Датчик магнітного поля

Реферат: Датчик магнітного поля включає ферозонд, детектор, генератор, коло зворотного зв'язку, диференційний підсилювач. Ферозонд виконаний у вигляді однострижневого осердя з нанесеними на його поверхню двома циліндричними плівками, які являють собою сигнальне коло і підключені між собою послідовно зустрічно. UA 77249 U (54) ДАТЧИК МАГНІТНОГО ПОЛЯ UA 77249 U UA 77249 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до вимірювальної техніки і може бути застосована у засобах та приладах для вимірювання магнітних полів. Відомий ферозондовий магнітометр, в якому використовується ферозонд, генератор, детектор, підсилювач, коло зворотного зв'язку [1] Недоліками відомого пристрою є низька точність, обумовлена використанням однострижневого ферозонда з котушками, які створюють перешкоди міжвиткової ємності та індуктивності. Найбільш близьким до корисної моделі є пристрій для вимірювання магнітних полів, який містить ферозонд з вимірювальною обмоткою з мідного дроту та обмоткою збудження, детектор, генератор, коло зворотного зв'язку, диференційний підсилювач [2] Недоліками цього пристрою є низькі точність та надійність, викликані перешкодами, створюваними стумо - дротами, а також складність конструкції, обумовлена несумісністю електронних компонентів і високими вимогами до них. Задача корисної моделі підвищити точність вимірювання, збільшити частоту живлення; спростити і підвищити надійність конструкції, зменшити габаритні розміри, а також знизити похибки, що викликані перешкодами міжвиткових ємності та індуктивністю. Поставлена задача вирішується тим, що в датчику магнітного поля, який включає ферозонд, детектор, генератор, коло зворотного зв'язку, диференційний підсилювач, відповідно до корисної моделі, ферозонд виконаний у вигляді однострижневого осердя з нанесеними на його поверхню двома циліндричними плівками, які являють собою сигнальне коло і підключені між собою послідовно зустрічно, причому осердя з'єднане з блоком живлення, що складається з послідовно підключених генератора, подільника частоти та джерела струму, верхня плівка ферозонда підключена через конденсатор до першого входу диференційного підсилювача, а нижня - до його другого входу, перший вхід детектора з'єднаний з виходом підсилювача, а його другий вхід з'єднаний з генератором, окрім цього, датчик додатково обладнаний підсилювачем потужності з усереднюючим фільтром, вхід якого з'єднаний з виходом детектора, перший вихід підсилювача підключений до першого входу кола зворотного зв'язку, а другий - через опір зворотного зв'язку підключений до другого входу кола зворотного зв'язку ферозонда. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де зображено структурну схему датчика магнітного поля. Датчик магнітного поля містить диференційний ферозонд 1, який складається з гнучкого струмопровідного немагнітного осердя малого діаметра 2, наприклад з берилієвої латуні. На поверхню осердя нанесені дві однакові циліндричні плівки 3, 4, наприклад, з пермалою. Зверху намотане з тонкого дроту коло зворотного зв'язку 5. Початок і кінці циліндричних плівок 3, 4 з'єднані між собою послідовно зустрічно і утворюють два напівелементи сигнального кола диференційного ферозонда, яке видає сигнал, пропорційний величині магнітного поля Землі. Блок живлення 6 складається з генератора періодичних коливань 7, подільника частоти на два 8 і джерела струму 9, що видає сигнали у вигляді різнополярних імпульсів. Вибірковий підсилювач 10 складається з конденсатора С, диференційного підсилювача 11, двопівперіодного синхронного детектора 12, вихідного підсилювача потужності 13 з усереднюючим фільтром і опір зворотного зв'язку Roc. Пристрій працює наступним чином. Від джерела живлення 6, сигнал надходить з першого виходу генератора періодичних коливань 7 на вхід подільника частоти на два 8, з виходу якого сигнал надходить на вхід джерела струму 9, потім сигнал у вигляді різнополярних імпульсів надходить на осердя 2 диференціального ферозонда 1, яке є колом збудження. Амплітуда струму збудження вибирається так, щоб забезпечити насичення сигнальних циліндричних плівок 3, 4, внаслідок чого виникає поздовжня складова індукції, яка характеризується парногармонічним спектром. А саме з'являється е.р.с. парних гармонік, яка є несучою інформацією про амплітуду та фази, пов'язані з величиною та знаком вимірюваного магнітного поля. Далі сигнал з сигнальної циліндричної плівки 3 через роздільний конденсатор С надходить на перший вхід диференційного підсилювача 11, ана другий вхід надходить сигнал з циліндричної плівки 4. З виходу підсилювача сигнал надходить на перший вхід двопівперіодного синхронного детектора 12, а на другий вхід детектора з другого виходу генератора періодичних коливань 7 надходить сигнал управління ключами подвоєної частоти. З виходу синхронного детектора 12 сигнал надходить на вхід підсилювача потужності 13 з усереднюючим фільтром. З першого виходу підсилювача потужності 13 і з другого виходу через опір зворотного зв'язку Roc сигнал надходить на обмотку зворотного зв'язку 5 диференційного ферозонда 1, падіння напруги на стабільному опорі зворотного зв'язку пропорційно проекції магнітного поля Землі на вісь 1 UA 77249 U 5 10 15 20 чутливості ферозонда та є електричною мірою величини вимірюваного магнітного поля, який далі подається на вимірювальний пристрій (на кресленні не вказано). Використання в даній конструкції як сигнального кола диференційного ферозонда циліндричних плівок дозволить значно підвищити частоту живлення (100 кГц-10 МГц) і як наслідок збільшити чутливість датчика і отримати поздовжню складову індукції магнітного поля, яка характеризується парногармонічним спектром. Також це забезпечує спрощення конструкції і зменшення габаритів, з одночасним зниженням порога чутливості; виключення резонансних явищ від внутрішніх обмоток ферозонда, викликаних міжвитковими ємністю та індуктивністю, неадекватного розсіювання і зниження енергоспоживання на перемагнічування. У даній конструкції в складі вибіркового підсилювача відсутні смугові фільтри другої гармоніки, у яких параметри котушки значно залежать від зміни напруги живлення і температури навколишнього середовища. Отже, запропонована конструкція датчика дозволяє підвищити чутливість і точність, спростити конструкцію і зменшити габаритні розміри, усунути перешкоди, викликані міжвитковими ємністю та індуктивністю Джерела інформації: 7 1. Феррозондовый магнитометр [Текст]: пат. 2330303 Рос. Федерация: МПК G 01 R 33/02 / Клюшкин П.А. (RU), Гаспаров П.М. (RU), Синица В.Н. (RU), Желтаков А.В. (RU), Васильєва Л.Р. (RU); заявитель и патентообладатель Гаспаров П.М. (RU). - № 2006132401/28; заявл. 01.09.06; опубл. 27.07.08, Бюл. 21. 6 2. Устройство для измерения магнитных полей [Текст]: пат. 2085962 Рос. Федерация: МПК G 01 R 33/02 / Соборов Г.И., Грачева Н.С.; заявитель и патентообладатель Раменское приборостроительное конструкторское бюро. -№ 94009099/28; заявл. 16.03.94; опубл. 27.07.97, Бюл. 21. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Датчик магнітного поля, що включає ферозонд, детектор, генератор, коло зворотного зв'язку, диференційний підсилювач, який відрізняється тим, що ферозонд виконаний у вигляді однострижневого осердя з нанесеними на його поверхню двома циліндричними плівками, які являють собою сигнальне коло і підключені між собою послідовно зустрічно, причому осердя з'єднане з блоком живлення, що складається з послідовно підключених генератора, подільника частоти та джерела струму, верхня плівка ферозонда підключена через конденсатор до першого входу диференційного підсилювача, а нижня - до його другого входу, перший вхід детектора з'єднаний з виходом підсилювача, а його другий вхід з'єднаний з генератором, окрім цього, датчик додатково обладнаний підсилювачем потужності з усереднюючим фільтром, вхід якого з'єднаний з виходом детектора, перший вихід підсилювача підключений до першого входу кола зворотного зв'язку, а другий - через опір зворотного зв'язку підключений до другого входу кола зворотного зв'язку ферозонда. 2 UA 77249 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3