Устройство для компенсации помехв образцовых mepax магнитной индукции
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 170479 (21) 2754923/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (>813338 (51)М. Клз
G 01 и 33/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—
Опубликовано 150381,бюллетень № 10 (53) УДК 621. 317. .44(088.8) Дата опубликования описания 150381 (72) Автор изобретения
В.А. Прищепо (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЕНСАЦИИ ПОМЕХ В ОБРАЗЦОВЫХ
МЕРАХ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки динамических характеристик магнитомеров с низким поРогом чувствительности и компенсацией магнитных помех.
Известно устройство для компенсации помех в образцовых мерах магнитной индукции, которое содержит меру магнитной индукции с образцовой и компенсационной обмотками, выполненных на общем каркасе, а также феррозонд с калибровочной и компенсационной обмотками, соединенный с электронным блоком магнитометра. Ферро- 15 зонд с обмотками установлен внутри катушек образцовой глеры на заданном расстоянии от центра, определяемом базой градиента внешнего поля помехи. При этом катушка компенсации помех меры и катушка отрицательной обратной связи феррозонда компенсационного канала соединены между собой последовательно-согласно и подключены к выходу электронного блока компенсационного магнитометра. Образцовая катушка подключена к источнику тока, часть которого обратной полярностью подана в калибровочную катушку феррозонда, компенсируя .маг- 30 нитное поле образцовой катушки меры в объеме компенсационного феррозонда. Поэтому феррозонд воспринимает лишь магнитное поле внешних помех и с помощью цепи отрицательной обратной связи магнитометра компенсирует их. Близкое расположение от центра образцовой катушки, где помещается поверяемая катушка с нульиндикатором, до компенсационного феррозонда обеспечивает компенсацию неоднородных магнитных полей от прогышленных установок в объеме глеры (1).
Недостатком этого устройства является недостаточная точность компенсации магнитной индукции переменных полей, обусловленная наличием фазовых сдвигов в рабочей обмотке меры и в калибровочной обмотке феррозонда, а также узкий частотный диапазон при воспроизведении магнитной индукции переменного поля, вызванный увеличивающейся погрешностью меры с увеличением частоты переменного тока в рабочей обмотке и ЭДС взаимной индук" ции и, как следствие, для замкнутой цепи компенсации, индуцированный ток, создающий поле встречного направления основному полю.
813338
Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение точности.
Цель достигается тем, что в устройство для компенсации помех в образцовых мерах магнитной индукции, содержащем катушку с рабочей и компенсационной обмотками, источник переменного тока, подключенный к рабочей обмотке, резистор, магнитометр, первичный преобразователь которого с основной и двумя компенсационными обмотками установлен внутри меры, дополнительно введен дроссель, включенный последовательно с компенсационной обмоткой меры и первой компенсационной, обмоткой первичного преобразователя между ними, вторая компенсационная обмотка первичного преобразователя соединена последовательно с рабочей обмоткой меры, при этом резистор подключен параллельно первой компенса- О ционной обмотке первичного преобразователя.
Кроме того, первая и вторая обмотки компенсации первичного преобразователя выполнены в виде безмоментных катушек.
На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 — зависимости воспроизведения магнитной индукции переменного поля от частоты для известного (1) и предлагаемого (2) устройства.
Устройство (фиг. 1) содержит рабочую обмотку 1, подключенную к источнику 2 переменного тока, обмотку 3 компенсации меры, электронный блок 4 магнитометра, первичный преобразователь 5, имеющий основную обмотку 6, соединенную со входом электронного блока 4 магнитометра, первую обмотку 7 компенсации, зашутированную резистором 8 через дроссель 9 и обмотку 3 компенсации, подключенную к выходу электронного блока 4 магнитометра, вторую обмотку 10 компенсации, соединенную последовательно с рабочей 45 обмоткой 1 и подключенные к источнику 2 переменного тока. Первая 7 и вторая 10 обмотки компенсации первичного преобразователя 5 выполнены безмоме нт ными . 50
Устройство работает следующим образом.
Однородное магнитное поле Земли, имекщее постоянную и переменную составляющие, воспринимается и преобразу4 ется первичным преобразователем 5 и через последовательно соединенную обмотку 3 компенсации меры в ее центре. Магнитное ноле Земли компенсируется в объеме первичного преобразо- Щ вателя 5 и в центре рабочей обмотки 1 с помощью обмотки 3 компенсации одинаково при условии согласования постоянных обмоток 3 и 7 компенсации с помощью резистора 8. Магнит- у ная индукция, воспроизводимая рабочей обмоткой меры в объеме первичного преобразователя 5, компенсируется обмоткой 10 компенсации, включенной встречно рабочей обмотке 1 меры, по этой причине в витках обмоток 6 и 7 первичного преобразователя 5 переменная ЭДС взаимной индукции не наводится. В витках обмотки 3 компенсации меры при протекании переменного тока источника 2 по рабочей обмот-. .ке 1 меры наводится ЭДС взаимной индукции, и, как следствие, для замкнутой цепи компенсации переменный ток
° juuN Р„|р (()
7-к где uu — круговая частота переменного тока;
M „ - коэффициент взаимной индукции между рабочей обмоткой
1 и обмоткой компенсации 3 меры, 1Р— амплитуда переменного тока, протекающего по рабочей обмотке 1, Z — полное сопротивление цепи к компенсации.
Магнитная индукция в центре меры, в соответствии с (1) определяется из выр аже ни я где К и К„- постоянные рабочей 1 и компенсационной 3 обмоток меры.
Полное сопротивление цепи компенсации определяется из выражений известное устройство (без дросселя)
2к =гк+3м("к+" пп ): предлагаемое устройство (с дросселем)
Ек » = к+ а+ "(-к+ по+1.э), (4) где L, L L  — индуктивности обмоток компенсации 3 и 7 и дроссели 9 соответственно; г — полное активное сопротивление цепи компенсации, r — активное сопротивление дросселя.
В формулах (3) и (4) всегда выполняется условие L „„(< L „и гg «г„, по.этому величинами дг, и гэ с целью упрощения выводов нижеследующих формул, пренебрегаем.
Подставляя (3) в (2) и учитывая, Кк 4Р w Кр Ф%» Ю,ок Рк cs кy ф =W, uu L K>0 r получим выражение для определенйя магнитной индукции переменного поля известным устройством (без дросселя) В /gyL 813338 m= = — отношение радиусов R R кк к круглых катушек или сторон а квадратных катушек рабочей 1 и компенсационной 3 обмоток меры в зависи- 5 мости от выбранной конструкции; индуктивность рабочей обмотP ки 1, Кс — коэффициент связи между )9 рабочей 1 и компенсационной 3 обмотками меры. При подстановке (4) в (2) и допущений,приведенных ниже, а также при L>/L=n получим выражение для опреде- 5 ления магнитной индукции переменного поля предлагаемого устройства (с дросселем) Формула изобретения 1. Устройство для компенсации помех в образцовых мерах магнитной индукции, содержащее катушку с рабочей и компенсационной обмотками, источник переменного тока, подключенный к рабочей обмотке, резистор,,магнитометр, первичный преобразователь которого с основной и двумя компенсационными обмотками установлен внутри меры, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности, в него дополнительно введен дроссель, включенный последовательно с компенсационной обмоткой меры и первой компенсационной обмоткой первичного преобразователя между ними> вторая компенсационная обмотка первичного преобразователя соединена последовательно с рабочей обмоткой меры, при этом резистор подключен параллельно первой компенсационной обмотке первичного преобразователя. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первая и вторая обмотки компенсации первичного преобразователя выполнены в виде безмоментных катушек. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 566213, кл. G 01 R 33/02, 1977. Я (ug(I, 1 )))l =SPY I>($ ) (g) / При расположении рабочей 1 и компенсационной 3 обмоток меры в одних пазах катушки, коэффициент связи 25 К ь — + 1 и m — 7.1. В соответствии с сь формулой (5) воспроизводимая магнитная индукция стремится к нулю, а погрешность к 100% (см. фиг. 2 график I ) . .Уменьшение погрешности известного устройства (второе слагаемое формулы (5) связано с уменьшением m — отношения радиусов (сторон) рабочей 1 и компенсационной 3 обмоток меры, и, как следствие, уменьшением коэффициента связи К между этими обмотками. Для заданнОй однородности ,воспроизведения магнитной индукции в некотором рабочем объеме, определяющей размер рабочей обмотки 1, обмотка 3 компенсации должна быть боль- 40 шего размера чем рабочая обмотка 1. Это приводит к усложнению конструкции меры и увеличении ампервитков обмотки компенсации, т.е. к повышению мощности затрачиваемой на компенса- 45 цию помех. В предлагаемом устройстве в соответствии с формулой (6) последовательное соединение обмоток компенсации меры 3 и 7 первичного преобразователя 5 с дросселем 9 позволяет для любого выбранного отношения m в известном устройстве и соответствующего при этом значении коэффициента связи K g повысить точность компенсации помех пере>ленной магнитной индукции и+1 раз (см. фиг. 2 график I I ) при выбранно>л соотношении индуктивности дросселя 9 к индуктивности обмотки компенсации 3 меры L>/L„=ï. Включение последовательно с компенсационными обмотками меры 3 и 10 первичного преобразователя 5 дросселя 9 с индуктивностью LЭ в и раз большей индуктивности обмотки 3 компенсации L к уменьшает погрешность компенсации магнитной индукции переменного поля до величины „,+ Ъ в диаЮО о пазоне частот от нуля до f- =при тп>л которой начинает проявляться погрешность обмотки, обусловленная ее резонансными свойствами. Применение безмоментных катушек в качестве обмоток 7 и 10 компенсации первичного преобразователя 5 повышает точность компенсации помех в центре рабочей обмотки 1. 813338 Составитель Е. Данилина Редактор Т, Веселова Техред Н. Ковалева Корректор С. Цомак. Заказ 767/57 Тираж 732 Подписное ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 р Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4
