Устройство для измерения переменных магнитных полей Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

I

Изобретение относится к области измерений переменных магнитных полей низких частот.

Известно устройство для измерения переменных магнитных полей, содержа-щее магнитоиндукционный датчик, измерительная обмотка которого подключена ко входу предварительного усилителя, блок фильтрации и регистрации сигналов, вспомогательный генератор, подключенный к дополнительной обмотке магнитоиндукционного датчика, фильтр верхних частот, синхронный детектор и интегратор {}. .

Недостатком этого устройства является то, что при изменении внешних условий, в основном температуры, изменяется чувствительность датчика, что приводит к большим погрешностям измерений. Как показывает опыт эксплуатации подобных устройств в полевых условиях, даже при заливке измерительной и компенсационной обмоток специальным составом эпоксидной смолы

из-за температурных расширения и сжатия чувствительного элемента с течением времени произвольно и случайным образом происходит микросмещение измерительной обмотки и изменение взаимной связи измерительной и компенсационной обмоток.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что в

10 устройство для измерения магнитных полей, содержащее магнитоиндукционный датчик, измерительная обмотка которого подключена ко входу предварительного усилителя, вспомогательный гене15ратор, блок фильтрации и регистрации сигналов, последовательно соединенные фильтр.верхних частот, синхронный детектор и интегратор, введены ключ, источник эталонного напряжения, блок

20 сравнения и управляемый аттеньюатор, сигнальный вход которого соединен со выходом предварительного усилителя, , а выход подключен ко входам фильтра 3 верхних частот и блока фильтрации и регистрации сигналов, выход вспомогательного генератора соединен со вхо дом управления ключа, один из выходов которого соединен с дополнительной обмоткой магнитоиндукционного датчика, а другой - со входом управления синхронного детектора, выходисточника эталонного напряжения соединен с сигнальным входом ключа и с одним из входов блока сравнения, к другому входу которого подключен выход интегратора, выход блока сравнения соеди ,нен со входом управления аттеньюатора На чертеже изображена структурная схема устройства. Устройство содержит последователь но соединенные магнитоиндукционный датчик 1 , предварительный усилитель 2, управляемый аттеньюатор 3, блок фильтрации и регистрации сигналов, а также последовательно соединенные вспомогательный генератор 5 и ключ 6, один из выходов которого соединен с дополнительной обмоткой магнитоиндукционного датчика 1, источник 7 эталонного напряжения, подключенный к сигнальному входу ключа 6, последовательно соединенные фильтр 8 верх них частот, синхронный детектор 9, интегратор 10 и блок 11 сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника 7 эталонного напряжения, причем вход фильтра 8 верхних частот подключен к выходу управляемого аттеньюатора 3, а вход управления синхронного детектора 9 соединен с другим выходом ключа 6. Устройство работает следующим образом. Искусственно возбуждаемое магнитное поле низких частот (например, 20-100 Гц) преобразуется с помощью магнитоиндукционного датчика 1 в электрический сигнал, который снимается с измерительной обмотки датчи-. ка 1 и усиливается предварительным усилителем 2. Одновременно через дополнительную обмотку датчика, 1 пропускают ток от эталонного источника 7 напряжения. Этот ток преобразуется в переменный с помощью ключа 6, управляемого вспомогательный генерат ром 5. вырабатывающим управляющий си гнал, частота которого выше, чем рабочие частоты (например, равна 5001000 Гц). С помощью дополнительной обмотки датчика 1 возбуждается вспомогательное переменное магнитное поле, частота которого находится за пределами полосы рабочих частот устройства. Это вспомогательное магнитное поле также преобразуется измерительной обмоткой датчика 1 в электрический сигнал, который после усиления предварительным усилителем 2 вместе с рабочим сигналом проходит через управляемый аттеньюатор 3- Рабочий и вспомогательный сигналы, снимаемые с выхода аттеньюатора 3, разделяются ввиду того, что в блоке t фильтрации и регистрации сигналов имеются избирательные усилители, пропускающие только рабочие сигналы, а фильтр 8 верхних частот подавляет рабочий сигнал и пропускает на вход синхронного детектора 9 только вспомогательный сигнал. Этот вспомогательный сигнал частота которого равна частоте вспомогательного генератора 5, выпрямляется синхронным детектором 9 который управляется сигналом с выхода ключа 6. Постоянная составляющая выпрямленного сигнала выделяется с помощью интегратора 10 и подается на один из выходов блока 11 сравнения. На второй вход блока 11 Сравнения поступает эталонное напряжение с выхода источника 7 эталонного напряжения. В процессе настройки устройства коэффициент передачи блока 11 сравнения по одному и второму входу подбирают таким, чтобы выходной сигнал блока 11 .сравнения обеспечивал работу управляемого аттеньюатора 3 в режиме ослабления входного сигнала на 102Q%, т.е. на ту величину, на какую может изменяться -коэффициент преобразования датчика 1 при эксплуатациивследствие влияния внешних дестабилизирующих факторов. Если в процессе эксплуатации устройства вследствие изменения, например температуры, изменится магнитная проницаемость сердечника или изменится взаимное расположение сердечника и измерительной обмотки датчика 1, то коэффициент преобразования датчика 1 уменьшится, а поэтому уменьшится и амплит: да измеряемого-сигнала. Однако одновременно с этим на ту же величину уменьшится и амплитуда вспомогательного сигнала, уменьшится амплитуда выпрямленного сигнала на выходе синхронного детектора 9 и изменится выходное напряжение блока 11 сравнения. Изменени§ сигнала на выходе блока П сравнения приведет к тому, что сигнал нз

выходе аттеньюатора 3 окажется таким же, каким он был при настройке устройства. Таким образом, изменения коэффициента преобразования магнитоиндукдионного датчика 1 (а также коэффициента передачи предварительного широкополосного усилителя 2) автоматически компенсируются путем изменения коэффициента передачи управляемого аттеньюатора.

Известные методы градуировки известного устройства не позволяют обеспечить ту точность измерений, которая достигается при использовании предлагаемого устройства. Это обусловлено тем, что вспомогательная частота в известном устройстве значительно выше, чем рабочие частоты. Это позволяет использовать дополнительную обмотку датчика 1 с небольшим числом витков и жестко скрепить ее с сердечником датчика 1, например, путем вжигания. Градуйровочные же обмотки в известном устройстве не позволяют сохранять их положение в процессе эксплуатации строго неизменным что и приводит к снижению точности измерений.

Экономическая эффективность применения изобретения обусловлена возможностью повышения производительности работ. При проведении геофизической съемки с известными устройствам сначала проводится съемка опорной сети с 3-5-кратными последовательными обходами этой сети. Затем точки опорной сети считаются эталонными, и в процессе обработки невязки рядовых наблюдений между двумя эталонными точками линейно разбрасываются между отдельными точками. Использование

изобретения позволяет отказаться от съемки опорной сети.

Формула изобретения

Устройство для измерения переменных магнитных полей, содержащее магнитоиндукционный датчик, измерительная обмотка которого подключена ко входу предварительного усилителя, вспомогательный генератор, блок фильтрации и регистрации сигналов, последовательно соединенные фильтр

верхних частот, синхронный детектор и интегратор, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены ключ, источник эталонного напряжения, блок

сравнения и управляемый аттеньюатор, сигнальный вход которого соединен с выходом предварительного усилителя, а выход подключен ко входам фильтра верхних частот и блока фильтрации и

регистрации сигналов, выход вспомо- гательного генератора соединен со входом управления ключа, один из выходов которого соединен с дополнительной обмоткой магнитоиндукционного датчика, а другой - со входом управления синхронного детектора, выход источника эталонного напряжения соединен с сигнальным входом ключа и с одним из выходов блока

сравнения i к другому входу которого подключен выход интегратора, выход блока сравнения соединен со входом управления аттеньюатора.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

/

1,