SU983602A1 - Device for measuring variable magnetic field induction - Google Patents

Description

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть:использовано для измерения индукции переменных магнитных полей в широком частотном диапазоне.The invention relates to magnetic measurements and can be: used to measure the induction of variable magnetic fields in a wide frequency range.

Известны устройства для измерения магнитной индукции переменных магнитных полей, содержащие преобразователь Холла, генератор постоянного напряжения, усилитель переменного тока и выпрямитель [1].Known devices for measuring the magnetic induction of alternating magnetic fields, containing a Hall Converter, a constant voltage generator, an alternating current amplifier and a rectifier [1].

Однако данным устройствам свойственна низкая точность измерений, обусловленная высоким уровнем наводок в выходной цепи преобразователя.However, these devices are characterized by low measurement accuracy due to the high level of interference in the output circuit of the Converter.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство, содержащее датчик Холла, источник постоянного тока, катушку, стабилизатор постоянного тока, два формирователя постоянного и переменного напряжений, автоматический переключатель, преобразователь напряжение - код, блок деления, отсчетный блок и блок управления [2].The closest in technical essence to the invention is a device containing a Hall sensor, a direct current source, a coil, a DC stabilizer, two formers of direct and alternating voltage, an automatic switch, a voltage-code converter, a division unit, a reading unit and a control unit [2 ].

Однако данным устройствам свойственно низкое быстродействие и невы-г сокая точность измерений, обусловленная частотной зависимостью преобразо вания переменного напряжения в постоянное.However, these devices are characterized by low speed and low accuracy of measurements, due to the frequency dependence of the conversion of AC voltage to DC.

Цель изобретения - повышение точ5 ности измерения и быстродействия.The purpose of the invention is to increase the accuracy of measurement and speed.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения индукции переменных магнитных полей, содержащее последовательно соединенно ные генератор постоянного тока, датчик Холла, формирователь постоянного напряжения, вход которого связан с входом формирователя переменного напряжения, а также последовательно соединенные преобразователь напряже’5 ния - код, блок деления и отсчетный блок, причем датчик Холла расположен в поле катушки индуктивности, подключенной к стабилизатору псстоян__ ного тока, дополнительно введены последовательно соединенные блок определения экстремума и второй преобразователь напряжение - код, второй вход которого связан с выходом формирователя переменного напряже25 _Ния и входом блока определения экстремума, первый вход подключен к первому входу первого преобразователя напряжение - код, а выход соединен с вторым входом блока деления, причем 30 второй вход первого преобразователя напряжение - код подключен выходу формирователя напряжения.This goal is achieved by the fact that in a device for measuring the induction of variable magnetic fields, containing a series-connected DC generator, a Hall sensor, a DC voltage generator, the input of which is connected to the input of the AC voltage generator, as well as a series-connected voltage converter'5 - code , a division block and a reading block, moreover, the Hall sensor is located in the field of an inductor connected to a constant current stabilizer; the separately connected extremum determination unit and the second voltage-to-converter are code, the second input of which is connected to the output of the AC voltage driver 25 _N and the input of the extremum determination unit, the first input is connected to the first input of the first voltage-to-code converter, and the output is connected to the second input of the division unit, and 30, the second input of the first voltage converter - code is connected to the output of the voltage driver.

На чертеже изображена структурная схема устройства.The drawing shows a structural diagram of a device.

Устройство для измерения индукции переменных магнитных полей содержит 5 датчик 1 Холла, генератор 2 постоянного тока, катушку 3 индуктивности, стабилизатор 4 постоянного тока, формирователи постоянного 5 и переменного 6 напряжений, блок 7 определенияЮ экстремума, быстродействующие преобразователи 8 и 9 напряжение - код, блок 10 деления, отсчетный блок 11.A device for measuring the induction of alternating magnetic fields contains 5 Hall sensors 1, a DC generator 2, an inductance coil 3, a DC stabilizer 4, DC 5 and 6 voltage formers, an extremum definition block 7, high-speed converters 8 and 9 voltage - code, block 10 divisions, reading block 11.

Устройство работает следующим образом. 15The device operates as follows. fifteen

Выходной сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный индукции, переменного измеряемого поля и индукции дополнительного постоянного магнитного поля, создаваемого катушкой 3 индуктив~20 ности, питаемой от стабилизатора 4 постоянного тока, поступает на формирователи 5 и 6 постоянного и переменного напряжений.The output signal of the Hall sensor 1, which is proportional to the induction, the variable measured field, and the induction of the additional constant magnetic field generated by the inductance coil 3 ~ 20 fed from the DC stabilizer 4, is supplied to the direct and alternating voltage generators 5 and 6.

Величина сигнала в момент прохож- 25 дения максимального значения описывается формулой ^u=Jn^s (^втк^+в=Аоп)где S - чувствительность датчика 30 Холла;The magnitude of the signal at the moment of passage of the maximum value is described by the formula ^{u = J} n ^s ( ⁱⁿ mk ⁺ b = Aop) where S is the sensitivity of the Hall sensor 30;

Эп - ток питания датчика Холла;Ep - Hall sensor supply current;

“ экстремальное значёние индукции переменного магнитного поля; 35“The extreme value of the induction of an alternating magnetic field; 35

Вдоп “ значение индукции постоянного магнитного поля.· Формирователи 5 и 6 постоянного и переменного напряжений обеспечивают разделение постоянной и перемен- дд ной составляющих соответственно.In addition, “the value of induction of a constant magnetic field. · Formers 5 and 6 of constant and alternating voltages provide separation of the constant and alternating components, respectively.

Цикл измерения однотактовый.Measurement cycle is single cycle.

В момент прохождения экстремального значения, определяемого блоком 7 определения экстремума, происходит одновременный запуск быстродей- ⁴⁵ ствующих преобразователей н’апряже1 ние - код 8 д 9, выходные значения которых описываются формулами соответственно ^{S K}-j· ’л' ^В= АОП'» где К₁ - коэффициент преобразования формирователя постоянной .' составляющей;At the moment of passing the extreme value determined by the extremum determination block 7, the fast-acting ⁴⁵ voltage converters are started simultaneously - code 8 d 9, the output values of which are described by the formulas respectively ^SK -j · 'l' ^B = AOP '”where K ₁ - conversion factor of the shaper constant. 'component;

Кд - коэффициент преобразования первого преобразователя напряжений - код.Cd is the conversion coefficient of the first voltage converter - code.

N„= S-з_п-в_мак-Kg , гДе.К₂ - коэффициент преобразования формирователя переменной составляющей;N „= S-s _p -v _poppy -Kg, where K ₂ - the conversion coefficient of the shaper variable component;

^коэФФ^ий^иент преобразования второго преобразователя напряжение - код. ^{koe ff and} th ^{ient of} transformation of the second voltage-to-code converter

В результате деления кодов в блоке деления 10 имеем ^2 θ ’^К2’^п’^ΒΜθκ ’^к2 *2 ^к2 ^Вмок ⁵Ч’ ^: к₄.· к· в_=А0П·As a result of dividing the codes in division block 10, we have ^ 2 θ ' ^K 2' ^ n ' ^Β Μθκ' ^k 2 * 2 ^k 2 ^V mok ⁵ H ' ^: k _4. · _K · _{v = A0P} ·

Из последнего выражения видно, что отсчетный блок 11 зафиксирует код, пропорциональный максимальному значению индукции переменного магнитного поля, не зависящей от .нестабильности питания датчика Холла и его параметров,вносящих превалирующее ’значение в погрешность измерения, при стабильных значениях коэффициентов преобразования формирователей 5 и б переменной и постоянной составляющей и преобразователей 8 й;9 напряжение - код.It can be seen from the last expression that the reading unit 11 will fix a code proportional to the maximum value of the induction of an alternating magnetic field, independent of the instability of the power supply of the Hall sensor and its parameters, introducing the prevailing value into the measurement error, with stable values of the conversion factors of the formers 5 and 6 of the variable and DC component and converters 8th; 9 voltage - code.

Claims (2)

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и может быть:использовано дл  измерени  индукции переменных магнитных полей в широком частотном диапазоне. Известны устройства дл  измерени  магнитной индукции переменных магнит ных полей, содержащие преобразователь Холла, генератор посто нного напр жени , усилитель переменного то ка и выпр митель 1. Однако данным-устройствам свойственна низка  точность измерений, обу ловленна  высоким уровнем наводок в выходной цепи преобразовател . Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению  вл етс  устройство, содержащее датчик Холла, источник посто нного тока, катушку, стабилизатор посто нного тока, два формировател  посто нного и переменного напр жений, автоматический переключатель, преобразовател напр жение - код, блок делени , отсчетный блок и блок управлени  2. Однако данным устройствам свойст венно низкое быстродействие и невы-г сока  точность измерений, обусловле на  частотной зависимостью преобразо вани  переменного напр жени  в посто нное . Цель изобретени  - повышение точности измерени  и быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  индукции переменных магнитных полей, содержащее последовательно соединенные генератор посто нного тока, датчик Холла, формирователь посто нного напр жени , вход которого св зан с входом формировател  переменного напр жени , а также последовательно соединенные преобразователь напр жени  - код, блок делени  и отсчетный блок, причем датчик Холла расположен в поле катушки индуктивности, подключенной к .стабилизатору посто нного тока, дополнительно введены последовательно соединенные блок определени  экстремума и второй пре- образователь напр жение - код, второй вход которо.го св зан с выходом формировател  переменного напр жени  и входом блока определени  экстремума , первый вход подключен к первому входу первого преобразовател  напр жение - код, а выход соединен с вторым входом блока делени  , причем второй вход первого преобразовател  напр жение - код подключен | выходу формировател  напр жени . На чертеже изображена структурна схема устройства. Устройство дл  измерени  индукци переменных магнитных полей содержит датчик 1 Холла, генератор 2 посто н ного тока, катушку 3 индуктивности, .стабилизатор 4 посто нного тока, фо мирователи посто нного 5 и перемен1НОГО 6 напр жений, блок 7 определен экстремума, быстродействующие преоб разователи 8 и 9 напр жение - код, блок 10 делени , отсчетный блок 11. Устройствоработает следуюдим об разом. . . Выходной сигнал датчика 1 Холла, пропорциональный индукции, переменного измер емого пол  и индукции допол нительного посто нного магнитного по л , создаваемого катушкой 3 индуктив ности, питаемой от стабилизатора 4 посто нного тока, поступает на 5 и б посто нного и перемен ного напр жений. Величина сигнала в момент прохождени  максимального значени  описываетс  формулой () где S - чувствительность датчика Холла; Эр - ток питани  датчика Холла экстремальное значение и дукции переменного магнитного пол ; Вдоп значение индукции посто нного магнитного пол . Формирователи 5 и 6 посто нного и переменного напр жений обеспечивают разделение посто нной и переменной составл ющих соответственно. Цикл измерени  однотактовый. В момент прохождени  .экстремального значени , определ емого блоком 7 определени  экстремума, происходит одновременный запуск быстродействующих преобразователей напр же) .-ние - код В fi 9, выходные значени  которых описываютс  формулами соответственно 5.,доп-««. где К - коэффициент преобразовани  формировател  посто нной . составл ющей; Kj| - коэффициент преобразовани  первого преобразовгггел  напр жение - код. z I . rfle.Kj - коэффициент преобразовани  формировател  переменной составл ющей; К - коэффициент преобразовани  второго преобразовател  напр жение - код. В результате делени  кодов в блоке делени  10 имеем 2- п мс1к 2 Г Из последнего выражени  видно, что отсчетный блок 11 зафиксирует код, пропорциональный максимальному значению индукции переменного магнитного пол , не завис щей от .нестабильности питани  датчика Холла и его параметров,внос щих превалирующее значение в пограиность измерени , п-ри стабильных значени х коэффициентов преобразовани  формирователей 5 и б переменной и посто нной составл ющей и преобразователей 8 игЭ напр жение - код. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  индукции переменных магнитных полей, содержащее последовательно соединенные генератор посто нного тока, датчик Холла , формирователь посто нного напр жени , вход которого св зан с входом формировател  переменного напр жени , а также последовательно соединенные преобразователь напр жение - код, блок делени  и отсчетный блок, причем датчик Холла расположен -в поле катушки индуктивности,.подключенной к стабилизатору посто нного тока, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и быстродействи , в него дополнительно введены последовательно соединенные блок определени  экстремума и второй преобразователь напр жение код , второй вход которого св зан с выходом формировател  переменного нап  жени  и входом блока определени  экстремума, первый вход подключен к первому входу первого преобразовател  напр жение - код, а выход соединен с вторым входом блока делени , причем второй вход.первого преобразовател  напр жение - код подключен к выходу формировател  напр жени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Афанасьев Ю.В. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки Л., Энерги , 1972, с. 202-203. . The invention relates to magnetic measurements and can be: used to measure the induction of alternating magnetic fields in a wide frequency range. Devices for measuring the magnetic induction of variable magnetic fields are known, which contain a Hall converter, a constant voltage generator, a variable current amplifier, and a rectifier 1. However, these devices have a low measurement accuracy due to a high level of interference in the output circuit of the converter. The closest in technical essence to the invention is a device comprising a Hall sensor, a DC source, a coil, a DC regulator, two DC and AC voltage makers, an automatic switch, a voltage converter — a code, a dividing unit, a reference control unit and control unit 2. However, these devices are characterized by low speed and low measurement accuracy, due to the frequency dependence of the conversion of alternating voltage to constant. The purpose of the invention is to improve measurement accuracy and speed. The goal is achieved in that a device for measuring the induction of alternating magnetic fields, containing a series-connected direct current generator, a Hall sensor, a constant-voltage driver, whose input is connected to the input of the AC-voltage generator, as well as series-connected voltage converter - code, dividing unit and reading unit, with the Hall sensor located in the field of an inductor connected to a DC stabilizer, additionally entered The connected extremum determination unit and the second voltage converter are the code, the second input of which is connected to the output of the variable voltage driver and the input of the extremum determination unit, the first input is connected to the first input of the first voltage converter - the code, and the output is connected with the second input of the division unit, and the second input of the first voltage converter - the code is connected | Shaper output. The drawing shows a block diagram of the device. A device for measuring the induction of alternating magnetic fields contains a Hall sensor 1, a generator 2 of direct current, an inductance coil 3, a stabilizer 4 of direct current, a constant 5 and an alternating 6 voltage, block 7 is defined by an extremum, high-speed converters 8 and 9 voltage — a code, a 10-division block, a reading block 11. The device will work as follows. . . The output signal of the Hall sensor 1, proportional to the induction, the ac measured field and the induction of the additional dc magnetic field generated by the inductor 3, fed from the dc stabilizer 4, is fed to 5 and b bc and ac voltages. The magnitude of the signal at the time of passing the maximum value is described by the formula () where S is the sensitivity of the Hall sensor; Er - Hall sensor current supplying extreme value and ducting an alternating magnetic field; In the value of induction constant magnetic field. The direct and variable voltage shaper 5 and 6 provide for the separation of the constant and variable components, respectively. Single cycle measurement cycle. At the moment of passing the extremal value determined by the extremum determination unit 7, simultaneous launch of high-speed converters takes place.) -Nie - code B fi 9, the output values of which are described by the formulas, respectively 5., Supplemental. where K is the conversion factor of the constantizer. component; Kj | - the conversion factor of the first transform voltage - the code. z i. rfle.Kj is the conversion factor of the variable component driver; K is the conversion coefficient of the second voltage converter — the code. As a result of dividing the codes in the dividing unit 10, we have 2p ms1c 2 g. From the last expression, the reading unit 11 will fix a code proportional to the maximum value of the induction of the alternating magnetic field, independent of the instability of the Hall sensor power supply and its parameters the prevailing value in the measurement accuracy, the stable values of the conversion coefficients of the formers 5 and b by the variable and constant component and the transducers 8 iE voltage - code. Apparatus of the Invention A device for measuring the induction of alternating magnetic fields comprising a series-connected direct current generator, a Hall sensor, a constant-voltage driver, the input of which is connected to the input of the AC-voltage device, and a series-connected voltage converter — code, division unit and a reading unit, the Hall sensor being located in the field of an inductance coil connected to a DC stabilizer, characterized in that, in order to improve the accuracy of the measurement neither speed, additionally entered in series an extremum determination unit and a second voltage converter, the second input of which is connected to the output of the variable voltage generator and the input of the extremum determination unit, the first input is connected to the first input of the first voltage converter - the code and the output is connected to the second input of the dividing unit, with the second input to the first voltage converter - the code is connected to the output of the voltage driver. Sources of information taken into account during the examination 1. Afanasyev Yu.V. Magnetometric converters, devices, installations L., Energie, 1972, p. 202-203. . 2. Авторское свидетельство СССР 741207, кл. G 01 R 33/02, 1977.2. USSR author's certificate 741207, cl. G 01 R 33/02, 1977. НИдолNidol