Устройство для измерения индукции слабых постоянных магнитных полей

ИЗОБРЕТЕНИЯ

379884

Союэ Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. G Olr 33/02

Заявлено 14 Ч!.1971 (№ 1664314/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 20ЛЧ.1973. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 2З.ЧП.1973

Комитет по делам иэобретеиий и открытиЯ лри Совете Министров

СССР

УДК 621.317.421 (088.8) Авторы изобретения Ю. А. Масюренко, А. Д. Ниженский, В. В. Брайко, Ю. А. Скрипник и

С. Г. Таранов

Институт электродинамики АН Украинской ССР

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ СЛАБЫХ

ПОСТОЯННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерения с повышенной точностью индукции слабых постоянных магнитных полей.

В известных устройствах для измерения магнитной индукции с датчиком Холла при измерении слабых магнитных полей (меньше

0,5 гаусс) выделение и измерение полезного сигнала — э.д, с. Холла, пропорционального магнитной индукции, происходят на уровне помехи (напряжения от неэквипотенциальности), значительно превышающем уровень полезного сигнала, что снижает быстродействие и ограничивает точность измерения вследствие насыщения избирательного усилителя помехой и ограниченного диапазона работы синхронного детектора.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия устройства.

Это достигается введением в схему устройства сумматора, включенного между автоматическим переключателем и избирательным усилителем, и последовательно включенных автоматического прерывателя, усилителя частоты коммутации, фазочувствительного выпрямителя и управляемого делителя напряжения, выход которого подсоединен к сумматору, а второй вход — к источнику переменного тока. При этом управляющая цепь фазочувствительного выпрямителя через схему управления подключена к коммутационному генератору, а вход автоматического прерывателя — к выходу синхронного детектора.

Блок-схема измерителя представлена на

5 фиг. 1, а эпюры выходных напряжений отдельных узлов — на фиг. 2.

Измеритель работает следующим образом.

Автоматический переключатель 1, управляемый через схему 2 управления коммутациlO онным генератором 3, поочередно попарно подключает токовые и холловские электроды датчика 4 Холла к источнику 5 переменного тока и одному из входов сумматора б, причем в одном из положений автоматического пере15 ключателя выходной сигнал датчика инвертируется. В результате такой коммутации в одном положении автоматического переключателя выходной сигнал датчика состоит из суммы э.д. с. Холла (е„) и напряжения от неэквипотенциальности (У„) U, =e„„+U„„„, à в другом — из их инвертированной разности, т. е. U; = — (е„— U») = — е„+ U» (эпюра в, фиг. 2), Промодулированный частотой комму25 тации выходной сигнал датчика с выхода сумматора б поступает на вход избирательного усилителя 7, настроенного на частоту тока питания датчика, усиливается и подается на вход синхронного детектора 8, управляе30 мого напряжением частоты тока питания дат379884 чика. С выхода синхронного детектора 8 снимается выпрямленное напряжение, промодулированное прямоугольным напряжением частоты коммутации (эпюра г, фиг. 2) .

Автоматический прерыватель 9, работающий синхронно с переключателем 1, в такте коммутации, в котором выходной сигнал датчика равен U,— е„+У», подключаетвыход синхронного детектора 8 к избирательному усилителю 10 напряжения, настроенному на частоту коммутации (эпюра д, фиг. 2). С выхода усилителя 10 на вход фазочувствительного выпрямителя 11, управляемого через схему 2 коммутационным генератором 8, поступает только переменное напряжение частоты коммутации, амплитуда которого пропорциональна выходному сигналу датчика, равному U„= — e„+U„, (эпюра е, фиг. 2).

Постоянное напряжение с выхода выпрямите- 2р ля 11 подается в управляющую цепь управляемого делителя 12 напряжения, на вход которого поступает напряжение частоты тока питания датчика. Выходное напряжение делителя подается на вход сумматора б в противофазе с выходным сигналом датчика, поступающим на другой вход сумматора (эпюра з, фиг. 2). Если выходной сигнал управляемого делителя напряжения равен U„„=

= — е + U,, то результирующее напряжение зО на выходе сумматора б в одном из тактов

I коммутации равно Ур — — U — У „= е„+ U, (— e„+U») =2е„., а в другом такте коммутации

Up —— У, — U „e„+U» — (— е, +U») =О (эпюра и, фиг. 2). Таким ооразом, максималь35 ный уровень сигнала на выходе сумматора не превышаетудвоенногозначения э.д.с. Холла, пропорциональной измеряемой магнитной индукции. Поскольку коэффициент деления управляемого делителя 12 напряжения пропорJI ционален напряжению U„= — e„„+U„„„. то цепь обратной связи действует таким же образом во всем диапазоне значений измеряемой магнитной индукции.

После подавления помехи от Hpýêâèïoòåttциальности, выходной сигнал сумматора б усиливается избирательным усилителем 7 и выпрямляется синхронным детектором 8. Переменное напряжение частоты коммутации на выходе синхронного детектора усиливается усилителем 18 напряжения, настроенным на частоту коммутации, и выпрямляется фазочувствительным выпрямителем 14, управляемым через схему 2 коммутационным генератором 3.

Постоянное напряжение на выходе фазочувствительного выпрямителя 14, пропорциональное значению магнитной индукции, измеряется выходным прибором 15.

Возможная погрешность от неполного подавления сигнала помехи на выходе сумматора не оказывает влияния на конечный результат измерения, так как помеха на выходе синхронного детектора дает постоянное, а не переменное напряжение.

Предмет изобретения

Устройство для измерения индукции слабых постоянных магнитных полей, содержащее датчик Холла, автоматический переключатель, схему управления, коммутационный генератор, источник переменного тока, избирательный усилитель, синхронный детектор, усилитель напряжения частоты коммутации, фазочувствительный выпрямитель и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно снабжено сумматором, включенным между автоматическим переключателем и избирательным усилителем, и последовательно включенными автоматическим прерывателем, усилителем частоты коммутации, фазочувсгвительпым выпрямителем и управляемым делителем напряжения, выход последнего подключен к сумматору, а второй вход — к источнику переменного тока, причем управляющая цепь фазочувствительного выпрямителя через схему управления подключена к коммутационному генератору, а вход автоматического прерывателя к выходу синхронного детектора, 3?9884

Редактор С. Герник

Заказ 1919/11 Изд №. 1485 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Л. Устинова

Техред Л. Богданова

Корректоры Е. Сапунова и

Е, Миронова