Датчик неоднородности магнитного поля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

(5) ДАТЧИК НЕОДНОРОДНОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

I

Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности к измерениям параметров неоднородного магнитного поля, создаваемого, например, электрическим током, и может быть использовано для технологического контроля монтажа электрических цепей электрооборудования судов, & дефектоскопии металлических конструкций, при исследовании однородности проводящих сред и в других областях измерительной техники, когда контроль проводится путем пропускания через исследуемый объект электрического тока и регистрации параметров магнитного поля, создаваемого этим током.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик, в котором две встречно-последо вательно соединенные обмотки намотаны на одном сердечнике.. Этот датчик обладает высокими метрологическими характеристиками, технологичностью и небольшими габаритами 1 .

Однако такой датчик имеет недостаточную помехозащищенность при регистрации параметров неоднородного магнитного поля исследуемого объекта, когда измерения проводятся на фоне также неоднородных магнитных помех, которые создаются близко расположены- ми к исследуемому объекту источника- ми Неоднородных магнитных полей.

Цель изобретения - повысвениб по10мехозащищенности датчика неоднородного магнитного пол.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике неоднородности магнитного поля, содержащем сердечник из

ts материала с высокой магнитной проницаемостью и нанесенные на нем секции обмоток, смежные секции сигнальной обмотки, соединены между собой встречно-последовательно и .выполне30ны с соотношением витков, удовлетао рящим выражению

л (jj

(1)

(-)

i 1

где м - число витков 1-ой секции; 1 номер секции-, п - число секций сигнальной

обмотки ,

с - постоянная величина; г, - расстояние от источника

магнитного поля до центра . 1--ой секции.

На фиг.1 изображена принципиальная схема датчика неоднородного магнитного ПОЛЯ, на фиг4 2 - конструкция датчика, на фиг.З кривые зависимости относительной чувствительности датчиков с разяи|-|ным числом секций от расстояния до проводника с током.

Датчик состоит из сердечника 1 (СИГ,;. секций 2 и 3 сигнальной обмотки со зстречно-последовательмын соединением смежных секций и обмотки k, обеспечивающей режим работы ч датчика.

По всей длине сердечника 1 (фиг.2 нанесена обмотка , обеспечиваюи ая режим работы датчика. Поверх этой обмотки размеа ены секции 2 и 3 сигна ной обмотки датчика..

На фиг.2 обозначены расстояние г., от проводника 5 с током до центра первой секции, расстояние г. от проводника 5 с током до центра ,--ой секции, угол d.. между линией, соединяющей центр проводника 5 с центром первой секции 2 и линией, соединяющей центр проводника с центром i-ой секции 3 датчика, расстояние d между смежными секциями.

При подаче в обмотку k тока высокой частоты (порядка нескольких килогерц) датчик работает в режиме фер.розонда. При отсутствии тока возбуждения датчик работает как индукционная катушка.

Одним из основных назначений датчика неоднородного магнитного поля является использование его в приборах контроля монтажа в щитах, пультах, распределительных коробках, где жестко фиксированные проводники с токами различных величин и направлений располагаются в одной плоскости. Контроль осуществляется путем поочередной установки первой секции датчика, работающего в режиме феррозонда, на каждой из обследуемых проводников и определения по регистрируемому датчиком магнитному полю полярности тока в них. При этом необходима достаточно высокая noMexosauu-iateHHOCTb

датчика к магнитным помехам, создаваемым токами а кабелях и проводниках, находящихся а пределах объема устройства, в котором производится контроль,

Определим составляющую напряженности магнитного поля Н., действующую вдоль оси сердечника в центре i-ой секции 3

н (, , (2)

где 3 - величина тока в проводнике 5.

Индуктированная в i-ой секции 3 ЭДС равна

/ LI L/ En

r-i

1

чур5ствительность i -ои секции 3 сигнальной обмотки датчика к напряженности

магнитного поля.

учетом встречно-последовательсоединения смежных секций вые напряжение Е сигнальной обмотожет быть представлено в виде

: -i-l

(-) , (ъ)

JT

X г- Л 1 г .

где п - число секций сигнальной омотки.

В общем случае при п секциях обмотки и определенном соотношении чувствительностей секций можно записать

J-A-D

Ег -.()

n.;i4iiM)

в этих выражениях С,,, CQ, .. . , С постоянные неличины, определяемые ЧИСЛОМ секций сигнальной обмотки датчика,.(1 - - Сравнизая выражения (З) и (k) при постоянном d и учитывая, ч чувствительность секции пропорциональна числу ее витков, можно записать

lUi

i-- С.

v5)

у.

1-)

1

п. ; г г

(аким образом, выполнение равенства (5) соответствует максимальной помехозащищенности датчика неоднородного магнитного поля.

Кривые зависимости относительной чувствительности датчиков с числом секций сигнальной обмотки ,3,,5 (фиг.З) наглядно иллюстрируют приведенные выше рассуждения. При практической работе с датчиком первая секция сигнальной обмотки располагается в непосредственной близости от контролируемого проводника t током в зоне сД. 1. Проводники с током создающие помехи, находятся в зоне с Л 1. Как видно из кривых, приведенных на фиг..З, при неизменном расстоянии между датчиком и проводником с током, создающим помеху, относительная чувствительность датчика к помехе уменьшается при увеличении числа секций, соотношение витков которых удовлетворяют выражению (.1 j . Во всех случаях сумма витков четных секций равна сумме витков нечетных секций сигнальной обмотки. Это обеспечивает нечувствительность датчика к однородному магнитному полю. Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение помехозащищенности датчика неоднородного магнитного поля. В случае применения его в приборах для технологического контроля монтажа электрических цепей электрооборудования обеспечивается возможность проведения операций кон роля в пультах, щитах, коробках,т.е непосредственно в производственных условиях, что повышает качество мон тажных работ и уменьшает затраты, связанные с нахождением и устранением ошибок монтажа. Формула изобретения Датчик неоднородности магнитного поля, содержащий сердечник из материала с высокой магнитной проницаемостью и нанесенные на нем секции обмоток, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности, смежные секции сигнальной обмотки соединены между собой встречно-последовательно и выполнены с соотношением витков, удовлетворяющим выражению1-ой секции; число витков номер секции; число секций сигнальной обмотки-, постоянная величина; г- - расстояние от проводника с током до центра I-ой секции . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе заявки 1. Авторское свидетельство СССР № 122809, кл. G 01 R 33/02, 1959.

п

О-

оФие.1

max

e 1

ct

/0

fff

10

lff

$to

15 Я

фиг.Ъ