RU2075757C1 - Sensor of induced magnetic fields (variants) - Google Patents
Sensor of induced magnetic fields (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2075757C1 RU2075757C1 RU93035113A RU93035113A RU2075757C1 RU 2075757 C1 RU2075757 C1 RU 2075757C1 RU 93035113 A RU93035113 A RU 93035113A RU 93035113 A RU93035113 A RU 93035113A RU 2075757 C1 RU2075757 C1 RU 2075757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnet
- sensor
- magnetic circuit
- magnetic
- inductor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к датчикам, предназначенным для измерения квазипостоянных и переменных магнитных полей низких уровней произвольной формы в различных областях техники, в частности возникающих при определенных технологических процессах очистки и разделения отработанных, стабилизированных механическими примесями водонефтяной и водомасляной эмульсий в системах защиты окружающей среды. The invention relates to sensors designed to measure quasi-constant and variable magnetic fields of low levels of arbitrary shape in various fields of technology, in particular arising from certain technological processes of purification and separation of waste emulsions stabilized by mechanical impurities in water-oil and water-oil emulsions in environmental protection systems.
Известны датчики различных типов для измерений квазипостоянных и переменных магнитных полей низких уровней в диапазоне от единиц миллитесла и ниже. При использовании для этих целей датчиков полупроводникового типа на основе эффектов Холла, магниторезистивного и других возникает необходимость в высокостабилизированных источниках питания, устройствах коррекции для компенсации несовершенств в технологии изготовления и влияния температурного и других факторов окружающей среды, имеет место значительная зависимость коэффициента преобразования от размеров чувствительного элемента. Проведение таких измерений с помощью датчиков индукционного типа, кроме ограничений, связанных с измерениями постоянных магнитных полей прямым методом и ограничений по габаритно-массовым характеристикам, имеет ряд преимуществ. Таковыми являются: отсутствие внешних источников питания, линейная зависимость напряжения выходного сигнала в широких диапазонах уровней и частот измерений, возможность достижения конструктивно-технологическими способами значительных уровней коэффициента преобразования при сравнительно небольших размерах чувствительного элемента, простота конструктивного исполнения. Sensors of various types are known for measuring quasi-constant and variable magnetic fields of low levels in the range from millitesla units and below. When using semiconductor-type sensors for these purposes based on Hall, magnetoresistive, and other effects, the need arises for highly stabilized power sources, correction devices to compensate for imperfections in manufacturing technology and the influence of temperature and other environmental factors, there is a significant dependence of the conversion coefficient on the size of the sensitive element . Carrying out such measurements using induction-type sensors, in addition to the limitations associated with direct magnetic field measurements by the direct method and restrictions on the overall mass characteristics, has several advantages. These are: the absence of external power sources, the linear dependence of the output signal voltage in a wide range of measurement levels and frequencies, the possibility of achieving significant levels of conversion coefficient with comparatively small sizes of the sensitive element, and the simplicity of the design.
Известен датчик индуктивности типа [1] под названием "Ферритовый магнитомодуляционный параметрический датчик", предназначенный для измерений низкочастотных, а также постоянных магнитных полей низких уровней. Измерения сигналов осуществляют модуляцией магнитной проницаемости (магнитного сопротивления) составного магнитопровода полем контура перемагничивания. В результате возникает амплитудная модуляция на частоте перемагничивания и амплитудно-частотная модуляция и усиление на частоте параметрического резонанса. Перестройкой частоты контура, состоящего из индуктивности измерительной обмотки и выходной емкости, выделяют напряжение сигналов на частотах параметрического резонанса, которые соответствуют четным гармоникам тока перемагничивания. Однако использование известного технического решения для измерений переменных магнитных полей низких уровней ограничено дискретным характером спектра усиливаемых сигналов и узкими полосами перестройки частот параметрического резонанса, значительными уровнями нелинейных искажений, а также значительными, порядка десятков сантиметров, габаритными размерами магнитопровода датчика. A known type of inductance sensor [1] under the name "Ferrite Magnetic Modulation Parametric Sensor", designed to measure low-frequency, as well as constant magnetic fields of low levels. Signal measurements are carried out by modulating the magnetic permeability (magnetic resistance) of the composite magnetic circuit by the field of the magnetization reversal circuit. The result is amplitude modulation at the magnetization reversal frequency and amplitude-frequency modulation and amplification at the frequency of parametric resonance. By tuning the frequency of the circuit, consisting of the inductance of the measuring winding and the output capacitance, the voltage of the signals is emitted at the frequencies of parametric resonance, which correspond to even harmonics of the magnetization reversal current. However, the use of a well-known technical solution for measuring variable low-level magnetic fields is limited by the discrete nature of the spectrum of amplified signals and narrow frequency tuning bands of parametric resonance, significant levels of nonlinear distortion, as well as significant, about tens of centimeters, overall dimensions of the sensor magnetic circuit.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому является датчик [2] Датчик содержит индуктор, корпус и размещенные в корпусе постоянный магнит и магнитопровод. Ось максимальной чувствительности датчика, совпадающую с осью намагничивания магнита прямоугольной формы, ориентируют в направлении измерений по радиусу индуктора из ферромагнитного материала. Магнитный поток от ближайшего к индуктору полюса магнита замыкается через последовательные участки магнитной цепи датчика: магнитный полюс элементы конструкции магнитопровода в виде двух крайних продольных с перемычкой и третьего среднего продольного от середины перемычки; свободный конец третьего элемента рабочий воздушный зазор индуктор; индуктор окружающая датчик среда противоположный полюс магнита. На перемычке между двумя крайними и средним продольными элементами размещены измерительные обмотки. Посредством индуктора осуществляют модуляцию магнитного сопротивления рабочего зазора. В результате возникает переменная составляющая потока индукции постоянного магнита, сопровождаемая напряжением сигнала ЭДС индукции на выходе измерительной обмотки. Величина чувствительности датчика определяется величиной и скоростью изменения градиента потока поля в рабочем зазоре. Of the known technical solutions, the sensor closest in technical essence to the claimed one is a sensor [2]. The sensor contains an inductor, a housing and a permanent magnet and a magnetic core located in the housing. The axis of maximum sensitivity of the sensor, which coincides with the magnetization axis of a rectangular magnet, is oriented in the direction of measurement along the radius of the inductor made of ferromagnetic material. The magnetic flux from the magnet pole closest to the inductor is closed through successive sections of the sensor’s magnetic circuit: magnetic pole structural elements of the magnetic circuit in the form of two extreme longitudinal ones with a jumper and a third middle longitudinal one from the middle of the jumper; the free end of the third element working air gap inductor; inductor ambient sensor medium opposite pole of the magnet. Measuring windings are placed on the jumper between the two extreme and middle longitudinal elements. By means of an inductor, the magnetic resistance of the working gap is modulated. The result is a variable component of the flux of induction of a permanent magnet, accompanied by the voltage of the signal EMF induction at the output of the measuring winding. The sensitivity value of the sensor is determined by the magnitude and rate of change of the gradient of the field flow in the working gap.
При отсутствии или малой частоте модуляции выходной сигнал, определяемый вкладом за счет индуктивной составляющей сопротивления обмотки, будет равен или близок к нулю. Для малых рабочих зазоров, начиная с некоторого порогового значения частоты, величина напряжения выходного сигнала будет изменяться пропорционально частоте модуляции. Модулируя внешним источником поток поля через измерительную обмотку, кроме частоты, можно измерять переменные значения магнитных полей с величиной уровней и в частотном диапазоне, определяемых порогом чувствительности и погрешностями калибровки АЧХ датчика по амплитуде и частоте измеряемых сигналов. Ограничениями при использовании известного технического решения являются: частотная зависимость коэффициента преобразования, низкий порог чувствительности в диапазоне частот сигналов до 40-50 Гц, значительное уменьшение чувствительности с увеличением более чем на 1 мм рабочего воздушного зазора, а также влияние внешних помех за счет отсутствия экранировки магнитной цепи датчика. In the absence or low modulation frequency, the output signal determined by the contribution due to the inductive component of the winding resistance will be equal to or close to zero. For small working gaps, starting from a certain threshold frequency value, the output voltage will change in proportion to the modulation frequency. By modulating an external source of the field flux through the measuring winding, in addition to frequency, it is possible to measure variable values of magnetic fields with magnitude of levels and in the frequency range determined by the sensitivity threshold and calibration errors of the frequency response of the sensor in terms of the amplitude and frequency of the measured signals. Limitations when using the known technical solution are: the frequency dependence of the conversion coefficient, a low sensitivity threshold in the frequency range of the signals up to 40-50 Hz, a significant decrease in sensitivity with an increase of more than 1 mm in the working air gap, as well as the influence of external noise due to the absence of magnetic shielding sensor circuit.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение области применения путем увеличения чувствительности и расширения частотного диапазона измерений. The problem to which the invention is directed, is to expand the scope by increasing the sensitivity and expanding the frequency range of measurements.
Первый вариант. Поставленная задача решается за счет того, что в известном датчике индуцированных магнитных полей, содержащем индуктор, корпус и размещенные в корпусе постоянный магнит и магнитопровод, магнитопровод снабжен магнитным экраном, внутри которого размещены магнит, выполненный C-образным, и измерительная обмотка, установленные таким образом, что участок поверхности датчика со стороны полюсов магнита и торцевой поверхности магнитопровода, ориентированных к индуктору, неэкранирован, противоположная торцевая поверхность магнитопровода совмещена с внутренней поверхностью магнита в точке ее пересечения общей осью симметрии магнита и магнитопровода, а измерительная обмотка выполнена равномерной с электрическими параметрами, выбранными в соответствии с рабочим диапазоном частот измерений согласно соотношениям:
где Ωв и Ωн частоты верхнего и нижнего рабочих диапазонов измерений соответственно;
L, R и Co индуктивность, сопротивление и межвитковая емкость измерительной обмотки соответственно;
r и c сопротивление и емкость выходного импеданса датчика.First option. The problem is solved due to the fact that in the known sensor of induced magnetic fields containing an inductor, a housing and a permanent magnet and a magnetic circuit housed in the housing, the magnetic circuit is provided with a magnetic screen, inside which a magnet made C-shaped, and a measuring winding installed in this way that the portion of the sensor surface from the side of the magnet poles and the end surface of the magnetic circuit oriented towards the inductor is unscreened, the opposite end surface of the magnetic circuit is compatible Even with the inner surface of the magnet at the point of its intersection with the common axis of symmetry of the magnet and the magnetic circuit, and the measuring winding is made uniform with electrical parameters selected in accordance with the operating range of measurement frequencies according to the relations:
where Ω in and Ω n are the frequencies of the upper and lower working ranges of measurements, respectively;
L, R and C o inductance, resistance and inter-turn capacitance of the measuring winding, respectively;
r and c are the resistance and capacitance of the output impedance of the sensor.
Кроме того, в качестве магнитопровода использован ферритовый стержень,а корпус выполнен из капролона. In addition, a ferrite core was used as a magnetic core, and the body is made of caprolon.
Второй вариант. Поставленная задача решается за счет того, что в известном датчике индуцированных магнитных полей, содержащем индуктор, корпус и размещенные в корпусе постоянный магнит и магнитопровод, магнитопровод снабжен магнитным экраном, внутри которого размещена измерительная обмотка, установленная таким образом, что участок поверхности датчика со стороны полюсов магнита, выполненного С-образным, и торцевой поверхностью магнитопровода, ориентированных к индуктору, неэкранирован, противоположная торцевая поверхность магнитопровода совмещена с внутренней поверхностью магнита в точке ее пересечения общей осью симметрии магнита и магнитопровода, а измерительная обмотка выполнена равномерной с электрическими параметрами, выбранными в соответствии с рабочим диапазоном частот измерений согласно соотношениям:
где Ωв и Ωн частоты верхнего и нижнего рабочих диапазонов измерений соответственно;
L, R и Co индуктивность, сопротивление и межвитковая емкость измерительной обмотки соответственно;
r и c сопротивление и емкость выходного импеданса датчика.The second option. The problem is solved due to the fact that in the known sensor of induced magnetic fields, containing an inductor, a housing and a permanent magnet and a magnetic circuit housed in the housing, the magnetic circuit is provided with a magnetic screen, inside which a measuring winding is placed, so that a portion of the sensor surface is on the pole side a magnet made with a C-shaped and the end surface of the magnetic circuit oriented towards the inductor is unshielded, the opposite end surface of the magnetic circuit is aligned with the inner surface of the magnet at the point of intersection of the common axis of symmetry of the magnet and the magnetic circuit, and the measuring winding is made uniform with electrical parameters selected in accordance with the operating range of measurement frequencies according to the ratios:
where Ω in and Ω n are the frequencies of the upper and lower working ranges of measurements, respectively;
L, R and C o inductance, resistance and inter-turn capacitance of the measuring winding, respectively;
r and c are the resistance and capacitance of the output impedance of the sensor.
Кроме того, в качестве магнитопровода использован ферритовый стержень, корпус выполнен из капролона, измерительная обмотка выполнена по длине менее длины магнитопровода. In addition, a ferrite core was used as a magnetic core, the housing is made of caprolon, the measuring winding is made in length less than the length of the magnetic core.
Кроме того, магнитный экран вблизи полюсов магнита выполнен составным по образующим различного диаметра из n-секций, где n≥2, электрически изолированных относительно друг друга и смещенных по диаметру на величину зазора между собой. In addition, the magnetic screen near the poles of the magnet is made composite in generators of different diameters from n-sections, where n≥2, electrically isolated from each other and offset in diameter by the amount of clearance between them.
На фиг. 1 представлены первый и второй варианты конструктивного исполнения датчика в разрезе. In FIG. 1 shows the first and second versions of the design of the sensor in the context.
Обозначения: А, Б первый вариант датчика, В, Г второй вариант датчика, 1 измерительная обмотка, 2 постоянный магнит С-образной формы, 3 магнитопровод, 4 магнитный экран, 5 индуктор. На фиг. 1 дополнительно показаны: 6 каркас измерительной обмотки, 7 корпус датчика из немагнитного материала типа капролона, 8 экстракционная колонна со стенками из немагнитного материала в разрезе (фрагмент), 9 направление пульсаций среди экстракции; 10 зазор, 11 электрическая изоляция между секциями экрана. Designations: A, B first sensor variant, C, D second sensor variant, 1 measuring winding, 2 C-shaped permanent magnet, 3 magnetic core, 4 magnetic screen, 5 inductor. In FIG. 1 additionally shown: 6 measuring coil frame, 7 sensor housing made of non-magnetic material such as caprolon, 8 extraction column with walls of non-magnetic material in section (fragment), 9 direction of pulsations among the extraction; 10 clearance, 11 electrical insulation between sections of the screen.
На фиг. 2 показана обобщенная схема магнитной цепи датчиков. In FIG. 2 shows a generalized diagram of the magnetic circuit of the sensors.
Обозначения: ΔZo(t) и Zi переменная и постоянная составляющие магнитного сопротивления, Δφ(t) и φ
На фиг. 3 представлена блок-схема измерений с использованием первого и второго вариантов датчика. Обозначения: 12 чувствительный элемент, включающий измерительную обмотку и магнитопровод датчика, 13 - усилитель-преобразователь, 14 регистратор. In FIG. 3 shows a block diagram of measurements using the first and second sensor variants. Designations: 12 sensitive element, including the measuring winding and the sensor magnetic circuit, 13 - amplifier-converter, 14 registrar.
На фиг. 3 дополнительно показаны: напряжение эквивалентного генератора (индуктора) сигналов, Ζg(jω) импеданс чувствительного элемента, Zвых(jω) выходной импеданс датчика, Zвх(jω) выходной импеданс усилителя-преобразователя, ω круговая частота измерений.In FIG. 3 additionally shown: voltage of the equivalent generator (inductor) of the signals, Ζ g (jω) impedance of the sensor, Z o (jω) output impedance of the sensor, Z I (jω) output impedance of the amplifier-transducer, ω circular measurement frequency.
На фиг. 4 показаны типичные зависимости от частоты измерений коэффициентов преобразования датчиков типа МПФ. Обозначения: I датчик МПФ-01, II датчик МПФ-07, III датчик МПФ-06. Каждый из вариантов датчика используют следующим образом. Датчик размещают в контролируемой точке вблизи индуктора 5, осуществляя его "захват" магнитным полем "зондирующего" потока поля рассеяния. Для этого ось максимальной чувствительности датчика, совпадающую с общей осью симметрии магнита 2 и магнитопровода 3, выбирают в направлении нормали к плоскости измерений. Подбором расстояния между индуктором 5 и датчиком достигают пороговой величины потокосцепления между ними, при которой происходит модуляция зондирующего потока на сопротивлении рассеяния пространства взаимодействия. В соответствии с фиг. 2 за счет возникновения переменной составляющей магнитного сопротивления DZo(t) происходит перераспределение составляющих потока φ
Определим коэффициент преобразования датчика в виде произведения множителей:
где K1 коэффициент преобразования магнитной схемы,
K2 коэффициент преобразования чувствительного элемента,
Δφ(0),ΔZo(0), U(0) амплитудные значения соответствующих переменных составляющих Δφ(t),ΔZo(t) и U(t);
μo и Sg магнитная проницаемость вакуума и площадь поверхности неэкранированного участка поверхности датчика соответственно.We determine the conversion coefficient of the sensor in the form of a product of factors:
where K 1 the conversion coefficient of the magnetic circuit,
K 2 the conversion coefficient of the sensing element,
Δφ (0), ΔZ o (0), U (0) the amplitude values of the corresponding variable components Δφ (t), ΔZ o (t) and U (t);
μ o and S g the magnetic permeability of the vacuum and the surface area of the unscreened portion of the surface of the sensor, respectively.
Как видно из фиг. 2, магнитная цепь датчика может быть представлена состоящей из трех взаимосвязанных контуров потоков рассеяния: контура sNSn, формирующего зондирующий поток, и двух контуров csb и bna, связанных через магнитопровод 3 с измерительной обмоткой 1 и образующих дифференциальную схему преобразований. Внешний контур включает обе последовательно соединенные магнитодвижущие силы Uk, каждый из внутренних одну из них. Циркуляция вектора магнитного поля He по каждому из контуров LΣ магнитной цепи датчика будет равна:
Пусть в момент времени t = 0 φ
В линейном приближении теории возмущений при , используя соотношения (2) и (3), а также полагая, что U1 U2, Δφ = 0, φ
где: lg,μ,Zu,Ω длина в пределах размеров измерительной обмотки, относительная магнитная проницаемость, магнитное сопротивление магнитопровода и частота измеряемого сигнала соответственно.As can be seen from FIG. 2, the sensor magnetic circuit can be represented as consisting of three interconnected circuits of scattering fluxes: the circuit sNSn forming the probing flux, and two circuits csb and bna connected through the magnetic circuit 3 to the measuring winding 1 and forming a differential conversion circuit. The external circuit includes both series-connected magnetomotive forces U k , each of the internal one of them. The circulation of the magnetic field vector He along each of the circuits L Σ of the sensor magnetic circuit will be equal to:
Let at time t = 0 φ
In the linear approximation of perturbation theory for using relations (2) and (3), and also assuming that U 1 U 2 , Δφ = 0, φ
where: l g , μ, Z u , Ω is the length within the dimensions of the measuring winding, the relative magnetic permeability, magnetic resistance of the magnetic circuit and the frequency of the measured signal, respectively.
Воспользуемся блок-схемой фиг. 3. Можно показать, что при Zвх(ω) ≫ Zвых(ω) коэффициент преобразования K2(Ω) соотношения (1) будет характеризоваться значениями:
где Ωo резонансная частота датчика,
a и b коэффициенты.We use the block diagram of FIG. 3. It can be shown that for Z in (ω) ≫ Z out (ω), the transformation coefficient K 2 (Ω) of relation (1) will be characterized by the values:
where Ω o the resonant frequency of the sensor,
a and b coefficients.
При значениях электрических параметров измерительной обмотки 1, удовлетворяющих условиям:
,
выполненной равномерной, рабочий диапазон частот измерений может быть определен из соотношения:
Из соотношений (1), (4) и (5) следует, что увеличение чувствительности датчика может быть достигнуто использованием дифференциальной схемы преобразования, уменьшением магнитного сопротивления магнитопровода, увеличением отношения . Частотный диапазон измерений на низких частотах приближается к 0 Гц. Расширение диапазона измерений на высоких частотах может быть достигнуто за счет уменьшения параметров L, C, Co и выбора материала магнитопровода обмотки, обеспечивающего μ(Ω) = const при Ω _→ Ωв. Влияние значений параметров C, Co и r зависит от уровня технологии изготовления датчика и величины импеданса усилителя-преобразователя.When the values of the electrical parameters of the measuring winding 1, satisfying the conditions:
,
made uniform, the operating range of measurement frequencies can be determined from the ratio:
From relations (1), (4) and (5) it follows that an increase in the sensitivity of the sensor can be achieved using a differential conversion circuit, a decrease in the magnetic resistance of the magnetic circuit, and an increase in the ratio . The frequency range of measurements at low frequencies approaches 0 Hz. The extension of the measurement range at high frequencies can be achieved by reducing the parameters L, C, C o and choosing the material of the winding magnetic circuit, providing μ (Ω) = const as Ω _ → Ω c . The influence of the values of the parameters C, C o and r depends on the level of manufacturing technology of the sensor and the magnitude of the impedance of the converter amplifier.
В первом и втором вариантах датчика в качестве материала магнитопровода используют ферритовый стержень. In the first and second versions of the sensor, a ferrite core is used as the material of the magnetic circuit.
Использование магнитного экрана позволяет проводить измерения магнитных полей низких уровней в условиях возникновения помех. Во втором варианте датчика уменьшение шунтирующего воздействия магнитного экрана на величину порога чувствительности дифференциальной схемы преобразования достигают тем, что измерительная обмотка выполнена по длине менее длины магнитопровода. Уменьшение шунтирующего воздействия достигают также тем, что магнитный экран вблизи полюсов магнита выполнен составным по образующим различного диаметра из n секций, где n≥2, электрически изолированных относительно друг друга и смещенных по диаметру на величину зазора между собой. The use of a magnetic screen allows measurements of low level magnetic fields in the event of interference. In the second version of the sensor, the reduction of the shunt effect of the magnetic screen by the sensitivity threshold of the differential conversion circuit is achieved by the fact that the measuring winding is made along a length less than the length of the magnetic circuit. The shunting effect is also achieved by the fact that the magnetic screen near the poles of the magnet is made composite by generators of different diameters from n sections, where n≥2 are electrically isolated from each other and offset in diameter by the amount of clearance between them.
Из представленных выше алгоритмов функционирования датчиков видно, что в отличие от известного область использования заявленного технического решения может быть расширена. За счет высокой чувствительности и равномерности характеристики в широком диапазоне частот возникает возможность измерять, кроме частоты модуляции (магнитного сопротивления) твердотельных индукторов, частоту и амплитуду модуляции жидкостных индукторов, а также частоту, величину и направление различных других источников излучения квазипостоянных и переменных магнитных полей низких уровней на расстояниях, превышающих более, чем на порядок расстояние известного технического решения. From the above algorithms for the functioning of the sensors, it can be seen that, in contrast to the known field of use of the claimed technical solution can be expanded. Due to the high sensitivity and uniformity of the characteristics in a wide range of frequencies, it becomes possible to measure, in addition to the modulation frequency (magnetic resistance) of solid-state inductors, the frequency and amplitude of modulation of liquid inductors, as well as the frequency, magnitude and direction of various other radiation sources of low-level quasi-constant and variable magnetic fields at distances exceeding more than an order of magnitude the distance of a known technical solution.
Полученные выводы подтверждаются экспериментальными результатами. Из фиг. 4 видно, что при использовании заявленного технического решения увеличение чувствительности и расширение частотного диапазона измерений может быть достигнуто как в сторону низких частот до 0 Гц, так и частот свыше 10 кГц. Дальнейшее (кривая 3 на фиг. 4) расширение частотного диапазона обеспечено использованием в качестве магнитопровода 3 ферритового стержня. The findings are confirmed by experimental results. From FIG. Figure 4 shows that when using the claimed technical solution, an increase in sensitivity and an extension of the frequency range of measurements can be achieved both towards low frequencies up to 0 Hz and frequencies above 10 kHz. Further (curve 3 in Fig. 4) the expansion of the frequency range is provided by the use of a ferrite rod 3 as a magnetic circuit.
В пределах рабочего диапазона частот измерений неравномерность АЧХ не превышает ±0,5 дБ. Габаритно-массовые параметры датчика с рабочим диапазоном частот 0-80 кГц: внешний диаметр 8 мм, длина 1,5 мм, масса 10 г, масса магнита 30 г. Точность расчета электрических параметров датчиков ограничена технологической неоднозначностью в выборе значений параметров Co, C и r. С помощью соотношения (6) для заданных частотного диапазона ΔΩ и относительных значений в пределах, соответствующих экспериментальным зависимостям фиг. 4, могут быть получены оценочные расчетные значения электрических параметров датчиков.Within the operating range of measurement frequencies, the frequency response does not exceed ± 0.5 dB. Overall and mass parameters of the sensor with an operating frequency range of 0-80 kHz: external diameter 8 mm, length 1.5 mm, weight 10 g, magnet weight 30 g. The accuracy of calculating the electrical parameters of the sensors is limited by technological ambiguity in the choice of parameter values C o , C and r. Using relation (6) for a given frequency range ΔΩ and relative values within the limits corresponding to the experimental dependences of FIG. 4, estimated design values of the electrical parameters of the sensors can be obtained.
С учетом вышеизложенного, заявленное техническое решение по сравнению с известным позволяет: увеличить чувствительность; расширить частотный диапазон измерений; обеспечить высокую равномерность АЧХ в рабочем диапазоне частот; измерять частоту модуляции, частоту, величину и направление квазипостоянных и переменных магнитных полей низких уровней; проводить измерения с твердотельными и жидкостными индукторами; значительно увеличить расстояние измерений; проводить измерения в условиях внешних помех и воздействующих факторов окружающей среды; проводить оценочные расчеты электрических и других параметров датчиков. Based on the foregoing, the claimed technical solution in comparison with the known allows: to increase the sensitivity; expand the frequency range of measurements; ensure high frequency response uniformity in the operating frequency range; measure the modulation frequency, frequency, magnitude and direction of quasi-constant and variable magnetic fields of low levels; take measurements with solid-state and liquid inductors; significantly increase the measurement distance; take measurements under external interference and environmental factors; carry out evaluative calculations of electrical and other parameters of the sensors.
Claims (8)
ΔΩ = Ωв-Ωн,
где Ωв и Ωн- частоты верхнего и нижнего рабочего диапазона измерений соответственно;
L, R и Cо индуктивность, сопротивление и межвитковая емкость измерительной обмотки соответственно;
r и C сопротивление и емкость выходного импеданса датчика.1. A sensor of induced magnetic fields, comprising an inductor, a housing and a permanent magnet and a magnetic circuit housed in the housing, characterized in that it is provided with a magnetic screen, inside which a C-shaped magnet is placed, and a measuring winding arranged so that a surface section the sensor from the side of the magnet poles and the end surface of the magnetic circuit oriented towards the inductor is unscreened, the opposite end surface of the magnetic circuit is aligned with the inner surface of the magnet at its intersection with the common axis of symmetry of the magnet and the magnetic circuit, and the measuring winding is made uniform with electrical parameters selected in accordance with the operating range of measurement frequencies according to the ratios
ΔΩ = Ω in -Ω n ,
where Ω in and Ω n are the frequencies of the upper and lower working range of measurements, respectively;
L, R and C about inductance, resistance and inter-turn capacitance of the measuring winding, respectively;
r and C are the resistance and capacitance of the output impedance of the sensor.
ΔΩ = Ωв-Ωн,
где Ωв и Ωн- частоты верхнего и нижнего рабочего диапазона измерений соответственно;
L, R и Cо индуктивность, сопротивление и межвитковая емкость измерительной обмотки соответственно;
r и C сопротивление и емкость выходного импеданса датчика.4. A sensor of induced magnetic fields, comprising an inductor, a housing and a permanent magnet and a magnetic circuit housed in the housing, characterized in that it is equipped with a magnetic screen, inside which a measuring winding is placed, installed so that the surface area of the sensor from the side of the magnet poles made With -shaped, and the end surface of the magnetic circuit oriented towards the inductor is unscreened, the opposite end surface of the magnetic circuit is aligned with the inner surface of the magnet at the point cross-sections with a common axis of symmetry of the magnet and the magnetic circuit, and the measuring winding is made uniform with electrical parameters selected in accordance with the operating range of measurement frequencies according to the ratios
ΔΩ = Ω in -Ω n ,
where Ω in and Ω n are the frequencies of the upper and lower working range of measurements, respectively;
L, R and C about inductance, resistance and inter-turn capacitance of the measuring winding, respectively;
r and C are the resistance and capacitance of the output impedance of the sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035113A RU2075757C1 (en) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Sensor of induced magnetic fields (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035113A RU2075757C1 (en) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Sensor of induced magnetic fields (variants) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93035113A RU93035113A (en) | 1996-12-20 |
RU2075757C1 true RU2075757C1 (en) | 1997-03-20 |
Family
ID=20144617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93035113A RU2075757C1 (en) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | Sensor of induced magnetic fields (variants) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2075757C1 (en) |
-
1993
- 1993-07-06 RU RU93035113A patent/RU2075757C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 368560, кл. G 01 R 33/01, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР N 1352370, кл. G 01 R 3/487, 1987. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100211395B1 (en) | Dc current sensor | |
EP2749891A1 (en) | Current sensor | |
CN100501415C (en) | Highly anti-interference alternating-current/magnetic field sensor | |
Prance et al. | Compact room-temperature induction magnetometer with superconducting quantum interference device level field sensitivity | |
CN108459193A (en) | Alternating current measuring device | |
US20160011012A1 (en) | Electromagnetic transducer for exciting and sensing vibrations of resonant structures | |
US4963827A (en) | Intermittently activated magnetic shield arrangement for reducing noise and offsets in solid state magnetic field sensors | |
RU2075757C1 (en) | Sensor of induced magnetic fields (variants) | |
GB2461207A (en) | Magnetic sensor with compensation for lead and coil resistance | |
CN114019220B (en) | Current detector and circuit | |
Xiaohua et al. | Improved performance Rogowski coils for power system | |
Macintyre | Magnetic field sensor design | |
RU2630716C2 (en) | Combined magnetoresistive sensor | |
RU2100811C1 (en) | Current sensor | |
RU2453010C2 (en) | Electric transformer with constant flow compensation | |
SU1760310A1 (en) | Distance noncontact measuring device | |
RU2564383C1 (en) | Variable magnetic field sensor | |
Baltag et al. | Sensor with ferrofluid for magnetic measurements | |
RU2295736C1 (en) | Mode of measuring of alternating magnetic fields | |
RU72788U1 (en) | MAGNETIC FIELD MEASUREMENT DEVICE | |
JP3093532B2 (en) | DC current sensor | |
How et al. | Generation of high-order harmonics in insulator magnetic fluxgate sensor cores | |
Steketee et al. | Measurement of magnetic susceptibility in living rats | |
RU2155351C1 (en) | Induction magnetic receiver with noise suppression | |
JPS60196678A (en) | Differential self-exciting bridge type current sensor |