Устройство для измерения магнитной индукции

Авторы патента:

Использование: полезная модель относится к области электронной измерительной техники и предназначена для использования при бесконтактном определении уровней переменного и постоянного токов посредством преобразования индуцируемого ими электромагнитного поля в электрический информационный сигнал, генерируемый на выходе магнитомодуляционного датчика. Технический результат: компенсация геомагнитного поля при бесконтактном проведении измерений магнитной индукции с помощью магнитомодуляционных датчиков. Сущность изобретения: компенсатор геомагнитного поля, выполнен из четырех магнитомодуляционных датчиков, расположенных попарно с параллельной ориентацией осей навстречу друг другу по две стороны от проводника с электрическим током, в одной плоскости с проводником электрического тока.

Полезная модель относится к области электронной измерительной техники и предназначена для использования при бесконтактном определении уровней переменного и постоянного токов посредством преобразования индуцируемого ими электромагнитного поля в электрический информационный сигнал, генерируемый на выходе магнитомодуляционного датчика.

Известно устройство для измерения магнитной индукции (патент РФ 2117310, кл. G01R 33/20, 10.08.1998 г.), содержащее блок управления, устройство перемещения преобразователя Холла, блок установки исследуемых магнитов, электромагнит, регистрирующее устройство, аналого-цифровые преобразователи напряжения и сопротивления, блоки памяти напряжения и сопротивления, вычитатели и накопители, инверторы, блок задания начальной длительности импульса тока, ключи и блок конъюнкции.

Недостатком является отсутствие возможности компенсации геомагнитных полей, являющихся в данном контексте источником шума.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является магнитометр (патент РФ-2202805, кл. G01R 33/20,20.04.2003 г.), содержащий в частности:

- блок управления, включающий источник света, волоконный световод, фотодетектор, резистор, конденсатор, конденсатор, генератор модуляции, переключатели, резистор, диод, источник опорного напряжения, конденсатор, микросхема, сопротивления, усилитель, синхронный детектор;

- блок выделения информации, содержащий регистрирующий прибор, перестраиваемый генератор по частоте, измеритель частоты;

- компенсатор геомагнитного поля, включающий катушку индуктивности, ферромагнитный сердечник, катушку модуляции измеряемого магнитного поля.

Недостатком является низкая эффективность компенсации геомагнитных полей, являющихся в данном контексте источником шума.

Технический результат предлагаемой полезной модели - повышение степени компенсации геомагнитных полей при бесконтактном проведении измерений магнитной индукции за счет численного увеличения магнитомодуляционных датчиков.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения магнитной индукции, содержащем компенсатор геомагнитного поля, блок выделения информации, блок управления, согласно полезной модели компенсатор геомагнитного поля выполнен из четырех магнитомодуляционных датчиков, расположенных попарно с параллельной ориентацией осей навстречу друг другу по две стороны от проводника с электрическим током в одной плоскости с проводником электрического.

Схема устройства для измерения магнитной индукции поясняется чертежами. На фиг.1 изображена блок-схема устройства для измерения магнитной индукции, на фиг.2 - компенсатор геомагнитного поля.

Устройство для измерения магнитной индукции содержит компенсатор геомагнитного поля 1, подключенный к блоку выделения информации 2 и к блоку управления 3 (Фиг.1). Компенсатор геомагнитного поля 1 содержит четыре магнитомодуляционных датчика 4, 5, 6, 7 (Фиг.2), расположенных в одной плоскости с проводником электрического тока 8. С одной стороны от проводника с электрическим током 8 расположены магнитомодуляционные датчики 4 и 5 с параллельной ориентацией их осей навстречу друг другу, а с противоположной стороны -магнитомодуляционные датчики 6 и 7 с параллельной ориентацией их осей навстречу друг другу и параллельно осям ориентации осей магнитомодуляционных датчиков 4 и 5.

Устройство для измерения магнитной индукции работает следующим образом. Блок управления 3 задает прямоугольные импульсы, которые поступают на компенсатор геомагнитного поля 1. Каждый из магнитомодуляционных датчиков компенсатора геомагнитного поля 1 регистрирует соответствующую точке расположения магнитную индукцию. В этом случае магнитная индукция, регистрируемая каждым из магнитомодуляционных датчиков, будет определяться в соответствии законом Био-Савара-Лапласа [Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высшая школа, 1990. С.178]:

где В₁ - магнитная индукция, регистрируемая магнитомодуляционным датчиком 4;

В₂ - магнитная индукция, регистрируемая магнитомодуляционным датчиком 5;

В₃ - магнитная индукция, регистрируемая магнитомодуляционным датчиком 6;

В₄ - магнитная индукция, регистрируемая магнитомодуляционным датчиком 7;

B₀__1Z - индукция геомагнитного поля в точке расположения магнитомодуляционного датчика 4;

B₀__2Z - индукция геомагнитного поля в точке расположения магнитомодуляционного датчика 5;

B₀__3Z - индукция геомагнитного поля в точке расположения магнитомодуляционного датчика 6;

B₀__4Z - индукция геомагнитного поля в точке расположения магнитомодуляционного датчика 7;

d - расстояние между осями магнитомодуляционного датчика 5 и магнитомодуляционного датчика 6;

l - расстояние от проводника с электрическим током 8 до оси магнитомодуляционного датчика 5;

l - расстояние между осями магнитомодуляционного датчика 4 и магнитомодуляционного датчика 5, равное расстоянию между осями магнитомодуляционного датчика 6 и магнитомодуляционного датчика 7;

i - ток протекающий через проводник с электрическим током 8, или в случае переменного тока: i=I_maxsin(2f·t+), где I_max - амплитудное значение переменного тока, f - частота переменного тока, [Гц]; - начальная фаза сигнала.

Значения магнитных индукций, регистрируемых магнитомодуляционными датчиками 4, 5, 6, 7 поступают в блок выделения информации 2. Попарно антипараллельное включение магнитомодуляционных датчиков 4, 5 и 6, 7 обеспечивает возможность выделить (принимая во внимание, что в окрестности с радиусом ~10^-3-10^-1 м индукция геомагнитного поля не претерпевает существенных изменений) составляющую геомагнитного поля из выражений (1), (2) и (3), (4) и взаимно ее скомпенсировать:

B₁=B₁-B₂,

где B₁ - итоговое значение магнитного поля без геомагнитной составляющей с одной стороны от проводника с электрическим током 8.

Блок выделения информации 2 переводит значения магнитных индукций, регистрируемых магнитомодуляционными датчиками 4, 5, 6, 7, в аналоговый сигнал, который поступает в персональный компьютер, и где соответствующее программное обеспечение представляет аналоговый сигнал в удобном для восприятия виде.

Итак, заявляемая полезная модель позволяет компенсировать геомагнитное поле при бесконтактном проведении измерений магнитной индукции с помощью магнитомодуляционных датчиков.

Устройство для измерения магнитной индукции, содержащее компенсатор геомагнитного поля, блок выделения информации, блок управления, отличающееся тем, что компенсатор геомагнитного поля выполнен из четырех магнитомодуляционных датчиков, расположенных попарно с параллельной ориентацией осей навстречу друг другу по две стороны от проводника с электрическим током в одной плоскости с проводником электрического тока.