Тесламетр Советский патент 1983 года по МПК G01R33/02 

(54 ) ТЕСЛАМЕТР

Изобретение относится к электрои3мерительной технике и может быть использовано в устройствах дпя измерения магнитной индукции постоянного магнитного поля. Известен время-импульсный тесламетр с ферромодуляционнын преобразователем содержащий генератор возбуждения, формирователь импульсов, детектор скважности, измеритель, генератор счетных импульсов и счетчик импульсов, причем генератор возбужде ния последовательно соединен с ферромодуляционным преобразователем и формирователем импульсов, один выход которого через детектор скважнос ти подключен к измерителю, а другой выход через элемент И подключен к счетчику импульсов. К второму вход элемента И подключен генератор счетных импульсов 13. Его недостатков является низкая точность, Известен также тесламетр, содержаишй последовательно соединенные генератор возбуждения, ферромодуляционный преобразователь, полосовой фильтр, масштабирующий усилитель, сумматор, формирователь импульсов, а также регистратор и генератор импульсов, причем второй вход сумматора соединен с вторым выходом генератора возбуждения 23. Его недостатком является низкая точность. Цель изобретения - повышение точности., Поставленная цель достигается тем, что в тесламетр, содержащий последовательно соединенные генератор возбуждения, ферромодуляционный преобразователь, полосовой фильтр, масштабирующий усилитель, сумматор, формирователь импульсов, а также регистратор и генератор импульсов, второй вход сумматора соединен с вторым выходом генератора возбуждения, введены первый триггер, триггер знака, четыре элемента И, счетчик импульсов блок управления счетчиком импульсов, цифро-аналоговый преобразователь, причем второй выход генератора возбуждения соединен с входом триггера и первыми входами первого и второго элемента И, вторые входы которых подключены к выходу триггера и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а вы-i ход через четвертый элемент И подк/ ючен к счетному входу Счетчика импульсов, к выходам разрядов которого подключены информационные входы регистратора и входа цифро-аналогового преобразователя, управляющие входы которого соединены с выходом триггера знака, первый вход которого подключен к выходу старшего.разряда счетчика импульсов, а второй вход к выходу первого элемента И и к первому входу блока управления счетчиком, первый выход генератора импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента И, второй выход - с вторым входом блока управления счетчиком, третий вход которого подключен к выходу предшествующего старшему разряда счетчика импульсов, а выходы соединены с входами установки счетчика импульсов, выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом обратной связи ферромодуляционного преобразователя, выход второго элемента И соединен с другим управляющим входом регистр--тора.

Кроме того, блок управления счетчиком содержит пятый, шестой и седьмой элементы И и второй триггер, первый входблока управления счетчиком соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И и второго триггера, второй вход блока упргэвления счетчиком подключен к второму и первому входу седьмого элемента И и к второму входу пятого элемента И, третий вход которого соединен с выходом второго триггера, третий вход блока управления счетчиком через седьмой элемент И соединен с вторым входом шестого элемента И, выход которого подклюvjGH к первому выходу блока управления счетчиком, второй выход которого соединен с выходом пятого элемента И и с вторым входом второго триггера.

На фиг. 1 представлена схема тесламетра; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - схема блока управления счетчиком.

Тесламетр содержит генератор 1 возбуждения, ферромодуляционный преобразователь 2, полосовой фильтр 3, масштабирующий усилитель 4, сумматор 5, формирователь б импульсов, элементы 7 и 8 И, триггер 9, элемент И 10, счетчик 11 импульсов, элемент И 12, генератор 13 импульсов, блок 14 управления счетчиком, регистратор 15, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП ) 16, триггер 17 знака. Кроме того, блок 14 управления счет чиком содержит элементы И 18 и 19 , триггер 20, элемент И 21.

Работа тесламетра состоит в следующем.

На ферромодуляционный преобразователь 2, возбуждаемый током от генератора 1 возбуждения, воздействует разность между измеряемой и компенсационной магнитной индукцией В - В .

5 Выделенное полосовым фильтром 3 на- пряжение второй гармоники через масштабирующий, усилитель 4 поступает на сумматор 5, на другой вход которого одновременно подается от гене0 ратора 1 возбуждения сдвинутый по фазе относительно сигнала второй гармоники сигнал первой гармоники U i (фиг. 2а(--). Формирователь 6 импульсов преобразует монотонно изменяю5 щийся суммарный сигнал первой и

второй гармоник в импульсы с крутыми фронтами 0 (фиг. 26), Импульсы (j подаются также на триггер 9, выходной сигнал которого и(фиг. 25) слу0 жит для разделения во времени процессов счета (соответствует положительной полярности Uj), индикации и установки счетчика в начальное состояние равное N,/2,гдe ем5 кость счетчика. Сигнал разрешения , .индикации UMM(фиг. 2) формируется на выходе элемента И 7 и подается на соответствующий вход регистратора 15. Сигнал разрешения установки

0 счетчика в начальное состояние (J

(фиг. 2э14, формирующийся на выходе элемента И 8, поступает одновременно на входы элементов И 18 и 21 и на триггер 20 (фиг. 3). Элемент И

59 18 пропускает только один импульс

от генератора 13 импульсов и,5(фиг.2и.) который устанавливает старшую декаду счетчика 11 импульсов в состояниь ноль , а остальные декады в сос0 тояние девять. Через элемент И 19 и элемент И 21 (фиг. 3) генератор 13 импульсов (фиг. 1) устанавливает

старшую декаду счетчика 11 импульсов в состояние четыре (фиг. 2к); 5 по достижении которого импульс Уд (фиг. 2А) на выходе предшествующего старшему разряда счетчика импульсов (фиг. 1 ) закрывает элемент И 19 (фиг. 3). Таким образом, блок 0 14 управления счетчиком устанавливает счетчик 11 импульсов в состояние, соответствующее половине его емкости. Частота генератора 13 импульсов выбирается из следующих со5 ображен ий.

Для обеспечения линейного преобразования и эквивалентности показаний счетчика 11 импульсов разности вре0 менных интервалов на выходе формирователя 6. импульсов необходимо, чтобы в период времени Tg, равный периоду частоты возбуждения ферромодуляционного преобразователя 2, уклае дывалось количество счетных импульсовиг,(фиг. 2), равное емкости сч чика, т.е. 1л.Ь:11 где f - частота возбуждения ферро модуляционного преобразов теля 2; f - частота импульсов генерат . ра 13 импульсов; Т - период импульсов генерато ра 13 импульсов. Значение индукции измеряемого магнитного поля определяется как В G,(n -4)-, (3 где Gg - временная чувствительнос ферромодуляционного прео разователя 2, Тл/с, h - число импульсов и (фиг.2 прошедших от генератора 13 импульс через элемент И 12 на второй вход торого поступает импульс Ug (фиг.2 на счетчик 11 импульсов. аг . Из формулы (3J видно, что если Nru п -2 °. имеет знак минус и считывание показаний счетчика 11 импульсов необходимо вести в обрат ном коде. Для оповещения об этом регистратора 15 и ЦАП 16 введен триггер 17 знака, включенный между старшим разрядом счетчика 11 импульсов и соответствующими входами регистратора 15 и ЦАП 16, причем перед каждым циклом измерения и регистрации триггер 17 знака устанавливается в начальное состояние импульсом и(фиг. ) от импульсов элемента И 7. NCM то В О. Если п N При п J - в момент перехода старшего разряда счетчика 11 импульсов из состояния единица в состояние ноль срабатывает триггер 17 знака и фиксируется положительное значение измеряемой постоянной магнитной индукции. В результате введения в уесламе триггера, триггера знака, четырех элементов И, счетчика импульсов, блока управления счетчиком импульс цифро-аналогового преобразователя точность измерения повышается. формула изобретения 1. Тесламетр, содержащий послед вательно соединенные генератор воз буждения, ферромодуляционный преоб разователь, полосовой фильтр., масшта бирую1Щй усилитель, сумматор, формирователь импульсов, а также регистратор и генератор импульсов, второй вход сумматора соединен с вторым выходом генератора возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены первый триггер,триггер знака, четыре элементу И, счетчик импульсов блок управления счетчиком 1мпульсов; цифро-аналоговый преобразователь, причем второй выход генератора возбуждения соединен с входом триггера и первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу триггера и к первому входу третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, а выход через четвертый элемент И подключен к счетному входу счетчика импульсов , к выходам разрядов которого подключены информационные входы регист- , ратора и входы цифро-аналогового преобразователя, управляющие входы которого соединены с выходом триггера знака, первый в.ход которого подключен к выходу старшего разряда счетчика импульсов, а второй вход - к выходу первого элемента И и к первому входу блока управления счетчиком, первый выход генератора импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента И, второй выход - с вторым входом блока управления счетчиком, третий вход которого подключен к выходу предшествующего старшему разряда счетчика импульсов, а выходы соединены с входами установки счетчика импульсов, выход цифро-аналогового преобразователя соединен с входом обратной связи ферромодуляционного преобразователя, выход второго эле- мента И соединен с другим управляющим входом регистратора. 2. Тесламетр по п. 1, о т л и чающийся тем, что блок управления счетчиком содержит пятый, шестой, седьмой элементы И и второй триггер, причем первый вход блока управления счетчиком соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И и второго триггера, второй вход блока управления счетчиком подключен к второму и первому входу седьмого элемента И и к второму входу пятого элемента И, третий вход которого соединен с выходом второго триггера, третий вход блока управления счетчиком через седьмой элемент И соединен с вторым входом шестого элемента-И, выход которого подключен к первому выходу блока управления счетчиком, второй выход которого соединен с выходом пятого элеM(Mria И и входом второго триг Источники информации, .....г., принятые во внимание при экспертизе 1. Семенов Н.М., Яковлев Н.И. - ч- V.-. ««.-I fft:f JOJ1KS S3Л Kl # Цифровые ферроэондовые магнитометры. Л., Энергия, 1978, с. 98. 2. Семенов Н.м. Яковлев Н.И.Цифровые Феррозондовые магнитометры. iJUBbie Феррозондовые магнитоу л,, Энергия, 1978, с. 105.

i

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIHIIHIIIHHIIIIIIII

a.

Л/

фиг.2