Индукционный датчик для измерения магнитного и электрического поля

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в различных областях науки и промышленности при создании датчиков магнитного поля. Сущность полезной модели заключается в том, что датчик магнитного поля, содержащий цилиндр, выполненный из пьезоактивного материала, на одной из поверхностей которого нанесен разрезной электрод возбуждения, а второй электрод выполнен из четного количества частей, где каждая отдельная часть пьезоэлектрика поляризуется по окружности и является сигнальной. В результате используется продольный пьезоэлектрический эффект, при этом продольная пьезоэлектрическая постоянная больше, чем поперечная.

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в различных областях науки и промышленности при создании датчиков магнитного поля.

Известен датчик магнитного поля (патент RU 83139), содержащий цилиндрический сердечник, выполненный из пьезоактивного материала, поляризованный по радиусу [1]. На внутренней и наружной поверхности сердечника нанесены электроды, а снаружи расположена катушка возбуждения. Если приложить постоянное магнитное поле перпендикулярно диаметральной плоскости цилиндра, а на катушку возбуждения подать переменный ток, с частотой собственных механических радиальных колебаний цилиндра, то в кольцевых электродах возникнут токи индукции, которые будут взаимодействовать с постоянным магнитным полем и на электроды будет действовать сила Фарадея с частотой резонанса. В результате в цилиндре возникнут механические колебания на собственном резонансе, а на электродах появится переменное напряжение.

Недостатком данного датчика является наличие многовитковой катушки, что увеличивает его габариты.

Известен датчик магнитного поля (патент RU 94721), содержащий цилиндрический сердечник, выполненный из пьезоактивного материала, поляризованный по радиусу, на внутренней и внешней сторонах цилиндра нанесены электроды, причем один из них выполнен разрезным [2]. Датчик работает следующим образом. При приложении постоянного магнитного поля перпендикулярно диаметральной плоскости цилиндра и подачи переменного тока на разрезной электрод с частотой радиального механического резонанса цилиндра, в результате комбинации явления электромагнитной индукции в проводящем контуре и пьезоэффекта, на электродах возникает переменное напряжение пропорционально постоянному магнитному полю и переменному току в разрезном электроде.

Недостатком данного датчика является наличие общего электрода тока возбуждения и цепи измерения и его работа на поперечном пьезоэффекте.

Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по устранению указанных недостатков.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении чувствительности датчика магнитного поля.

Указанный технический результат достигается тем, что в датчике магнитного поля, содержащем цилиндр, выполненный из пьезоактивного материала, на одной из поверхностей которого нанесен разрезной электрод возбуждения, а второй электрод выполнен из четного количества частей, где каждая отдельная часть пьезоэлектрика поляризуется по окружности и является сигнальной. Таким образом, используется продольный пьезоэлектрический эффект, который, как известно больше, чем поперечный [3].

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Предлагаемое изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность получения требуемого технического результата.

Устройство датчика магнитного поля приведено на фиг 1. Он содержит цилиндр, выполненный из пьезоактивного материала - 1, разрезной электрод возбуждения - 2, две пары сигнальных электродов - 3 и 4, возбуждающий генератор переменного тока - 6, усилителя измеряемого сигнала - 5, синхронного детектора - 7, фазовращателя - 8 и индикатора - 9.

Датчик работает следующим образом. На разрезной электрод 2 подается переменный ток с генератора 6 с частотой радиального механического резонанса цилиндра, при наличии постоянного магнитного поля, перпендикулярного диаметральной плоскости цилиндра, на электрод 2 будет действовать сила Фарадея с частотой резонанса. В результате в цилиндре возникнут механические колебания на собственном радиальном резонансе, а на сигнальных электродах 3, 4 появится переменное напряжение, которое поступает на усилитель 5, затем на синхронный детектор 7, а с него на индикатор 9. Фазовращатель 8 служит для отстройки от наводок сигнала возбуждения.

Настоящая полезная модель промышленно применима, может быть изготовлена с использованием известных технологий, а испытания макета показали соответствие заявленным техническим решениям.

Используемая литература:

1. Патент RU 83139, G01R 3/02, опубл. 20.05.2009 г.

2. Патент RU 94721, G01R 33/02. опубл. 27.05.2010 г.

3. Ультразвуковые преобразователи, под ред. Е. Кикучи, 1972 г. с. 255-256.

Датчик магнитного поля, содержащий цилиндр, выполненный из пьезоактивного материала, на одной из поверхностей которого нанесён разрезной электрод возбуждения, отличающийся тем, что второй электрод выполнен из чётного количества частей, где каждая отдельная часть пьезоэлектрика поляризуется по окружности и является сигнальной.