро-аналоговых преобразователей множительного типа позволяет значительно повысить надежность работы, а экономичность новых элементов позволяет также снизить потребляемую мощность устройства.

Формула изобретения

0

Устройство для измерения вектора магнитной индукции, содержащее компонентные магнитометры с ортогонально ориентированными магнитными зон5дами, цифро-аналоговый преобразователь и регистрирующий прибор, о тличающёес я тем, что, с целью повышения быстродействия и снижения потребляемой мощности, в него

0 введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, счетчик и коммутатор, выход которого и. второй выход счетчика соединены со входами цифро-аналогового преобразователя, дополнительный цифро-анало5говый преобразователь, цифровой вход которого соединен с выходом счетчика, аналоговый вход соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя, компараторы, первые входы кото0рых соединены с выходами компонентных магнитометров, вторые входы соединены с выходом цифро-аналогового преобразователя, элементы .памяти, управляющие входы которых соединены

5 с выходами компараторов, информационные входы соединены с выходом дополнительного цифро-аналогового пре- . образователя, сумматор, входы которого соединены с выходами элементов

0 Пс1мяти,дополнительный компаратор,первый вход которого соединен с выходом сумматора,а второй вход соединен со входами элементов памяти,дополнительный элемент памяти, управляющий вход которого соединен с выходом дополни5тельного компаратора, информационный вход соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, а выходсо BTOj«M входом коммутатора, выходные регистры памяти, управляющие

0 входы которых соединены с выходами компараторов, информационные входы соединены с выходом счетчика, а выходы соединены с регистрируницим прибором, а также дополнительный выход5ной регистр памяти, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного компаратора, информационный вход соединен с выходом счет;чика, а выход соединен с регистрирующим прибором.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 687424, кл. G 01 R 33/02, 1979.