SU424093A1 - Цифровой измеритель магнитной индукции - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области магнитных измерений и может быть использовано дл  измерени  с повышенной точностью индукции посто нных магнитных нолей в широком диапазоне ее значений.

Известные цифровые измерители магнитной индукции с датчиками Холла содержат последовательно соединенные автоматический переключатель , избирательный усилитель, линейный детектор и второй автоматический переключатель , работающий синхронно с первым, запоминающий конденсатор и интегрирующее RC-звено, при этом управл ющие цепи автоматических переключателей соединены со схемой управлени , выход датчика через разв зывающий трансформатор подключен к одному из входов первого автоматического переключател , к другому входу которого подключен низкоомный резистор, один из выходов второго автоматического переключател  подключен через интегрирующее звено к одному из входов нуль-органа, а другой выход переключател  соединен со вторым входом нульоргана , к которому также подключен запоминающий конденсатор.

Однако в известном устройстве на результат измерени  могут оказывать вли ние временные и температурные нестабильности параметров элементов интегрирующего звена и генератора счетных импульсов. Кроме того.

по вл етс  погрещность измерени , вносима  элементом пам ти.

Дл  повыщени  точности измеритель предложенной конструкции снабжен источником опорного напр жени , преобразователем «код-напр жение и регистром пам ти, при этом входы регистра подключены к счетчику, а выходы - ко входам преобразовател  «код-напр жение, выход которого соединен с одним контактом второго автоматического переключател , другой контакт которого подключен к источнику опорного напр жени , а выход к интегратору, причем управл ющие цепи регистра пам ти и цепи установки счетчика в нулевое состо ние соединены со схемой управлени .

На фиг. I изображена блок-схема цифрового измерител  магнитной индукции; на фиг. 2 - временна  диаграмма напр жений.

В блок-схему, изображеннуЕО на фиг. 1, включены: избирательный усилитель 1, линейный детектор 2, автоматический переключа-тель 3, низкоомный резистор 4, датчик Холла 5, источник переменного тока 6, нуль-орган 7, интегратор 8, автоматический переключатель 9, источник опорного напр жени  10, генератор тактовых импульсов 11, схема управлени  12, ключ 13, генератор счетных импульсов 14, счетчик 15, регистр пам ти 16, преобразователь «напр жение-код 17, симметрирующий

трапсфорглатор 18, цифровое отсчетное устройство 19.

Измерение производитс  в два такта. В одном такте на вход избирательного усилител  1, соединенного с линейным детектором 2, через автоматический нереключатель 3 нодаетс  напр} жен1 е, снимаемое с низкоомного резистора 4, включенного в цень нитанн  датчика Холла 5 от источника переменного тока 6. Усиленное и выпр мленное напр жение подаетс  на один из входов нуль-органа 7 н онредел етс  выражением

u,k,kjcpR.,(1)

где ki - коэффициент передачи усилител ; kz - коэффициент передачи линейного

детектора;

/ср - среднее значение выпр мленного тока питани  датчика;

До - ннзкоомный резистор в цепи питани  датчика.

На другой вход нуль-органа 7 поступает линейно измен ющеес  напр жение с выхода интегратора 8, на вход которого через автоматический переключатель 9 подаетс  сигнал от источника опорного напр жени  10. Наклон линейно измен ющегос  напр жени  на выходе интегратора онредел етс  выражением

tg0. .(2)

где 6 - угол наклона линейного нанр жени ;

iJon - нанр жение опорного нсточника; Т - посто нна  времени интегратора. Одновременно с началом развертки линейного напр жени  генератор тактовых имнульсов 11 через схему управлени  12 при помощи ключа 13 подключает выход генератора счетных импульсов 14 ко входу счетчика 15.

При равенстве сравниваемых напр жений нуль-орган 7 при помощи ключа 13 отключает счетчик 15 от генератора счетных импульсов 14. Число подсчитанных импульсов будет равно

Л. Af,(3)

где /1 - временной интервал,

/ - частота генератора счетных импульсов .

В соответствии с обозначени ми, прин тыми на фнг. 2, имеем

. ,

Подставив в (4) выражени  (1) и (2), получим

Й,йа/ср/ о7

, Z

f/on

Тогда число импульсов УУ в соответствии с (3) и (5) равно

л/ - l i z cpKaTf

л 1 .

/оп

Таким образом, в конце первого такта измерени  число подсчитанных имнульсов Л будет зафиксировано счетчиком в виде цифрового статического кода, который по сигналу со схемы управлени  12 переноситс  в регистр пам ти 16 и с помощью преобразовател  «напр жение-код 17 обратно преобразуетс  в соответствующее напр жение 1/2, онредел емое выралсением

ft „ „ k k-iffpRfiTf

(7)

LJ п - ill - -

f/on

где т - коэффициент обратного преобразовани .

Во втором такте измерени  на вход избирательного усилител  1 через автоматический переключатель 3 и симметрирующий трансформатор 18 подаетс  выходное нанр жение датчика 5. При этом выпр мленное напр жение бз на входе нуль-органа 7 будет равно

и, - Sk,k,I,B,(&)

где S - удельна  чувствительность датчика к

индукции;

В - измер ема  магнитна  индукци . На другой вход нуль-органа 7 поступает линейно измен ющеес  напр жение с выхода интегратора 8, на вход которого через автоматический переключатель 9 подаетс  нанр жение с выхода преобразовател  «напр жение-код. Наклон линейного напр жени  на выходе интегратора будет определ тьс  выражением

if.

mktkffcpRof

tge.--

(9)

В дальнейщем работа схемы происходит аналогично нервому такту измерени . При этом число нодсчитанных импульсов будет равпо

Л. t,l

(10)

где Га - временной интервал.

В соответствии с обозначени ми на фиг. 2 имеем

t. tge

(П)

(И) выражени  (8) и (9), по

(12) mRaf

число имнульсов NZ в соответствии с (12) равно

Л/, - 1 В.

(13) mRo

Обозначив °

через коэффициент пропорmRo циональности k, имеем

Л , kSB.(14)

Таким образом, на вход счетчика 15, установленного к началу второго такта измерени  в нулевое состо ние сигналом со схемы управлени  12, поступает число импульсов NZ, которое счетчик зафиксирует в виде цифрового статического кода. Состо ние счетчика индицируетс  цифровым отсчетным устройством 19.

Автоматические переключатели 3 и 9 соединены через схему управлени  12 с генератором тактовых импульсов 11, осуществл ющим двухтактную последовательность преобразований .

На основании выражени  (13), в которое не вход т такие параметры, как посто нна  времени интегратора, частота.генератора счетных импульсов, коэффициенты передач избирательного усилител  и линейного детектора и ток питани  датчика, можно сделать вывод, что число подсчитанных импульсов Л/2 пропорционально измер емой магнитной индукции и не зависит как от изменени  коэффициентов передач усилител  и детектора и нестабильности тока питани  датчика, так и от изменени  параметров элементов интегратора и генератора счетных импульсов. Кроме того, схема измерител  не содержит запоминающего устройства , что исключает погрещность измерени , обусловленную нестабильностью его параметров .

Предмет изобретени 

Цифровой измеритель магнитной индукции, содержащий датчик Холла с симметрирующим

трансформатором на выходе и с низкоомным резистором в цепи питани  датчика от источника переменного тока, последовательно соединенные автоматический переключатель, избирательный усилитель и линейный детектор,

подключенный к одному входу нуль-органа, другой вход которого через интегратор св зан со вторым автоматическим переключателем, работающим синхронно с первым, а выход - с первым входом ключа, второй вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов, третий вход - через схему управлени  к выходу генератора тактовых импульсов , выход же ключа через счетчик св зан с цифровым отсчетным устройством, о т л и ч аю щ и и с   тем, что, с целью повыщени  точности , он снабжен источником опорного напр жени , преобразователем «код-напр жение и регистром пам ти, входы которого соединены с выходами счетчика, а выходы - со входами преобразовател  «код-напр жение, выход последнего соединен с одним контактом второго автоматического переключател , второй контакт которого подключен к выходу источника опорного напр жени .