Устройство для измерения индукции сильно

И С

О П И Е

355584

Союз Советскин

Социалистическин

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

М, Кл, G Olr 33/02

3 а я вл си о 30.1.1969 (№ 1303307/18-10) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 16,Х.1972. Бюллегспь № 31

Дата опубликования описания 16.Х1.1972

Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете Министров

СССР Д1 621 317 421(088 8) Авторы изобретения

В. А. Киселев и В. С. Большаков

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ СИЛЬНО

НЕОДНОРОДНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ В ШИРОКОМ

ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР

Известные устройства для измерения индукции неоднородных магнитных полей имеют небольшую точность измерения и не пригодны для измерения магнитных полей в широком диапазоне температур и контроля температурной стабильности магнитных полей.

Цель изобретения — повышение точности измерения в широком диапазоне температур и обеспечение контроля температурной стабильности магнитных систем. Для этого в нем параллельно индукционным измерительной и эталонной катушкам подключены стабильные нагрузочные сопротивления, подобранные та. ким образом, что перераспределение сигналов, индуцируемых в катуLUI(Bx между внутренними сопротивлениями катушек, зависящими от температуры, и стабильными нагрузочнымн сопротивлениями, исключает температурную погрешность, вносимую изменением эффективной площади измерительных катушек. Напряжения, снимаемые с нагрузочных сопротивлений, не зависимые от температуры и пропорциональные соответственно измеряемому и эталонному магнитным полям, сравниваются между собой. Разность этих напряжений поступает на вход усилителя переменного тока, вращающегося с измерительным зондом, и усиленный сигнал через токосъемные щетки и кольца коллекторного устройства поступает на вход усилителя переменного тока блока точного автоматического выравнивания магнитных полей и нулевой индикации, выход которого подключен ко входу демодулятора. Опорным напряжением последнего служит сигнал, снимаемый с выхода второго усилителя ограничителя переменного тока, на высокоомный вход которого поступает сигнал, снимаемый через коллекторное устройство с измерительной индукционной ка10 тушки.

Сигнал постоянного тока с выхода демодулятора усиливается усилителем с двойным преобразованием (модулятор — усилитель переменного тока — демодулятор) и поступа15 ет на вход триггера Шмидта с тремя устойчивыми состояниями. С выхода триггера подается сигнал, управляющий реверсом многоразрядного счетчика, а такькс на вход ключа запрета (схемы совпадения), на второй вход

20 которой подается спгнаl с выхода генератора импульсов. При этом выход ключа запрета подключен к входу реверсивного счетчика, выход которого подключен ко входу управляемых ключей (входу преобразователя). С вы25 хода этик ключей сигнал постоянного тока подается на вход усилителя постоянного тока, управляющего током точной обмотки электромагнита. При этом грубая обмотка электромагнита подключсна к стабилизированному и

30 регулируемому источнику питания, а эталон355584 ное поле электромагнита, равное измеряемому, измеряется аппаратурой ядерного магнитного резонанса с выходом на цифровой частотомер.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из вращающегося измерительного зонда 1, термокамеры 2 с исследуемой магнитной системой 8, электромагнита 4, регулируемого и стабилизированного источни- 10 ка питания 5, блока нулевой индикации и автоматического выравнивания (захвата) измеряемого и регулируемого магнитных полей б и аппаратуры 7 ядерного магнитного резонанса (ЯМР) с цифровым частотомером 8. ls

Измерительный зонд представляет собой вращающуюся трубку из титанового сплава, с двух сторон которой расположены измерительные индукционные катушки 9 и 10 сплошной намотки (провод для намотки катушек 20 применен теплостойкий, марки ПНЕТИМИД

L с соотношением длины к диаметру — =0,71—

0,73 для обеспечения точности измерения

25 сильно неоднородных магнитных полеи), на которой также расположен вращающийся усилитель переменного тока с токосъемными кольцами 11. В конструкцию измерительного зонда входит электродвигатель 12, приводя30 щий во вращение измерительный зонд, основание 18, коллекторное устройство 14 и направляющая 15 со скользящими подшипниками, придающая жесткость длинному концу вращающегося зонда.

Для создания регулируемого однородного магнитного поля служит электромагнит 4, имеющий специальную вставку с полюсными наконечниками с соотношением диаметра их

D к межполюсному расстоянию — )4, для по- 40

l лучения однородности магнитного поля до

0,0010/.

Электромагнит имеет две обмотки для грубого регулирования магнитного поля и для 45 точного регулирования с помощью канала автоматического выравнивания магнитных полей. Электромагнит может поворачиваться и менять направление поля, которое можно определить по специальной шкале отсчета. S0

Сигналы, снимаемые с измерительных катушек, пропорциональные измеряемому и регулируемому однородному магнитному полю, сравниваются между собой, сигнал рассогла- Ы сования усиливается вращающимся усилителем переменного тока на полупроводниковых приборах 1б, а затем усиленный через колле«торное устройство 14 поступает в схему нулевого индикатора и автоматического захвата 60 (выравнивания) магнитных полей б. Сигнал проходит в усилитель тока 17 и в демодулятор

18 с фильтром.

В качестве опорного напряжения демодулятора 18 является сигнал, снимаемый с индук- 6ь циоииой катушки измеряемого магнитного поля, усиленный усилителем тока 19. Поэтому демодулятор 18,преобразовывает сигнал переменного тока переменной фазы в сигнал постоянного тока переменной полярности, одновременно отбрасывая сигнал, не совпадающий по фазе с оиориым напряжением, а фильтр доиолшггельио отфильтровывает сигнал от помех, вносимых «оллс«торным устройством, и сглаживает пульсирующий сигнал постоянного тока.

На выходе демодулятора стоит стрелочиый прибор 20, который служит индикатором равенства магнитных полей, а также индикатором одинакового направления магнитных полей. Для выравнивания магнитны.; полей регулируется ток через обмотки электромагнита

4 с помощью регулируемого источника питания 5.

После выравнивания магнитных полей и получения одинакового направления путем поворота электромагнита (по шкале угла поворота определяется направление измеряемого поля) начинает работать схема автоматического выравнивания магнитных полей. Сигнал с демодулятора 18 поступает на модулятор 21, где модулируется напряжением сети

U=50 гц, усиливается усилителем переменного тока 22 и поступает на демодулятор 28.

Сигнал постоянного тока переменной полярности поступает на триггер Шмидта 24 тремя устойчивыми состояниями. Триггер Шмидта выдает сигнал реверса на восьмиразрядиый реверсивный счетчик 25 и ключ 2б, разрешающий пропускание импульсов на ревсрсивный счетчик от генератора импульсов 27. Реверсивный счетчик с управляющими ключами 28 выдает сигнал постоянного тока на усилитель постоянного тока 29, нагрузкой которого является обмотка эталонного электромагнита для точного регулирования магнитного поля.

Реверсивный счетчик работает до момента, когда сигналы с измерительной и эталонной катушек будут равны (когда наступает равенство полей), триггер Шмидта 24 займет нейтральное положение, поступление импульсов иа реверсивный счетчик 25 прекратится, и схема будет находиться в равновесии. Измерение однородного магнитного поля эталонного электромагнита производится аппаратурой ЯМР с цифровым частотомером 8, которое равно измеряемому.

Для компенсации температурной погрешности, вносимой изменением эффективной площади (постоянной) измерительной и эталонной катушек, подключены сопротивления нагрузки (проволочные высокостабильные сопротивления) R> и R2.

При этом температурная погрешность компенсируется путем перераспределения сигнала, индуцируемого в катушке между внутренним сопротивлением катушки, изменяющимся с температурой, и нагрузкой, 355584

Предмет изобретения

Устройство для измерения индукции сильно неоднородных магнитных полей в широком диапазоне температур, содержащее измерительный зонд с измерительной и эталонной индукционными катушками, эталон магнитного поля, координатное устройство, блок автоматического выравнивания мапгитных полей и нулевой индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения в широком диапазоне температур и контроля температурной стабильности магнитных систем, в нем к измерительной и эталонной катушкам через параллельно включенные сопротивления и усилитель, выполненный вращающимся вместе с измерительным зондом, подключен блок автоматического выравнивания магнитных полей и нулевой индикации, при этом выход вращающегося усилителя подключен к входу усилителя переменного тока блока автоматического выравнивания полей, выход которого

Составитель Н. Киселева

Корректоры: М. Коробова и Л, Корогод

Текред А. Камышникова

Редактор T. Ларина

Заказ 3665)5 Изд. № 1520 Тираж 406 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2

1 ! ! ! !

1 ! ! !

L соединен с входом демодулятора, второй вход которого подключен к выходу второго усилителя ограничителя переменного тока, высокоомный вход последнего через коллекторное устройство подключен к измерительной индукционной катушке, причем выход демодулятора подключен ко входу триггера Шмидта через усилитель двойного преобразования, а выход последнего соединен с выходом схемы

10 совпадения, другой вход которой соединен с выходом генератора импульсов, при этом выход схемы совпадения соединен с входом реверсивного счетчика, на два других входа которого подключены выходы триггера

15 Шмидта, выход же реверсивного счетчика подключен к входу преобразователя «код— напряжения», выход которого, в свою очередь, подключен к входу усилителя постоянного тока, нагрузкой которого является об20 мотка эталонного электромагнита, поле в зазоре которого в момент равенства измеряемому измеряется аппаратурой ЯМР с цифровым частотомером.