SU1151939A1 - Устройство дл создани стабильного магнитного пол заданной напр женности - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СТАБИЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗАДАННОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ, содержащее электромагнит, подключенный намагничивающими катушками к выходу управл емого источника питани , включающего регулирующий элемент, дифференциальный усилитель, узел сравнени  и выпр митель , один вывод которого  вл етс  первым выходом управл емого источника питани , а другой соединен с первым выводом регулирующего элемента, подключенного управл ющим входом к выходу дифференциального усилител , вход которого подключен к выходу узла сравнени , магниторезонансный преобразователь, включающий генератор низкой частоты, датчик магнитного резонанса, фазовый детектор, амплитудный детектор и регулируемый генератор высокой частоты, причем генератор низкой частоты подключен к размещенному между полюсами электромагнита датчику магнитного резонанса и одному из входов фазового детектор,, другой вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, входом соединенного с выходом регулируемого генератора высокой частоты, подключенного входом к датчику магнитного резонанса , отличающеес  тем, что, с целью повыщени  стабильности магнитного пол  и точности задани  его напр женности, узел сравнени  состоит из источника опорного тока, управл емого делител  тока, формировател  импульсов, конденсатора, стабилизатора тока .и ключа, причем источник опорного тока одним выводом соединен с первым выходом управл емого источника питани , другим выводом - с первым выходом управл емого делител  тока, а выходы источника опорного тока  вл ютс  выходами узла сравнени , первый управл ющий вход управл емого делител  тока подключен к выходу фазового детектора, второй управл ющий вход - к клемме дл  i подключени  узла развертки пол  и через формирователь импульсов - к выходу ам (Л плитудного детектора, вход - к второму выводу регулирующего элемента и второму выходу управл емого источника питани , а второй выход к первому своему выходу через параллельно соединенные конденсатор , стабилизатор тока и ключ, управл ющий вход которого соединен с клеммой дл  подключени  узла сброса пол . ел 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что управл емый делитель тока выполнен на составном транзисторе, между эмиттесо со ром и базой выходного транзистора которого включены параллельно соединенные (;о управл емый резистор и дополнительный ключ, при этом эмиттер, коллектор и база составного транзистора  вл ютс , соответственно входом, первым и вторым выходами управл емого делител  тока, а управл ющие входы резистора и дополнительного ключа - первым и вторым управл ющими входами управл емого делител  тока.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам дл  создани  стабильных магнитных полей с точно заданной магнитной индукцией и может быть использовано, например, при проверке магнитоизмерительной аппаратуры или при исследовании магниторезонансных спектров веществ.

Известно устройство дл  создани  стабильного магнитного пол , содержащее поС1едовательно включенные электромагнит, источник питани  и регулирующий элемент, управл ющий вход которого подключен к выходу стабилизатора пол , использующего два датчика , один из которых помещен в поле опорного магнита, другой - в стабилизируемое поле 1.

Недостатком описанного устройства  вл етс  невысока  стабильность создаваемого магнитного пол  из-за низкой стабильности самих датчиков.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  устройство дл  создани  стабильного магнитного пол , содержащее электромагнит с намагничивающими и регулирующими катушками, регулируемый стабилизатор тока, подключенный к намагничивающим катушкам и магниторезонансный преобразователь, содержащий датчик, размещенный между полюсами электромагнита, генераторы низкой и высокой частоты, амплитудный детектор и фазовый детектор, выход которого через усилитель посто нного тока подключен к регулирующим катушкам электромагнита 2.

Известное устройство обеспечивает лучщую стабильность магнитного пол , котора , однако, оказываетс  также недостаточно высокой вследствие ее зависимости от стабильности тока питани  намагничивающих катушек, дрейфа усилител  посто нного тока, температуры сердечников электромагнита и вли ни  внешних магнитных полей .

Измерительна  информаци  о величине пол , которую можно получить от магниторезонансного преобразовател , включенного в контур стабилизации, не обладает достатрчной точностью из-за наличи  погрешностей , завис щих от величины пол  и его дрейфа, вследствие чего приходитс  примен ть отдельный измеритель индукции. Наличие двух независимых контуров стабилизации (тока питани  и непосредственно пол ) затрудн ет процесс выставки заданной величины пол  и не позвол ет осуществить программное регулирование последнего . Применение дополнительных регулирующих катушек, усилител  посто нного тока с мальш дрейфом и стабилизатора тока, датчик которого требует специального термостатировани , усложн ет устройство .

Цель изобретени  - повышение стабильности магнитного пол  и точности задани  его напр женности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  создани  стабильного магнитного пол  заданной напр женности, содержащем электромагнит, подключенный намагничивающими катушками к выходу управл емого источника питани , включающего регулирующий элемент, дифференциальный усилитель, узел сравнени  и выпр митель , один вывод которого  вл етс  первым выходом управл емого источника питани , а другой соединен с первым выводом регулирующего элемента, подключенного управл ющим входом к выходу дифференциального усилител , вход которого подключен к выходу узла сравнени , магниторезонансный преобразователь, включающий генератор низкой частоты, датчик магнитного резонанса, фазовый детектор, амплитудный детектор и регулируемый генератор высокой частоты, причем генератор низкой частоты подключен к размещенному между полюсами электромагнита датчику магнитного резонанса и одному из входов фазового детектора, другой вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, входом соединенного с выходом регулируемого генератора высокой частоты, подключенного входом к датчику магнитного резонанса , узел сравнени  состоит из источника опорного тока, управл емого делител  тока, формировател  импульсов, конденсатора, стабилизатора тока и ключа, причем источник опорного тока, одним выводом соединен с первым выходом управл емого источника питани , другим выводом - с первым выходом управл емого делител  тока, а выходы источника опорного тока  вл ютс  выходами узла сравнени , первый управл ющий вход управл емого делител  тока подключен к выходу фазового детектора, второй управл ющий вход - к клемме дл  подключени  узла развертки пол  и через формирователь импульсов - к выходу амплитудного детектора, вход - к второму выводу регулирующего элемента и второму выходу управл емого источника питани , а второй выход - к первому своему выходу через параллельно соединенные конденсатор , стабилизатор тока и ключ, управл ющий вход которого соединен с клеммой дл  подключени  узла сброса пол .

При этом управл емый делитель тока может быть выполнен на составном транзисторе , между эмиттером и базой выходного транзистора которого включены параллельно соединенные управл емый резистор и дополнительный ключ, при этом эмиттер,

5 коллектор и база составного транзистора  вл ютс  соответственно входом, первым и вторым выходами управл емого делител  тока, а управл ющие входы резистора и дополнительного ключа - первым и вторым управл ющими входами управл емого делител  тока.

На фиг. 1 показана структурна  схема устройства; на фиг. 2 - структурна  схема управл емого делител  тока.

Устройство (фиг. 1) содержит электромагнит , катушки 1 которого подключены к выходу управл емого источника 2 питани , подключенного управл ющими входами к входам включени  развертки и сброса магнитного пол  и выходам магниторезонансного преобразовател  3, датчик 4 которого размещен между полюсами электромагнита. Источник 2 питани  содержит выпр митель 5, соединенный с регулирующим элементом 6, управл ющий вход которого подключен к выходу дифференциального усилител  7, узел 8 сравнени , выполненный в виде включенного между входами усилител  7 источника 9 опорного тока, параллельно которому включены последовательно соединенные датчик 10 выходного напр жени  (функцию которого могут выполн ть катущки 1 электромагнита) и задатчик 11 выходного напр жени .

Задатчик 11 выходного параметра (напр жени  или тока) источника питани  содержит управл емый делитель 12 тока, подключенный вторым управл ющим входом к клемме включени  развертки пол  и к формирователю 13, входом - к выводу, соединенному с датчиком 10 выходного параметра , первым выходом - к выводу, соединенному с источником 9 опорного тока, вторым выходом - к первому своему выходу через параллельно соединенные конденсатор 14, стабилизатор 15 его разр дного тока и ключ 16, управл ющий вход которого соединен с клеммой сброса пол . Формирователь 13 может быть выполнен в виде цепочки из диода и конденсатора , стабилизатор 15 разр дного тока, конденсатор 14 - в виде обратно смещенного диода, ключ 16 - в виде геркона с электромагнитным управлением.

Магниторезонансный преобразователь содержит датчик резонанса 4, подключенный к регулируемому генератору 17 высокой частоты, выход которого соединен с выходом измерительной информации и вхо-. дом амплитудного детектора 18, выходом подключенного к одному из входов фазового детектора 19, другой вход которого подключен к генератору 20 низкой частоты, подключенного к датчику 4. К выходу детектора .19 подключен первый управл ющий вход делител  12 тока.

Управл емый делитель тока (фиг. 2) выполнен на составном транзисторе 21,между эмиттером и базой выходного транзистора которого включены параллельно соединенные управл емый резистор 22 и

дополнительный ключ 23, при этом эмиттер , коллектор и база составного транзистора 21  вл ютс  соответственно, входом, первым и вторым выходами делител  12 5 тока, а управл ющие входы резистора 22 и ключа 23 - первым и вторым управл ющими входами делител  12 тока.

Управл емый резистор 22 может быть выполнен на транзисторе, ключ 23 - на тиристоре или его аналоге. В этом случае

10 стабилизатором тока  вл етс  переход база - коллектор входного транзистора составного транзистора 21.

Устройство работает следующим образом .

15 Напр жение на выходе источника 2 питани  всегда пропорционально напр жению на выводах задатчика 11, которое, в свою очередь, определ етс  напр жением на конденсаторе 14. Опорный ток источника 9 тока делитс  делителем 12 тока в соотношении,

0 определ емом коэффициентом передачи составного транзистора 21, причем ток первого выхода делител  12  вл етс  током коллектора, а ток второго его выхода - током базы составного транзистора 21 и

5 током зар да конденсатора 14 и выбираетс  несколько меньшим тока разр да последнего при нулевом уровне сигнала на выходе фазового детектора 19.

В исходном состй нии ключи 16 и 23

0 закрыты, сигналы на управл ющих входах делител  12 тока отсутствуют, напр жение на конденсаторе 14 равно нулю, напр жение на выводах задатчика 11 равно падению напр жени  на насыщенном составном транзисторе 21, магнитное поле имеет минимальную величину. После выставки частоты высокочастотного генератора 17, соответствующей заданной величине магнитного пол , на вход включени  развертки пол  подаетс  импульс, который открывает ключ 23 и

0 переводит ycтJpoйcтвo в режим поиска магнитного резонанса. При этом скачком уменьшаетс  коэффициент передачи составного транзистора 21 и, соответственно, увеличиваетс  ток зар да конденсатора 14, напр жение на котором начинает быстро возрастать. При прохождении полем заданной величины на выходе амплитудного детектора 18 по вл етс  импульс, который преобразуетс  формирователем 13 в импульс, закрывающий ключ 23. Конденсатор 14 начинает разр жатьс , что приводит к сверть ванию магнитного пол . При уменьшении пол  до заданного значени  на выходе фазового детектора 19 по вл етс  сигнал ошибки , пропорциональный отклонению пол  от заданной величины. Воздейству  на вход

управл емого резистора 22, сигнал ошибки измен ет коэффициент передачи составного транзистора 21, т.е. коэффициент делени  делител  12 тока таким образом, что ток

зар да конденсатора 14 равен току его разр да при минимальном отклонении пол  от заданной величины. При этом скорость свертывани  пол  выбираетс  настолько малой, насколько это необходимо дл  уверенного «захвата магнитного резонанса. Далее устройство работает как след ща  система, обеспечива  изменени  магнитного пол , отвечающие изменени м опорной частоты высокочастотного генератора 17 магниторезонансного преобразовател  3. Измен   частоту высокочастотного генератора 17 любым из известных способов, можно осуществл ть программное управление полем. Сброс магнитного пол  и приведение устройства в исходное состо ние осуществл етс  подачей на вход сброса пол  импульса, временно открывающего ключ 16.

Полное замыкание контура регулировани  и введение в него звена с интегрирующими свойствами, каковым  вл етс  питаемый опорным током задатчик, придает устройству свойства астатической системы. В результате магниторезонансный преобразователь может быть использован не только дл  стабилизации, но и дл  точного измерени  установленного магнитного пол .

так как погрещность измерительной информации , поступающей с выхода его высокочастотного генератора, может быть принципиально сведена к сколь угодно малой величине , не завис щей от величины магнитного пол . Кроме того, повышаетс  стабильность установленного пол , котора  перестает зависеть от стабильности источника питани , вли ни  внешних магнитных полей, температуры катушек и сердечников электромагнита .

Изобретение позвол ет упростить устройство за счет отказа от дополнительных регулирующих катушек электромагнита и

усилител  посто нного тока и замены сложного стабилизатора тока более простым источником напр жени , к стабильности которого не предъ вл етс  повышенных требований и датчик выходного параметра которого не нуждаетс  в термостатироваНИИ . Все вновь введенные в устройство узлы могут быть объединены в блок, не требующий дл  своего питани  дополнительного источника и конструктивно значительно более простой, чем исключенный из устройства усилитель посто нного тока.

Вход cSpoca пол 

BuoS включени  BuxeS изператемноа

Ои ецтии т 

UH(pofMauuu

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ СТАБИЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗАДАННОЙ НАПРЯЖЕННОСТИ, содержащее электромагнит, подключенный намагничивающими катушками к выходу управляемого источника питания, включающего регулирующий элемент, дифференциальный усилитель, узел сравнения и выпрямитель, один вывод которого является первым выходом управляемого источника питания, а другой соединен с первым выводом регулирующего элемента, подключенного управляющим входом к выходу дифференциального усилителя, вход которого подключен к выходу узла сравнения, магниторезонансный преобразователь, включающий генератор низкой частоты, датчик магнитного резонанса, фазовый детектор, амплитудный детектор и регулируемый генератор высокой частоты, причем генератор низкой частоты подключен к размещенному между полюсами электромагнита датчику магнитного резонанса и одному из входов фазового детектора,, другой вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, входом соединенного с выходом регулируемого генератора высокой частоты, подключенного входом к датчику магнитного резо нанса, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности магнитного поля и точ ности задания его напряженности, узел сравнения состоит из источника опорного тока, управляемого делителя тока, формирователя импульсов, конденсатора, стабилизатора тока и ключа, причем источник опорного тока одним выводом соединен с первым выходом управляемого источника питания, другим выводом — с первым выходом управляемого делителя тока, а выходы источника опорного тока являются выходами узла сравнения, первый управляющий вход управляемого делителя тока подключен к выходу фазового детектора, второй управляющий вход — к клемме для подключения узла развертки поля и через формирователь импульсов — к выходу амплитудного детектора, вход — к второму выводу регулирующего элемента и второму выходу управляемого источника питания, а второй выход — к первому своему выходу через параллельно соединенные конденсатор, стабилизатор тока и ключ, управляющий вход которого соединен с клеммой для подключения узла сброса поля.

2. Устройство по π. 1, отличающееся тем, что управляемый делитель тока выполнен на составном транзисторе, между эмиттером и базой выходного транзистора которого включены параллельно соединенные управляемый резистор и дополнительный ключ, при этом эмиттер, коллектор и база составного транзистора являются, соответственно входом, первым и вторым выходами управляемого делителя тока, а управляющие входы резистора и дополнительного ключа — первым и вторым управляющими входами управляемого делителя тока. _ч