CS257913B1 - Stejnosměrný ampérmetr - Google Patents

Abstract

Je řešen stejnosměrný ampérmetr vy ­ užívej íoí jaderná magnetické rezonance, který umožňuje měřeni v širokém rozsahu. Ampérmetr sestává z golarizátoru s vodním oběhem, primárního převodníku a měřioího bloku jaderné magnetické rezonance. Pri ­ mární převodník je diferenční a sestává ze dvou magnetiokýoh obvodů s permanentními magnety, z niohž jedním prochází vodič s měřeným proudem, Ťrubioe vodního oběhu je za polarizátorem rozdvojena a každá z větví prochází vzduchovou mezerou vždy Jed ­ noho magnetiokého obvodu. Uprostřed vzdu ­ ohové mezery jsou ve větvíoh navinuty re ­ gistrační cívky, které jsou připojeny Jed ­ nak na vstup dvojitého měřioího bloku jader ­ né magnetioké rezonance a jednak na smešo- vače, který je přes dolní propust a vyso ­ kofrekvenční zesilovač spojen s číslico ­vým kmitočtoměrem.

Description

Vynález se týká stejnosměrného ampérmetru pro měření v širokém rozsahu, který využívá jevu jaderné magnetické rezonance.

Jsou známé ampérmetry pro měření stejnosměrných proudů, které jsou záloženy na principu dvojnásobného převodu měřené veličiny a které využívají jevu jaderné magnetické rezonance v tekoucí vodě. Tyto stejnosměrné ampérmetry sestávají z primárního převodníku, měřícího bloku jaderné magnetické rezonance a vodního oběhu.spolařizétorem. Primární převodník je dále tvořený vodičem s měřeným proudem, který prochází magnetickým obvodem z magneticky měkkého materiálu, v jehož vzduchové mezeře mezi planparalelnimi rovinami pólů .v podobě permanentních magnetů je umístěna trubice s tekoucí vodou..

Nevýhodou uspořádání těchto stejnosměrných ampérmetrů jsou chyby, způsobené vnějšími rušivými poli, změnou teploty a nestabilnosti permanentních magnetů.

Výše uvedené nevýhody odstraňuje z velké Části stejnosměrný ampérmetr podle vynálezu, který je tvořen vodním oběhem s po* larizátorem, primárním převodníkem a měřícím blokem* jaderné magnetické rezonance. Primární převodník je tvořen magnetickým obvodem s permanentními magnety. Magneticlíým obvodem prochází vodič s měřeným proudem a vzduchovou mezerou pak prochází trubice vodního oběhu, která mé uprostřed vzduchové mezery na sobě navinutou registrační cívku, jejíž vývody jsou připojeny na měřící blok jaderné magnetické Rezonance. Podstatou tohoto stejnosměrného ampérmetrů je, že primární přévodník je diferenční a obsahuje dva magnetické obvody. Pouze jedním z těchto magnetických obvodů prochází vodič s měřeným proudem. Trubice vodního oběhu je za polarizátorem rozvětvena. Jedna větev prochází vzduchovou mezerou prvního magnetického obvodu a druhé větev vzduchovou mezerou druhého magnetického obvodu. Každé z těchto větví je uprostřed vzduchové mezery opatřena registrační cívkou jaderné magnetické rezonance. Každé 2 těchto registračních cívek je připojena vždy na jeden vstup dvojitého měřícího bloku jaderné magnetické rezonance a zároveň na vždy jeden vstup směšovače. Výstup směšovače je přes dolní propust a vysokofrekvenč ní zesilovač spojen s číslicovým kmitočtoměrem.

Výhodou stejnosměrného ampérmetru podle vynálezu je nezávislost naměřené hodnoty stejnosměrného proudu na zemském magnetickém poli, průmyslovém rušení a změnám okolní teploty. U to hoto stejnosměrného ampérmetru není nutné provádět složité stínění a náročnou termostatizaci.·

Příklad uspořádání stejnosměrného ampérmetru podle vynálezu je blokově uveden na připojeném výkrese.

Stejnosměrný ampérmetr obsahuje primární převodník 1, který je diferenční a je tvořen dvěma magnetickými obvody 4. ^a 2 z magneticky měkkého materiálu s póly 6 v podobě permanentních magnetů. Mezi planparalelními rovinami pólů 6 procházejí dvě větve 71, 72 trubice 2 s tekoucí vodou od polarizátoru 8. Na těchto větvích 71, 72 trubice 2 j^{sou ve} středu vzduchových mezer navinuty registrační cívky 2 jaderné magnetické rezonance.

V tomto případě prvním magnetickým obvodem 4 prochází vodič 10 s měřeným proudem. Registrační cívky 2 jsou připojeny jednak na vstup dvojitého měřicího bloku 2 jaderné magnetické rezonance a jednak na směšovač 19»

Dvojitý měřící blok 2 jaderné magnetické rezonance obsahuje nízkofrekvenční generátor 11, dva vysokofrekvenční generátory 12, dva detektory 15, dva nízkofrekvenční zesilovače 14 a dvoupaprskový osciloskop 15. Modulační cívky 16 umístěné mezi póly 6 magnetických obvodů 4 a 2 jsou připojeny přes reostaty 17 k nízkofrekvenčnímu generátoru 11 a rovněž k horizontálním vstupům dvoupaprskového osciloskopu lj?. Vertikální vstupy dvoupaprskového osciloskopu 15 jsou spojeny s výstupy nízkofrekvenč· nich zesilovačů II· Registrační cívky 2 jaderné magnetické rezonance jsou spojeny s kondenzátory 18 a tvoři tak dva kmitavé obvody vysokofrekvenčních generátorů 12. Výstupy vysokofrekvenčních generátorů 12 jsou spojeny se vstupy směšovacího bloku 2, který obsahuje směšovač 19 spojený přes dolní propust 20 s vysokofrekvenčním zesilovačem 21. Výstupní veličina z vysokofrekvenčního zesilovače 21 je zobrazena na číslicovém kmitoČtoměru 22.

Funkce stejnosměrného ampérmetru podle vynálezu je následující. Během průtoku vody trubicí 2 ^v silném homogenním stacionárním poli polarizátoru 8 v ní vzniká nerovnovážná jaderná polarizace, která se při dalším proudění vody dvěmi větvemi 21, trubice 2> umístěnými ve slabém magnetickém poli, v důsledku přirozené relaxace zmenšuje a na vstupech prvního a druhého magnetického obvodu | á 5, diferenčního primárního převodníku 1 má hodnotu J.

Polarizaci J je úměrná intenzita A signálu jaderné magnetické rezonance podle vztahu

A = k.J kde J je polarizace

A je intenzita signálu jaderné magnetické rezonance k je koeficient závislý na parametrech stejnosměrného ampérmetru a nehomogenitě pole v prvním a druhém magnetickém obvodě £ a 2·

Při rezonanci, když kmitočet vysokofrekvenčních generátorů 12 souhlasí s kmitočtem precese jader vodíku, se jakost kmitavých obvodů, tvořených registrační cívkou 2 ^a kondenzátorem 18, zmenšuje v důsledku pohlcení energie jádry atomů, což mó za následek snížení napětí na těchto kmitavých obvodech. Pro . dosažení periodického procházení rezonancí je magnetické pole ve vzduchových mezerách modulováno v blízkosti rezonančního maxima pomocí modulačních cívek 16 napájených z nízkofrekvenčního generátoru 11, přičemž ve vzduchové mezeře druhého magnetického obvodu 2 J® pole vytvořeno jen permanentními magnety 6 a ve vzduchové mezeře prvního magnetického obvodu £ je magnetické pole rovno superpozici pole vytvořeného permanentními magnéty 6 a pole vyvolaného meřeným proudem protékajícím vodičem 10. Vysokofrekvenční napětí modulované signály jaderného magnetického pohlcení je přiváděno na detektory 15 a z nich nízkofrekvenční signály jaderné magnetické rezonance přes nízkofrekvenční zesilovače 14 přicházejí na vertikální vychylovací destičky dvoupaprskového osciloskopu 15 a na obrazovce se objeví dva signály jaderné|aBgnetické rezonance. Protože za periodu modulace nastanou podmínky rezonance dvakrát, objeví se na stínítku dva a dva signály se symetrickým rozložením, jejichž středy rozmítání odpovídají nasazení rezonance při nulové hodnotě modulačního pole. Dále jsou vysokofrekvenční napětí od registračních cívek 2 jaderné magnetické rezonance přivedena na vstup směšovacího blokuj» ^kde po průchodu*signálu směšovačem 19. dolní propustí 20 a vysokofrekvenčním zesilovačem 21 je získán rozdílový kmitočet, který je měřený číslicovým kmitočtoměrem 22.

Postup při měření stejnosměrného proudu je následující. Nejprve se změří rozdílový rezonanční kmitočet f₀ při nulovém měřeném proudu. Dále se změří číslicovým kmitočtoměrem 22 rozdílový kmitočet ff za přítomnosti měřeného proudu. Rozdíl kmitočtů - f₀ je přímo úměrný měřenému proudu.

Stejnosměrný ampérmetr podle vynálezu je vhodný pro metrologická měření stejnosměrných proudů v Širokém rozsahu, zejména v podmínkách a průmyslovým rušením a kolísáním teploty.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Stejnosměrný ampérmetr na principu jevu jaderné magnetické rezonance, sestávající z vodního oběhu 8 polarizétorem, primárního převodníku, tvořeného magnetickým obvodem s permanentními magnety, kde magnetickým obvodem prochází vpdič s měřeným proudem a vzduchovou mezerou prochází trubice vodního oběhu, které je uprostřed vzduchové mezery opatřena registrační cívkou, jež je připojena na vstup měřicího bloku jaderné magnetické rezonance, vyznačující se tím, že primární převodník A/ je diferenční a sestává ze dvou magnetických obvodů /4 a 5/» z nichž pouze jedním prochází vodič AO/ s měřeným proudem a trubice /7/ vodního oběhu je za polarizétorem /8/ rozdvojena do dvou větví /71, 72/, z nichž jedna prochází vzduchovou mezerou prvního magnetického obvodu /4/ a druhá vzduchovou mezerou druhého magnetického obvodu /5/ a každá z větví /71» 72/ trubice /7/ vodního oběhu je uprostřed vzduchové mezery opatřena registrační cívkou /9/ jaderné magnetické rezonance, kde tyto registrační cívky /9/ jsou spojeny jednak vždy s jedním vstupem dvojitého měřícího bloku /2/ jaderné magnetické rezonance a jednak e jedním vstupem směšovače A9/» jehož výstup je přes dolní propust /20/ a vysokofrekvenční zesilovač /21/ spojen s číslicovým kmitočtoměrem /22/.

   1 výkres