Устройство для измерения индукции магнитных полей Советский патент 1982 года по МПК G01R33/07 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к измерениям и может быть использовано в устройствах для измерения параметров постоянных, переменных и импульсных магнитных полей.

Известно устройство для измерения индукции магнитного поля, содержащее источник стабилизированного напряжения, генератор:), переключатель диапазонов, датчик Холла, демодулятор и регистратор Ц.

Недостатком его является погрешность .измерения, вызванная напряжением незквипотенциальности датчика холла.

Известно устройство для измерения индукции магнитных полей, содержащее датчик Холла, пары противоположных выводов которого подключены соответственно к выходным обмоткам двух . понижающих трансформаторов и к выходам переключателя, управляющий вход которого-соединен с первым-выходом, делителя частоты и с управляющим входом коммутатора тока, выход которого подключен к соединенным встречно-последовательно входным обмоткам понижающих трансформаторов, выход источника питания подключен к входу делителя частоты, выход переключателя через последовательно включенные синхронный детектор, фильтр низкой частоты соединен с регистратором и через амплитудный детектор. - с индикатором, второй выход источника пи- . тания подключен к объединенным вывода. входных обмоток понижающих трансформаторов 2.

.Недостаток - низкая точность.

10

Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения индукции магнитных полей, содержащее

15 датчик Холла, пары противоположных выводов которого подключены соответственно к выходным обмоткам двух понижающих трансформаторов и к входам переключателя, управляющий вход

20 которого соединен с первым выходом делителя частоты и с управляющим входом коммутатора тока, выход которого подключен ft соединенньм встречно-последовательно входным обмоткам 25 понижающих трансформаторов, выход источника питания подключен к входу делителя частоты, выход переключателя через последовательно включенные синхронный детектор, фильтр низкой

30 частоты соединен с регистратором и через амплитудный детектор - с индикатором, второй выход источника питания подключен к объединенным выводам входных обмоток понижающих транс форматоров, введены фазовращатель, дешифратор, два формирователя и элемент И, причем третий выход источника питания через фазовращатель соеди нен с входом коммутатора тока, вход дешифратора подключен к второму выходу делителя частоты, а выходы через формирователи подключены к первому и второму входам элемента И, тр тий вход которого соединен с третьим выходом делителя частоты, а выход - с управляющим входом синхронного детектора. На фиг. 1 представлена схема устройства для измерения индукции магнитных полей. Устройство содержит датчик 1 Холла с двумя парами противоположных электродов 2,3 и 4,5, пони5кающие трансформаторы 6 и 7, переключатель 8, синхронный детектор 9, фильтр 10 нижних частот, регистратор 11, амплитудный детектор 12, индикатор 13 коммутатор 14 тока, фазовращатель 15, источник 16 питания, делитель 17 частоты, дешифратор 18, элемент 19 И формирователи 20 и 21. На фиг. 2 представлены временные диаграммы, поясняющие работу устройства где - ток питания 22 датчика 1 Холла; напряжение 23 сигнала делителя 17Частоты; напряжение 24 коммутационных всплесков; напряжения 25 и 26 на выходах дешифратора 18, управляющие работой формирователей 20 и 21; выходные напряжения 27 и 28 формирователей 20 и 21; выходное напряжение 29 синхронного детектора 9 при измерении индукции постоянного магнитного поля. Устройство работает следующим образог.5. Датчик 1 Холла запитывается от источника 16 питания поочередно чере пары противоположных электродов.2,3 и 4,5. Подключение пар электродов датчика 1 Холла к источнику питания производится коммутатором 14 тока. Переключатель 8 поочередно подключает пары противоположных электродов 2,3 и 4,5 датчика 1 Холла к входу синхронного детектора 9. Управление коммутатором 14 тока и переключателем 8 производится делителем 17 частоты таким образом, что при подключении одной из пар противоположных электродов датчика 1 Холла к источнику 16 питания другая пара противоположных электродов подключается к входу синхронного детектора. Ком-мутация пар противоположных электродов датчика осуществляется так, что в соответствии с свойством взаимности датчика 1 Холла по отношению к напряжению неэквипотенциальности и антивзаимности по отношению к ЭДС Холла фаза ЭДС Холла после коммутации не будет изменять своего значения, а фаза напряжения неэквипотенциал.ьности после коммутации будет изменять свое значение на 180°. Таким образом на выходе синхронного да-, тектора 9 напряжение неэквипотенциальности будет иэменять свой энак на противоположный с частотой коммутации пар противоположных электродов датчика 1 Холла. Среднее значение напряжения неэквипотенциальности на выходе синхронного детектора 9 за период коммутации будет равным нулю и не будет оказывать влияния на результат-измерения ЭДС Холла при воздействии на датчик индукции постоянных магнитных полей, а выбор полосы пропускания фильтра 10 нижних частот осуществляется таким образом, что частота коммутации пар противоположных электродов лежит вне полосы пропускания фильтра и обеспечивает независимость от напряжения неэквипотенциальности результата измерения ЭДС Холла при во.здействии на датчик Холла индукции синусоидальных и импульсных магнитных полей. При воздействии на датчик 1 Холла индукции синусоидальных магнитных полей измерение ЭДС Холла производится с помощью амплитудного детектора 12 и индикатора 13, а при воздействии импульсных магнитных полей - с помощью регистратора 11, в качестве которого могут использоваться осциллограф, самописец или иная регистрирующая аппаратура. Величина напряжения коммутационных всплесков при переключении коммутатора 14 тока зависит от величины тока, протекающего в первичной обмйтке трансформатора в момент переключения коммутатора 14 тока. С целью устранения асинхронизма между моментом перехода через ноль тока первичной обмотки трансформаторов и моментом переключения коммутатора 14 тока сигнал, поступающий с источника 16 питания, сдвигается относительно момента переключения фазовращателем 15 таким образом, чтобы при переключении коммутатора 14 ток первичной обмотки трансформаторов 6 и 7 был равен нулю. При этом учитываются как фазовые задержки, связанные с формированием сигнала управления коммутатором 14 тока, так и фазовые задержки, обусловленные параметрами коммутатора 14 тока и трансформаторов 6 и 7. Кроме напр:яжения коммутационных всплесков при работе коммутатора 14 тока на вход синхронного-детектора 9 поступает напряжение коммутационных всплесков, вызванное работой переключателя 8 и имеющее вид коротких импульсов, что позволяет исключить их влияние на работу устройства изменением коэффициента передачи синхронного детектора 9, который на время действия напряжения коммутационных всплесков на входе синхронного детектора 9 устанавливается равным нулю. Изменение коэффициента передачи производится соответствующим формированием сигнала управления синхронным детектором 9, которое осуществляется дешифратором 18, формирователями 20 и 21 и элементом 19 И С выхода дешифратора 18 напряжение 25, передний фронт которого совпада )ет с началом коммутационного всплес ка, поступает на формирователь 20, вырабатывающий напряжение 27, длител ность низкого потенциала которого должна превышать максимальную длите ность напряжения 24, С помощью элемента 19 И напряжение 27 вводится в сигнал управления синхронным детектором 9, поступающий на элемент 19 с делителя 17 частоты. При этом в моменты времени, соответствующие ни кому потенциалу напряжения 27, коэф фициент передачи синхронного детек. тора 9 будет равен нулю и напряжени коммутационных всплесков будет исключенр из выходного сигнала синхронного детектора 9. Однако для нор мальной работы .синхронного детектора 9 необходимо, чтобы его управляющий сигнал был симметричен в оба полупериода напряжения 23. С этой целью дешифратор 18 выделяет напряжение 26, поступающее на вход форми рователя 21. Выходное напряжение фо мирователя 21 вводится в сигнал управления .синхронным детектором 9 через элемент 19 И, причем равенства длительностей низких поте циалов напряжений 27 и 28 сигнал управления синхронным детектором 9 будет симметричен относительно моме тов изменения напряжения 23. Таким образом, использование новых элементов - фазовращателя, дешифратора, формирователей, схемы совпадения позволяет исключить напряжение коммутационных всплесков, возникающих при работе переключателя и коммутатора тока, из информационного сигнала и повысить точность измерения. Формула изобретения Устройство для измерения иь;7укции магнитных полей, содержащее датчи;Холла, пары противоположных выводов которого подключены соответственно к выходным обмоткам вух понижающих трансформаторов и к входс1м переключателя , управляющий вход которого срединен с первым выходом делителя частоты и с управляющим входом коммутатора тока, выход которого подключен к соединенным встречно-последовательно входным обмоткам понижающих трансформаторов, выход источника питания подключен к входу делителя частоты, выход переключателя через последовательно включенные синхронный детектор, фильтр низкой частоты соединен с регистратором и через амплитудный детектор - с индикатором, второй .выход .источника питания подключен к объединенным выводам входных обмоток понижающих трансформаторов,о тличаю.щееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены фазовращатель, дешифратор, два формирователя и элемент И, причем третий выход источника питания через фазовращатель соединен с входом коммутатора тока, вход дешифратора подключен к второму выходу делителя частоты, а выходы через формирователи подключены к первому и второму входам элемента И, третий вход которого соединен с третьим выходом делителя частоты, а выход - с управляющим входом синхронного детектора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Хомерики O.K. Применение гальваномагнитных датчиков в устройствах автоматики и измерений. М., Энергия, 1971, с. 112. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2896571,кл.С 01 R 33/06, 09.09.80.

2tf

MYl lYYYl H

If