Claims (2)
Изобретение относитс к измерител ной технике и может быть использован дл поверки динамических характеристик магнитомеров с низким порогом чувствительности и компенсацией магнитных помех. . Известно устройство дл компенсации помех в образцовых мерах магни ной 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. Феррозонд с обмотками установлен внутри катушек образц овой на заданном рассто нии от центра, определ емом базой градиента внешнего пол помехи . При этом катушка компенсации помех меры и катушка отрицательной обратной св зи феррозонда компенсационного канала соединены между собой последовательно-согласно и подключены к выходу электронного блока компенсационного магнитометра. Образцова катушка подключена к источ нику тока, часть которого обратной пол рностью подана в калибровочную катушку феррозонда, компенсиру маг нитное поле образцовой катушки меры в объеме компенсационного феррозонда . noatOMy феррозонд воспринимает лишь магнитное поле внешних помех и с помощью цепи отрицательной обратной св зи магнитометра компенсирует их. Близкое расположение от центра образцовой катушки, где помещаетс повер ема катушка с нульиндикатором , до .компенсационного феррозонда обеспечивает компенсацию неоднородных магнитных полей от промышленных установок в объеме меры l. Недостатком этого устройства вл етс недостаточна точность компенсации магнитной индукции переменных полей, обусловленна наличием фазовых сдвигов в рабочей обмотке меры и в калибровочной обмотке феррозонда, а также узкий частотный диапазон при воспроизведении магнитной индукции переменного пол , вызванный увеличивающейс погрешностью меры с увеличением частоты переменного тока в рабочей обмотке и ЭДС взаимной индук- ции и, как следствие, дл замкнутой цепи компенсации, индуцированный ток, создающий поле встречного направлени основному полю. Цепь изобретени - расширение час тотного диапазона и повышение точности . Цель достигаетс тем, что в устро ство дл компенсации помех в образцо вых мерах магнитной индукции, содерж щем катушку с рабочей и компенсацион ной обмотками, источник переменного тока, подключенный к рабочей обмотке резистор, магнитометр, первичный пре образователь которого с основной и двум компенсационными обмотками установлен внутри меры, дополнительно введен дроссель, включенный последовательно с компенсационной обмоткой меры и первой компенсационной, обмоткой первичного преобразовател между ними, втора компенсационна обмотка первичного преобразовател соединена последовательно с рабочей обмоткой меры, при этом резистор под ключен параллельно первой компенсационной обмотке первичного преобразо вател . Кроме того, перва и втора обмот ки компенсации первичного преобразовател выполнены в виде безмоментных катушек. На фиг, 1 изображена структурна схема устройства, на фиг. 2 - зависи мости воспроизведени магнитной индукции переменного пол от частоты дл известного (1) и предлагаемого (2) устройства. Устройство (фиг. 1) содержит рабо чую обмотку 1, подключенную к источнику 2 переменного тока, обмотку 3 компенсации меры, электронный блок 4 магнитометра, первичный преобразователь 5, имеющий основную обмотку б, 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 компенссщии соединенную последовательно с рабоче обмоткой 1 и подключенные к источнику 2 переменного тока. Перва 7 и вт ра 10 обмотки компенсации первичног преобразовател 5 выполнены безмоментными . Устройство работает следующим образом . Однородное магнитное -поле Земли, имекщее посто нную и переменную составл ющие , воспринимаетс и преобраз етс первичным преобразователем 5 и через последовательно соединенную обмотку 3 компенсации меры в ее цент ре. Магнитное попе Земли компенсируетс в объеме первичного преобразовател 5 и в центре рабочей обмотки 1 с помощью обмотки 3 компенсации одинаково при условии согласовани посто нных обмоток 3 и 7 компе сации с помощью резистора 8. Магнитнал индукци , воспроизводима рабочей обмоткой меры в объеме первичного преобразовател Ь, компенсируетс обмоткой 10 компенсации, включенной встречно рабочей обмотке 1 мерь1, по этой причине в витках обмоток б и 7 первичного преобразовател 5 переменна ЭДС взаимной индукции не наводитс . В витках обмотки 3 компенсации меры при протекании переменного тока источника 2 по рабочей обмотке 1 меры наводитс ЭДС взаимной индукции , и, как следствие, дл замкнутой цепи компенсации переменный ток - где IS) - кругова частота переменного - коэффициент взаимной индукции .между рабочей обмоткой 1 и обмоткой компенсации 3 : мepы IP - амплитуда переменного тока, протекающего по рабочей обмотке 1; Z ц - полное сопротивление цепи компенсации. Магнитна индукци в центре меры, в соответствии с (1) определ етс из выражени s -VpO- -)(- где Кр и посто нные рабочей 1 и компенсационной 3 обмоток меры. Полное сопротивление цепи компенсации определ етс из выражений из- . вестное устройство (без дроссел ) ZK + Lnn) ; предлагаемое устройство (с дросселем) K. + a+Jw(-n+Lnf,+L9) , (4) где L,, , Lg - индуктивности обмоток компенсации 3 и 7 и дроссели 9 соответственно; г - полное активное сопротивление цепи компенсации, гз - активное сопротивление дроссел . В формулах (3) и (4) всегда выполн етс условие .и , этому величинами , и гэ «с целью упрощени выводов нижеследующих формул, пренебрегаем. Подставл (3) в (2) и учитыва , Л«. кКр Wap PK I CB , UD , получим выражение дл определени магнитной индукции переменного пол известным устройством (€ез дроссел ) вл/ /ш1ц и р Кр ( + Kj.g m) , где Wp V. W - числа витков рабочей 1 и компенсационной 3 обмоток меры соответственно; m - отношение радиусов R круглых катушек или сторон а квадратных катушек рабочей 1 и компенсационной 3 об моток меры в зависимости от выбранной конструкции; L - индуктивность рабочей обмо ки 1, KCB - коэффициент св зи между рабочей 1 и компенсационной 3 обмотками меры. при подстановке (4) в (2) и допу щений/приведенных ниже, а х.акже при получим выражение дл опред лени магнитной индукции переменног пол предлагаемого устройства (с др селем) )()Ук--1рЧО- ). (6) При расположении рабочей 1 и ком пенсационной 3 обмоток меры в одних пазах катушки, коэффициент св зи формулой (5) воспроизводима магнитна индукци стремитс к нулю, а погрешность к 100% (см. фиг. 2 график I)..Уменьшение погрешности изве ного устройства (второе слагаемое формулы (5) св зано с уменьшением m - отношени радиусов (сторон) раб чей 1 и компенсационной 3 обмоток м ры, и, как следствие, уменьшением коэффициента св зи этими обмотками. Дл заданной однородности , воспроизведени магнитной индукции в некотором рабочем объеме, бпредел кицей размер рабочей обмотки 1, обмотка 3 компенссщии должна быть боль шего размера чем рабоча обмотка 1. Это приводит к усложнению конструкции меры и увеличению ампервитков об мотки компенсации, т.е. к повышению мощности затрачиваемой на компенсацию помех. В предлагаемом устройстве в соответствии с формулой (6) последовательное соединение обмоток компенсации меры 3 и 7 первичного преобразов тел 5 с дросселем 9 позвол ет дл любого выбранного отношени m в известном устройстве и соответствующего при этом значении коэффициента св зи Ков повысить точность компенсации помех переменной магнитной индукции п+1 раз (см. фиг. 2 график II) при выбранном соотношении индуктивности дроссел 9 к индуктивности обмотки компенсации 3 меры . Включение последовательно с компенсационными обмотками меры 3 и 10 первичного преобразовател 5 дроссел 9 с индуктивностью L в п раз большей индуктивности обмотки 3 компенсации L ц уменьшает погрешность компенсации магнитной индукции переменного пол до величины -j в диаfo пазоне частот от нул до f Р которой начинает про вл тьс погрешность обмотки, обусловленна ее резонансными свойствами. Применение безмоментных катушек в качестве обмоток 7 и 10 компенсации первичного преобразовател 5 повышает точность-компенсации помех в центре рабочей обмотки 1. Формула изобретени 1.Устройство дл компенссщии помех в образцовых мерах магнитной ин дукции, содержащее катушку с оабочей и компенсационной обмотками, источни{с переменного тока, подключенный к рабочей обмотке, резистор,. магнитометр , первичный преобразователь которого с основной и двум компенссш;и:онными обмотками установлен внутри меры, отличающеес тем, что, с целью расширени частотного диапазона и повышени точности, в него дополнительно введен дроссель, включенный последовательно с компенсационной обмоткой меры и первой компенсационной обмоткой первичного преобразовател между ними, втора компенсационна обмотка первичного преобразовател соединена последовательно с рабочей обмоткой меры, при этом резистор подключен параллельно первой компенсационной обмотке первичного преобразовател . The invention relates to a measuring technique and can be used to calibrate the dynamic characteristics of magnetometers with a low sensitivity threshold and compensation for magnetic interference. . A device is known for compensating for interference in exemplary measures of magnesium induction, which contains a measure of magnetic induction with model and compensation windings made on a common frame, as well as a ferrosonde probe with calibration and compensation windings connected to an electronic unit of the magnetometer. A ferrosonde with windings is installed inside the coils of the model at a given distance from the center, which is determined by the base of the external field gradient. At the same time, the compensation coil for interference of the measure and the negative feedback coil of the fluxgate of the compensation channel are interconnected in series and in accordance with the output of the electronic module of the compensation magnetometer. The exemplary coil is connected to a current source, a part of which is fed back to the calibration coil of the fluxgate in reverse polarity, to compensate for the magnetic field of the gauge sample coil in the volume of the compensation fluxgate. noatOMy flux probe perceives only the magnetic field of external interference and compensates them with the help of the negative feedback circuit of the magnetometer. The close location from the center of the model coil, where the rotating coil with the null indicator is placed, to the compensating flux-gate provides compensation for non-uniform magnetic fields from industrial installations in the volume of measure l. A disadvantage of this device is the insufficient accuracy of compensation of the magnetic induction of alternating fields due to the presence of phase shifts in the working winding of the measure and in the calibration winding of the fluxgate, as well as the narrow frequency range when playing magnetic induction of the alternating field caused by the increasing error of the measure with increasing frequency of the alternating current in the operating winding and EMF of mutual induction and, as a result, for a closed compensation circuit, the induced current creating a field of opposite direction the main field. The circuit of the invention is to expand the frequency range and increase accuracy. The goal is achieved by the fact that, in a device for compensating for interference in sample magnetic induction measures, containing a coil with a working and compensation windings, an alternating current source connected to a working winding resistor, a magnetometer, whose primary converter with a main and two compensation windings installed inside the measure, additionally introduced choke connected in series with the compensation winding of the measure and the first compensation winding of the primary converter between them, the second compensation winding otka primary transducer connected in series with the run winding steps, the resistor turnkey parallel to the first primary winding compensation transform ers. In addition, the first and second windings of compensation of the primary converter are made in the form of momentless coils. FIG. 1 shows a block diagram of the device; FIG. 2 shows the dependence of the reproduction of the magnetic induction of the alternating field on the frequency for the known (1) and proposed (2) device. The device (Fig. 1) contains a working winding 1 connected to an AC source 2, a compensation winding 3, an electronic unit 4 of the magnetometer, a primary converter 5 having a main winding b connected to the input of the electronic unit 4 of the magnetometer, the first compensation winding 7 jutted by resistor 8 through choke 9 and compensation winding 3 connected to the output of electronic unit 4 of the magnetometer, second compensating winding 10 connected in series with operating winding 1 and connected to alternating current source 2 ka The first 7 and 10 rams of the compensation winding of the primary converter 5 are momentless. The device works as follows. The homogeneous magnetic field of the Earth, which has a constant and a variable component, is perceived and transformed by the primary converter 5 and through a series-connected winding 3 of the compensation measure at its center. The Earth's magnetic field is compensated in the volume of the primary converter 5 and in the center of the working winding 1 using the compensation winding 3 in the same way provided that the permanent windings 3 and 7 of the compensation are matched with a resistor 8. Magnetic induction reproducible by the working winding of the measure in the volume of the primary converter, is compensated by the compensation winding 10, which is connected in opposite to the working winding 1, Mer1; for this reason, in the turns of windings B and 7 of the primary converter 5, the variable EMF is not induced by mutual induction. In the coils of the winding 3, the compensation measures when the alternating current of the source 2 flows through the working winding 1 of the measure, and the EMF of mutual induction is induced, and as a result, for the closed circuit of compensation, the alternating current — where IS) is the circular frequency of the variable — is the mutual induction coefficient between the working winding 1 and compensation winding 3: IP measures - the amplitude of the alternating current flowing through the working winding 1; Z c is the total resistance of the compensation circuit. Magnetic induction in the center of the measure, in accordance with (1) is determined from the expression s -VpO- -) (- where Kp and fixed operating 1 and compensatory winding 3 measures. The impedance of the compensation circuit is determined from the expressions known device (without drossel) ZK + Lnn); The proposed device (with a choke) is K. + a + Jw (-n + Lnf, + L9), (4) where L ,, and Lg are the inductances of compensation windings 3 and 7 and chokes 9, respectively; g is the total active resistance of the compensation circuit, gz is the active resistance of the drossel. In formulas (3) and (4), the condition .i is always fulfilled, and the quantities and the ge ", in order to simplify the conclusions of the following formulas, are neglected. Substituted (3) in (2) and taking into account, L “. kKr Wap PK I CB, UD, we obtain an expression for determining the magnetic induction of an alternating field by a known device (€ ea drossel) is \ / w1 and p Kp (+ Kj.gm), where Wp V. W are the number of turns of working 1 and compensating 3 windings measures accordingly; m is the ratio of the radii R of the round coils or the sides and the square coils of working 1 and compensating 3 coil measures depending on the chosen structure; L is the inductance of the working winding 1; KCB is the coupling coefficient between the working 1 and compensating 3 windings of the measure. when substituting (4) into (2) and the assumptions / given below, and also with x, we obtain an expression for determining the magnetic induction of the variable field of the proposed device (with another)) () Yy - 1 pCO -). (6) With the arrangement of the working 1 and compensating 3 windings in the same coil grooves, the coupling coefficient by the formula (5) reproducible magnetic induction tends to zero, and the error to 100% (see Fig. 2 graph I) .. Reduction of error of the known device (the second term of formula (5) is associated with a decrease in m - the ratio of the radii (sides) of slave 1 and compensatory 3 windings of the material, and, as a consequence, a decrease in the coupling coefficient of these windings. For given homogeneity, reproduction of magnetic induction in some working volume The size of the working winding 1, the compensating winding 3 must be larger than the working winding 1. This leads to a complication of the design of the measure and an increase in the number of turns of the compensation winding, i.e., to an increase in the power spent on noise compensation. formula (6) the serial connection of the compensation windings of measure 3 and 7 of the primary transducer of the body 5 with the choke 9 allows for any selected ratio m in the known device and corresponding to this value of the coupling coefficient Kow for ysit interference variable compensation accuracy magnetic induction n + 1 times (see. FIG. 2 graph II) at the selected ratio of inductance of drossel 9 to inductance of the compensation winding 3 measures. The inclusion in series with compensation windings of measure 3 and 10 of the primary converter 5 drossel 9 with inductance L is n times the inductance of winding 3 compensation L c reduces the compensation error of the magnetic induction of the alternating field to the value -j in the frequency range from zero to f P which starts winding error due to its resonant properties. The use of momentless coils as windings 7 and 10 of the compensation of the primary converter 5 improves the accuracy of compensating for interference in the center of the working winding 1. Claim 1. Device for compensating interference in exemplary magnetic induction measures containing a coil with work and compensation windings, source AC connected to the working winding resistor. a magnetometer whose primary transducer with main and two compensations; and: one winding is installed inside the measure, characterized in that, in order to expand the frequency range and increase accuracy, a choke connected in series with the compensation winding of the measure and the first compensation winding of the primary the converter between them, the second compensation winding of the primary converter is connected in series with the working winding of the measure, while the resistor is connected in parallel to the first compensation winding of the primary converter.
2.Устройство по п. 1, отличающеес тем, что перва и втора обмотки компенсации первичного преобразовател выполнены в виде безмоментных катушек. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 566213, кл. G 01 R , 1977.2. The device according to claim 1, characterized in that the first and second windings of the compensation of the primary converter are made in the form of momentless coils. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR Author's Certificate No. 566213, cl. G 01 R, 1977.