CS257914B1 - Číslicový ampánaetr - Google Patents

Abstract

Ampármetr využívá jevu Jaderná magnetická rezonance při měření velkých stejnosměrných proudů a umožňuje snížení dolní hranice měření o jeden az dva řády. Ampármetr sestává z polarizátoru, kterým prochází trubice vodního oběhu. Trubice dále prochází osou dutiny válcového primárního převodníku a je na ní uprostřed dutiny navinuta měřicí cívka, která je přes generátor sinusováho signálu připojena ke kmitočtoměru. Z válooveho primárního převodníku je trubioe vedena vzduohovou mezerou analyzátoru, kde je opět uprostřed navinuta cívka, která Je připojena na vstup měřioího bloku jaderná magnetická rezonance. Analyzátor je tvořen dvěma permanentními magnety, mezi nimiž Jsou modulační oívky, která jsou připojeny k nízkofrekvenčnímu generátoru měřicího bloku. Číslicový ampármetr je vhodný zejména pro metrologická měření.

Description

Vynález se týká číslicového ampérmetru pro měření velkých stejnosměrných proudů, který využívá jevu jaderné magnetické rezonance·

Dosud známé ampérmetry pro měření velkých stejnosměrných proudů, které využívají jevu jaderné magnetické rezonance, jsou založeny na principu měření indukce magnetického pole vytvořeného měřeným proudem. Tyto ampérmetry jsou tvořeny primárním převodníkem měřeného proudu na stacionární homogenní magnetické pole, sondou jaderné magnetické rezonance a měřícím blokem jaderné magnetické rezonance, na jehož výstupu je připojený číslicový kmitočtoměr. V dutině primárního převodníku je umístěna sonda jaderné magnetické rezonance, obsahující pracovní tekutinu s vodíkovými jádry, např. HgO, uzavřenou v pouzdru z nemagnetického a nevodivého materiálu, na kterém je navinuto detekční vinutí. Těmito ampérmetry lze měřit velké stejnosměrné proudy s relativní nepřesností nepřevyšující 0,01 %. Nejsou však vhodné pro měření proudů menších než stovky ampéry, protože indukce magnetického pole v pracovním prostoru primárního převodníku je při malých hodnotách měřeného proudu malá a proto poměr signál-šum je u signálu jaderné magnetické rezonance malý.

Uvedenou nevýhodu z velké části odstraňuje číslicový ampérmetr podle vynálezu, obsahující válcový primární převodník s dutinou, který je z nemagnetického materiálu, vodním oběhem s polarizátorem, analyzátorem a měřícím blokem jaderné magnetické rezonance a měřící cívkou připojenou přes generátor sinusového signálu ke kmitočtoměru. Jeho podstatou je, že. trubice vodního

- 2 oběhu je vedena osou dutiny válcového primárního převodníku. Uprostřed této dutiny je .na trubici navinuta měřící cívka.

Umístění trubice vodního oběhu s měřící cívkou v dutině válcového primárního převodníku umožňuje snížení dolní hranice měřených stejnosměrných proudů o jeden až dva řády.

Příklad číslicového ampérmetru podle vynálezu je uveden na připojeném výkresu. Na obr. 1 je znázorněno funkční schéma číslicového ampérmetru a na obr. 2 je nakreslen řez válcovým primárním převodníkem.

číslicový ampérmetr podle obr. 1 obsahuje primární převodník 1 válcového tvaru s měřeným proudem vyrobený z nemagnetického materiálu, jehož excentrickou válcovou dutinou 2 prochází trubice 2 e tekoucí vodou od polarizátoru přičemž ve středu válcové dutiny 2 primárního převodníku 1 je na trubici 2 navinuta měřící cívka 2» spojená s generátorem 6 sinusového signálu. Trubice 2 dále prochází vzduchovou mezerou analyzátoru tvořeného permanentními magnety 7» mezi kterými jsou umístěny modulační cívky 8, připojené k nízkofrekvenčnímu generátoru 2· Cívka 10 analyzátoru navinutá na trubici 2 nezi permanentními magnety 2» tvoří s proměnným kondenzátorem 11 kmitavý obvod vysokofrekvenčního generátoru 12.» který spolu s detektorem 13« nízkofrekvenčním zesilovačem 14. osciloskopem 15 a nízkofrekvenčním generátorem 2 j® částí měřicího bloku 17 jaderné magnetické rezonance. Číslicový kmitočtoměr 16 je přes nízkofrekvenční generátor £ připojen k měřicí cívce 2.·

Funkce číslicového ampérmetru podle vynálezu je následující. Nejdříve voda protéká silným stacionárním homogenním magne,257914.

- 5 tickým polem polarizátoru kde v ní vzniká nerovnovážná jaderná polarizace. Spojovací trubicí 2 protéká, polarizovaná voda přes primární převodník 1 do analyzátoru jaderné magnetické rezonance. V dutině 2 primárního převodníku 1 působí na proud polarizovaných jader, ve směru příčném stacionární homogenní magnetické pole způsobené měřeným proudem a ve směrů toku jader je měřící cívkou 2 vytvářené oscilující magnetické'pole. V případě, že kmitočet tohoto střídavého pole souhlasí s kmitočtem přecese jader vodíku, vektor magnetické polarizace mění svůj směr. Původní směr magnetické polarizace byl shodný se směrem magnetické indukce příčného homogenního stacionárního pole v dutině 2. Změnou směru magnetické polarizace vzniknou příčné složky magnetické polarizace, které se během dalšího proudění zruší. Do analyzátoru jaderné magnetické rezonance vstupuje voda s polarizací závislou na předchozím působení měřicí cívky 2·

V analyzátoru, kde je jaderná magnetická rezonance indikována metodou vynucené precese, působí na proud jader ve směrů kolmém stacionární homogenní magnetické pole, permanentních magnetů 7, jehož homogenita je lepší než 10*5 % na cm a ve směru toku jader je cívkou 10 analyzátoru, připojenou k vysokofrekvenčnímu generátoru 12, vytvářeno vysokofrekvenční magnetické pole. Jaderná magnetická rezonance v analyzátoru nastává tehdy, když kmitočet vysokofrekvenčního generátoru 12 souhlasí s kmitočtem precese jader a činitel jakosti kmitavého obvodu tvořeného cívkou 10 a kondenzátorem 11 se zmenšuje v důsledku pohlcení energie atomovými jáary, což mé* za následek snížení napětí na kmitavém obvodu. Aby docházelo k periodickému procházení jaderné magnetické rezonance, je magnetické pole ve vzduchové mezeře analyzátoru modulované v blízkosti rezonančního maxima pomocí modulačních cívek 8 napájených z nízkofrekvenčního generátoru £.

Nízkofrekvenční signál jaderné magnetické rezonance je od modulovaného vysokofrekvenčního signálu oddělen detektorem 15. zesílen nízkofrekvenčním zesilovačem 14 a zobrazen na stínítku osciloskopu 15.

- 4 Kmitočtu generátoru 6 sinusového signálu, při kterém je amplituda signálu jaderné magnetické rezonance na obrazovce osciloskopu 15 největší, je přímo úměrná velikost měřeného proudu.

Při vhodné volbě rozměrů primárního převodníku 1 lze docílit, že konstanta přístroje může být rovna 10¹¹, kde n je celé ěíslo. Toto umožní přímo z Číslicového kmitočtoměru 16 odečítat velikost měřeného proudu.

Číslicový ampérmetr podle vynálezu umožňuje absolutní měření velkých stejnosměrných proudů. Je vhodný zejména pro metrologická měření. Pro svoji jednoduchost je rovněž vhodný i pro provozní měřeni.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Číslicový ampérmetr pro měření velkých stejnosměrných proudů, využívající jevu jaderné magnetické rezonance, tvořený válcovým primárním* převodníkem s dutinou, vodním oběhem s polařizátorem, analyzátorem, měřícím blokem jaderné magnetické rezonance a měřící cívkou připojenou přes generátor sinusového signálu ke kmitočtoměru vyznačující se tím, že trubice /5/ vodního oběhu je umístěna v ose dutiny /2/ válcového primárního převodníku '/1/ ® měřící cívka /5/, kterou je trubice /3/ vodního oběhu opatřena, je umístěna uprostřed této dutiny /2/.