RU2302644C1 - Magnetic field measuring device - Google Patents
Magnetic field measuring device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302644C1 RU2302644C1 RU2005133910/28A RU2005133910A RU2302644C1 RU 2302644 C1 RU2302644 C1 RU 2302644C1 RU 2005133910/28 A RU2005133910/28 A RU 2005133910/28A RU 2005133910 A RU2005133910 A RU 2005133910A RU 2302644 C1 RU2302644 C1 RU 2302644C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- control
- code
- switch
- Prior art date
Links
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 17
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 24
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 42
- 230000036541 health Effects 0.000 description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности к приборам, предназначенным для измерений компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли (МПЗ).The invention relates to magnetic measurements, in particular to devices intended for measuring components and the full vector of the magnetic field of the Earth (MPZ).
Известны феррозондовые трехкомпонентные магнитометры (Семенов Н.М., Яковлев Н.И. Цифровые феррозондовые магнитометры. Л.: Энергия, 1978, с.130-136), содержащие магниточувствительный датчик с тремя ортогонально ориентированными феррозондами, подключенными соответственно ко входам устройств выделения и преобразования полезного четно-гармонического сигнала в аналоговые или в кодовые эквиваленты, индицируемые регистрирующим устройством.Known flux-gate three-component magnetometers (Semenov N.M., Yakovlev N.I. Digital flux-gate magnetometers. L .: Energia, 1978, p.130-136) containing a magnetically sensitive sensor with three orthogonally oriented fluxgates connected respectively to the inputs of the selection devices and converting a useful even-harmonic signal into analog or code equivalents indicated by a recording device.
Известны также феррозондовые трехкомпонентные магнитометры (Скородумов С.А., Обоишев Ю.П. Помехоустойчивая магнитоизмерительная аппаратура. Л.: Энергоиздат, 1981, с.22, рис.2-1) с тремя ортогонально ориентированными феррозондами, подключенными соответственно ко входам усилительно-преобразовательных устройств и мультиплексным каналом аналого-цифрового преобразования, обеспечивающим более экономичные аппаратные затраты.Also known are three-component flux-gate magnetometers (Skorodumov S.A., Oboishev Yu.P. Noise-resistant magneto-measuring equipment. L .: Energoizdat, 1981, p.22, Fig. 2-1) with three orthogonally oriented flux-gates connected respectively to the inputs of amplifying converting devices and a multiplex channel of analog-to-digital conversion, providing more economical hardware costs.
Общим недостатком известных указанных устройств является отсутствие средств обеспечения непрерывного автономного автоматического контроля их исправности и достоверности информации, что является существенной необходимостью для автономных и дистанционных магнитометров, устанавливаемых на подвижных объектах и, в частности, на малогабаритных летательных аппаратах для решения задач навигации, ориентации и стабилизации положения. Невозможность отключения входных измеряемых сигналов (компонент вектора индукции МПЗ), требующего прерывания процесса измерения, ограничивает возможность применения широко известных и эффективных способов тестового контроля исправности.A common disadvantage of these devices is the lack of means for providing continuous autonomous automatic control of their serviceability and reliability of information, which is an essential need for autonomous and remote magnetometers installed on moving objects and, in particular, on small-sized aircraft for solving navigation, orientation and stabilization problems provisions. The inability to turn off the input measured signals (a component of the induction vector MPZ), requiring interruption of the measurement process, limits the possibility of using widely known and effective methods of test health monitoring.
Исключение указанного недостатка осуществлено в известном трехкомпонентном феррозондовом магнитометре (а.с. №930176, 1982, G01R 33/02 по заявке №2999939 от 3.11.80), содержащем цифровой вычислитель, управляемый преобразователь кода в ток (управляемый формирователь тестовых сигналов) и три канала преобразования, содержащих в свою очередь последовательно соединенные феррозонд, усилительно-преобразовательный блок и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к соответствующему входу цифрового вычислителя, выход которого подключен ко входу управляемого преобразователя кода в ток, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к контрольным обмоткам феррозондов первого, второго и третьего каналов преобразования.The exclusion of this drawback was made in the well-known three-component flux-gate magnetometer (AS No. 930176, 1982, G01R 33/02 according to the application No. 2999939 of 3.11.80) containing a digital computer, a controlled code-to-current converter (controlled test signal generator) and three a conversion channel, which in turn contains a flux-gate connected in series, an amplifier-converter unit, and an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the corresponding input of a digital computer, the output of which is connected to an ode to a controlled code-to-current converter, the first, second, and third outputs of which are connected respectively to the control windings of the flux gates of the first, second, and third conversion channels.
Устройство работает в двух режимах: в основном, или рабочем, и в режиме контроля.The device operates in two modes: mainly, or working, and in control mode.
В рабочем режиме осуществляется измерение компонент и модуля вектора индукции МПЗ с помощью каналов преобразования и цифрового вычислителя.In the operating mode, the components and the module of the induction vector of the MPZ are measured using conversion channels and a digital computer.
В режиме контроля осуществляется тестовый контроль исправности феррозондового магнитометра. Контроль осуществляется последовательной подачей знакопеременных тестовых сигналов в контрольную обмотку феррозондов с соответствующих выходов управляемого преобразователя кода в ток. Кодовый эквивалент тестовых сигналов, подаваемый на вход управляемого преобразователя кода в ток, формируется в цифровом вычислителе. По результатам измерения выходных сигналов измерительных каналов после подачи соответствующих тестовых сигналов определяется исправность каналов преобразования путем сравнения результатов измерения тестовых сигналов с их эталонным значением, хранимым в памяти цифрового вычислителя.In control mode, a test is carried out to test the health of the flux-gate magnetometer. The control is carried out by sequential supply of alternating test signals to the control winding of the flux gates from the corresponding outputs of the controlled code-to-current converter. The code equivalent of the test signals supplied to the input of the controlled code-to-current converter is generated in a digital computer. According to the results of measuring the output signals of the measuring channels after the corresponding test signals are supplied, the operability of the conversion channels is determined by comparing the results of the measurement of the test signals with their reference value stored in the memory of the digital computer.
Недостатком известного устройства является его сложность, обусловленная наличием формирователя тестового сигнала в виде управляемого цифровым вычислителем преобразователя кода в ток.A disadvantage of the known device is its complexity due to the presence of the test signal shaper in the form of a code-to-current converter controlled by a digital computer.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению и выбранное в качестве прототипа является данное устройство (а.с. №930176, 1982, G01R 33/02 по заявке №2999939 от 3.11.80) с реализацией формирователя тестового сигнала по патенту Российской Федерации №2124737, 1999, 6 G01R 33/02 по заявке №97108654 от 28.05.97 «Устройство для измерения магнитных полей». Указанный недостаток в данном устройстве исключен путем упрощенной реализации управляемого формирователя тестового сигнала (в каждом канале преобразования), содержащего коммутатор, триггер, элемент задержки и стабилизатор тока, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму аналоговым входам коммутатора, выход которого соединен с контрольной обмоткой феррозонда, а первый и второй выходы управления коммутатора соединены соответственно с выходом триггера и выходом элемента задержки, вход которого соединен с выходом цифрового вычислителя и входом синхронизации триггера, информационный вход которого соединен с выходом знакового разряда аналого-цифрового преобразователя.The closest in technical essence to the invention and selected as a prototype is this device (AS No. 930176, 1982, G01R 33/02 according to the application No. 2999939 of 3.11.80) with the implementation of the test signal shaper according to the patent of the Russian Federation No. 2144737, 1999, 6 G01R 33/02 according to the application No. 97108654 dated 05/28/97 "Device for measuring magnetic fields." The indicated drawback in this device is eliminated by a simplified implementation of a controlled test signal shaper (in each conversion channel) containing a switch, a trigger, a delay element, and a current regulator, the first and second inputs of which are connected respectively to the first and second analog inputs of the switch, the output of which is connected to the control winding of the fluxgate, and the first and second outputs of the control switch are connected respectively to the output of the trigger and the output of the delay element, the input of which is connected n with the output of the digital calculator and the input of the trigger timing information input coupled to an output sign bit analog-to-digital converter.
Контроль исправности данного устройства заключается в периодической проверке значения коэффициента преобразования каждого канала преобразования, так как отказ любого входящего узла канала преобразования вызывает изменение значения коэффициента преобразования.The health monitoring of this device consists in periodically checking the value of the conversion coefficient of each conversion channel, since the failure of any incoming node of the conversion channel causes a change in the value of the conversion coefficient.
Режим контроля начинается с момента появления сигнала «Режим» в виде логической единицы на одном из выходов цифрового вычислителя для управления формирователем теста контролируемого канала преобразования. При этом в триггер записывается содержимое знакового разряда аналого-цифрового преобразователя. С помощью элемента задержки задерживается появление управляющего сигнала на втором входе управления коммутатора, благодаря чему исключается возможность изменения содержимого знакового разряда аналого-цифрового преобразователя от бросков тока на выходе коммутатора в момент переключения триггера. Появление логической единицы на втором входе управления коммутатора обеспечивает подачу тока в контрольную обмотку феррозонда с одного из выходов стабилизатора тока с направлением, противоположным знаку, хранимому в триггере. То есть при любом значении содержимого триггера в контрольную обмотку феррозонда контролируемого канала преобразования подается ток, создающий магнитное поле в феррозонде, противоположное по знаку измеряемому полю, что полностью исключает возможность перегрузки канала преобразования. Кодовый эквивалент, записываемый в данном случае в цифровой вычислитель, является алгебраической суммой измеряемого и тестового сигналов. Вычислением алгебраической разности кодовых эквивалентов результатов измерения в режиме контроля и в рабочем режиме выделяется кодовый эквивалент тестового сигнала, который сравнивается с его теоретическим значением. По результату сравнения определяется признак исправности канала преобразования.The control mode starts from the moment the “Mode” signal appears in the form of a logical unit at one of the outputs of the digital computer for controlling the test driver of the controlled conversion channel. In this case, the contents of the sign discharge of the analog-to-digital converter are recorded in the trigger. Using the delay element, the appearance of the control signal at the second control input of the switch is delayed, which eliminates the possibility of changing the contents of the sign discharge of the analog-to-digital converter from current surges at the output of the switch at the time of switching the trigger. The appearance of a logical unit at the second control input of the switch provides a current supply to the control winding of the flux gate from one of the outputs of the current stabilizer with the direction opposite to the sign stored in the trigger. That is, for any value of the trigger content, a current is generated in the control winding of the fluxgate of the controlled conversion channel, creating a magnetic field in the fluxgate opposite in sign to the measured field, which completely eliminates the possibility of overloading the conversion channel. The code equivalent, written in this case in a digital computer, is the algebraic sum of the measured and test signals. By calculating the algebraic difference of the code equivalents of the measurement results in the control mode and in the operating mode, the code equivalent of the test signal is selected, which is compared with its theoretical value. Based on the result of the comparison, a sign of operability of the conversion channel is determined.
Недостатком данного устройства является усложнение схемы, обусловленное необходимостью наличия трех формирователей теста и цифрового вычислителя. Этот недостаток, например, заметно усложняет возможность построения моноблочной или модульной конструкции трехкомпонентного магнитометра или его реализацию в виде интегральной схемы. Кроме того, при необходимости использования для контроля исправности устройства центрального вычислителя информационно-измерительной системы в данном случае снижается функциональная автономность трехкомпонентного магнитометра, что усложняет возможность его использования в качестве периферийного средства измерения информационно-измерительной системы.The disadvantage of this device is the complexity of the circuit, due to the need for three test shapers and a digital computer. This disadvantage, for example, significantly complicates the possibility of constructing a monoblock or modular design of a three-component magnetometer or its implementation in the form of an integrated circuit. In addition, if it is necessary to use the central calculator of the information-measuring system for monitoring the health of the device, in this case the functional autonomy of the three-component magnetometer is reduced, which complicates the possibility of its use as a peripheral means of measuring the information-measuring system.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого технического решения, является упрощение устройства и снижение аппаратных затрат на его реализацию, а также повышение функциональной автономности трехкомпонентного магнитометра.The technical result achieved by using the proposed technical solution is to simplify the device and reduce hardware costs for its implementation, as well as increase the functional autonomy of a three-component magnetometer.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для измерения магнитных полей, содержащем три ортогонально ориентированных феррозонда, три усилительно-преобразовательных блока, вход каждого из которых подключен к выходу соответствующего феррозонда, аналого-цифровой преобразователь, первый коммутатор, стабилизатор тока и блок управления и регистрации, сигнальный выход которого через элемент задержки подключен к первому сигнальному входу управления первого коммутатора, первый и второй аналоговые входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами стабилизатора тока, в устройство дополнительно введены регистр, устройство сравнения, устройство инвертирования и второй коммутатор, с первого по третий аналоговые входы которого подключены соответственно к выходам с первого по третий усилительно-преобразовательных блоков, а выход - ко входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к кодовому информационному входу регистра и первому входу устройства сравнения, второй вход которого подключен к выходу устройства инвертирования, а выход подключен к сигнальному входу блока управления и регистрации, кодовый информационный вход которого подключен к выходу регистра и входу устройства инвертирования, сигнальный выход подключен к его входу управления записи и входу управления записи регистра, а кодовый выход подключен к кодовым входам управления второго коммутатора и первого коммутатора, второй сигнальный вход управления которого подключен к знаковому разряду выходного кода регистра, а его с первого по третий выходы подключены соответственно к контрольным обмоткам с первого по третий феррозондов.This result is achieved by the fact that in a device for measuring magnetic fields containing three orthogonally oriented flux gates, three amplifier-converter blocks, the input of each of which is connected to the output of the corresponding flux gate, an analog-to-digital converter, a first switch, a current stabilizer, and a control and registration unit the signal output of which through the delay element is connected to the first signal input of the control of the first switch, the first and second analog inputs of which are connected respectively Actually, with the first and second outputs of the current stabilizer, a register, a comparison device, an inverting device, and a second switch are additionally introduced into the device, from the first to third analog inputs of which are connected respectively to the outputs from the first to third amplification-conversion units, and the output to the analog input a digital converter, the output of which is connected to the code information input of the register and the first input of the comparison device, the second input of which is connected to the output of the invert device, and the output is connected to the signal input of the control and registration unit, the code information input of which is connected to the register output and the input of the inverter, the signal output is connected to its write control input and the register write control input, and the code output is connected to the control code inputs of the second switch and the first switch , the second control signal input of which is connected to the sign discharge of the register output code, and its first to third outputs are connected respectively to the control windings from first to third fluxgates.
На фиг.1 показана структурная схема, а на фиг.2 - временные диаграммы работы предлагаемого устройства для измерения магнитных полей.Figure 1 shows the structural diagram, and figure 2 is a timing diagram of the proposed device for measuring magnetic fields.
Устройство для измерения магнитных полей содержит с первого по третий феррозонды 1-3 и соответственно подключенные к их выходам с первого по третий усилительно преобразовательные блоки 4-6; аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 7, первый коммутатор 8, стабилизатор тока 9, блок управления и регистрации 10, сигнальный выход которого через элемент задержки 11 подключен к первому сигнальному входу управления первого коммутатора 8, первый и второй аналоговые входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами стабилизатора тока 9, регистр 12, устройство сравнения 13, устройство инвертирования 14 и второй коммутатор 15, с первого по третий аналоговые входы которого подключены соответственно к выходам с первого по третий усилительно-преобразовательных блоков 4-5, а выход - ко входу аналого-цифрового преобразователя 7, выход которого подключен к кодовому информационному входу регистра 12 и первому входу устройства сравнения 13, второй вход которого подключен к выходу устройства инвертирования 14, а выход подключен к сигнальному входу блока управления и регистрации 10, кодовый информационный вход которого подключен к выходу регистра 12 и входу устройства инвертирования, сигнальный выход подключен к его входу управления записи (зп) и входу управления записи (зп) регистра 12, а кодовый выход подключен к кодовым входам управления второго коммутатора 15 и первого коммутатора 8, второй сигнальный вход управления которого подключен к знаковому разряду выходного кода регистра 12, а его с первого по третий выходы подключены соответственно к контрольным обмоткам первого по третий феррозондов 1-3.A device for measuring magnetic fields contains from the first to the third fluxgates 1-3 and, respectively, connected to their outputs from the first to third amplifying conversion blocks 4-6; analog-to-digital converter (ADC) 7, first switch 8, current stabilizer 9, control and registration unit 10, whose signal output through the delay element 11 is connected to the first control signal input of the first switch 8, the first and second analog inputs of which are connected respectively to the first and the second outputs of the current stabilizer 9, a register 12, a comparison device 13, an inverter 14 and a second switch 15, the first to third analog inputs of which are connected respectively to the outputs from the first to third fan-converting units 4-5, and the output to the input of the analog-to-digital Converter 7, the output of which is connected to the code information input of the register 12 and the first input of the comparison device 13, the second input of which is connected to the output of the inverter 14, and the output is connected to the signal the input of the control and registration unit 10, the code information input of which is connected to the output of the register 12 and the input of the inversion device, the signal output is connected to its input of the recording control (sn) and the input of the recording control (zp) Istra 12, and the code output is connected to the control code inputs of the second switch 15 and the first switch 8, the second control signal input of which is connected to the sign of the output code of the register 12, and its first to third outputs are connected respectively to the control windings of the first to third flux gates 1 -3.
На фиг.2 выходные коды блока управления и регистрации 10 и регистра 12 представлены соответственно обозначениями Na (код адреса), Nв (код измеряемой компоненты В), а сигнальные выходы блока управления и регистрации 10 и устройства сравнения 13 - обозначениями «Режим», РК (результат контроля).In figure 2, the output codes of the control and registration unit 10 and the register 12 are represented respectively by the notation N a (address code), N в (code of the measured component B), and the signal outputs of the control and registration unit 10 and the comparison device 13 are indicated by the symbols “Mode” , RK (control result).
Устройство работает в трех последовательных тактах (интервалах) преобразования компонент Вx, By, Bz, вектора индукции МПЗ, определяемых процессом мультиплексирования каналов преобразования. Причем в каждом интервале преобразования осуществляется работа в двух режимах. В первом рабочем, или основном, режиме осуществляется измерение компоненты (В) вектора индукции МПЗ, а во втором, контрольном, режиме осуществляется контроль исправности канала преобразования компоненты вектора индукции МПЗ. Переключение интервалов преобразования осуществляется выходным кодом адреса Na, блока управления и регистрации 10, осуществляющего выбор канала преобразования соответствующей компоненты Bi (i=x, y, z). Переключение режимов на выбранном интервале преобразования осуществляется выходным сигналом «Режим» блока управления и регистрации 10.The device operates in three consecutive clock cycles (intervals) of the conversion of the components B x , B y , B z , the induction vector of the MFD, determined by the process of multiplexing the conversion channels. Moreover, in each conversion interval, work is carried out in two modes. In the first working, or in the main mode, the component (B) of the induction vector of the MPZ is measured, and in the second, control, mode, the health of the channel for converting the components of the induction vector of the MPZ is monitored. Switching of the conversion intervals is carried out by the output code of the address N a , of the control and registration unit 10, which selects the conversion channel of the corresponding component B i (i = x, y, z). Switching modes on the selected conversion interval is carried out by the output signal "Mode" of the control unit and registration 10.
Появление кода адреса каналов преобразования компонент Bx, By, Bz обеспечивает последовательное подключение соответственно выходов с первого по третий усилительно-преобразовательных блоков 4-6 ко входу АЦП 7 с помощью второго кодоуправляемого коммутатора 15. При этом с помощью АЦП 7 осуществляется последовательное преобразование выходных напряжений усилительно-преобразовательных блоков 4-6 в коды NBx, NBy и NBz, пропорциональные соответственно компонентам Bx, By, Bz, то естьThe appearance of the address code of the conversion channels of the components B x , B y , B z provides a serial connection, respectively, of the outputs from the first to the third amplifier-converter blocks 4-6 to the input of the ADC 7 using the second code-controlled switch 15. In this case, using the ADC 7, the serial conversion the output voltages of the amplifier-conversion blocks 4-6 into the codes N Bx , N By and N Bz , proportional to the components B x , B y , B z , respectively, i.e.
NBx=K'xK7Bx=KxBx, NBy=K'yK7By=KyBy, NBz=K'zK7Bz=KzBz,N Bx = K ' x K 7 B x = K x B x , N By = K' y K 7 B y = K y B y , N Bz = K ' z K 7 B z = K z B z ,
где Kх=K'хK7, Ky=K'yK7, Kz=K'zK7 - коэффициенты преобразования каналов преобразования компонент Вх, By, Вz соответственно в коды NBx, NBy, NBz, a K'x, K'y, K'z - коэффициенты преобразования соответственно цепей последовательного соединения первых (1, 4), вторых (2, 5) и третьих (3, 6) феррозондов и усилительно-преобразовательных блоков, а K7 - коэффициент преобразования АЦП 7. Возможными и широко известными вариантами реализации цепей последовательного соединения являются разомкнутая и замкнутая структура с наличием общей отрицательной обратной связи.where K x = K ' x K 7 , K y = K' y K 7 , K z = K ' z K 7 are the coefficients of the transformation channels of the transformation channels of the components B x , B y , B z, respectively, into the codes N Bx , N By , N Bz , a K ' x , K' y , K ' z are the conversion coefficients of the chains of serial connection of the first (1, 4), second (2, 5) and third (3, 6) flux gates and amplifier-conversion blocks, respectively K 7 - ADC conversion coefficient 7. Possible and widely known options for the implementation of series-connected circuits are open and closed structure with the presence of a common negative feedback.
С моментов t1, t2, t3 появления сигнала «Режим» в виде логической единицы на сигнальном выходе блока управления и регистрации 10 начинается режим контроля соответствующих каналов преобразования компонент Вх, By, Bz, характеризуемых соответственно коэффициентами преобразования Kх, Ky, Kz. Предварительно в моменты t1, t2, t3 появления переднего фронта этого сигнала на входе управления записи (зп) регистра 12 в последний по кодовому информационному входу записываются соответственно выходные коды NBx, NBy, NBz АЦП 7, измеренные в рабочем режиме. Во время записи очередного кода в регистр 12 элементом задержки 11 задерживается появление логической единицы на первом сигнальном входе управления первого коммутатора 8. Благодаря этому полностью исключается возможность изменения содержимого регистра 12 от бросков тока на соответствующем выходе первого коммутатора 8, а соответственно, и от искажений кода на выходе АЦП 7.From the instants t 1 , t 2 , t 3 of the occurrence of the “Mode” signal in the form of a logical unit at the signal output of the control and registration unit 10, the monitoring mode of the corresponding component conversion channels B x , B y , B z begins, characterized by the conversion coefficients K x , respectively K y , K z . Previously, at the moments t 1 , t 2 , t 3 of the appearance of the leading edge of this signal at the write control input (zp) of the register 12, the output codes N Bx , N By , N Bz of the ADC 7 measured in the operating mode are respectively written to the last by the code information input . When the next code is written to the register 12, the delay element 11 delays the appearance of a logical unit at the first control signal input of the first switch 8. This completely eliminates the possibility of changing the contents of the register 12 from the inrush currents at the corresponding output of the first switch 8, and, accordingly, from code distortions at the output of the ADC 7.
Все разряды прямого кода, хранимого в регистре 12, инвертируются устройством инвертирования 14, в результате на его выходе формируется код Nиi, в котором содержимое знакового разряда является инверсным 
где mod NBi - модуль кода исходного числа, определяемого выражением NBi=signNBimodNBi.where mod N Bi is the code module of the initial number defined by the expression N Bi = signN Bi modN Bi .
Появление логической единицы на первом сигнальном входе управления первого коммутатора 8 и наличие кода Nai адреса канала преобразования компоненты Вi обеспечивают подачу с соответствующего подключенному одному из феррозондов 1-3 выхода первого коммутатора 8 тока в контрольную обмотку выбранного феррозонда с одного из выходов стабилизатора 9 тока. Подключаемые выходы стабилизатора 9 соответствуют положительному (+) или отрицательному (-) направлению выходного тока I0 стабилизатора 9 в зависимости от содержимого signNBi знакового разряда кода NBi регистра 12. Если, например, содержимое signNBi соответствует положительному знаку выходного кода NBi регистра 12, то на выход первого коммутатора 8 подается ток отрицательного направления и, наоборот, при отрицательном знаке signNBi, хранимом в регистре 12, подается ток положительного направления. То есть при любом значении знака, записанного и хранимого в регистре 12 в режиме контроля, в контрольную обмотку выбранного феррозонда подается ток, создающий магнитное поле Вoi в феррозонде, противоположное по знаку измеряемой компоненте Вi. В феррозонде происходит алгебраическое суммирование измеряемой компоненты Вi и поля Вoi, наводимого эталонным тестовым сигналом Ioi. Заданием максимального абсолютного значения (модуля) тестового сигнала Ioi в феррозонде обеспечивается предельное (Впi) максимальное по модулю эталонное поле Вoi, равное предельным значениям Впi компонент, то есть Во=Впi=Kобм.iIo, где Кобм.i - коэффициент преобразования тока в индукцию магнитного поля контрольной обмотки феррозонда.The appearance of a logical unit at the first control signal input of the first switch 8 and the presence of the code N ai of the address of the conversion channel of component B i provide the current from the current switch 1 connected to one of the flux gates 1-3 to supply the control winding of the selected flux gate from one of the outputs of the current stabilizer 9 . The connected outputs of the stabilizer 9 correspond to the positive (+) or negative (-) direction of the output current I 0 of the stabilizer 9 depending on the contents of signN Bi of the sign discharge of the code N Bi of the register 12. If, for example, the contents of signN Bi corresponds to the positive sign of the output code of the N Bi register 12, the negative switch current is supplied to the output of the first switch 8, and, conversely, when the signN Bi stored in the register 12 is negative, the positive direction current is supplied. That is, for any value of the sign recorded and stored in the register 12 in the control mode, a current is generated in the control winding of the selected flux gate, creating a magnetic field B oi in the flux gate, opposite in sign to the measured component B i . In a flux gate, an algebraic summation of the measured component B i and the field B oi induced by the reference test signal I oi occurs . By setting the maximum absolute value (module) of the test signal I oi in the flux gate, the limit (В pi ) maximum modulus of the reference field В oi is equal to the limit values В pi of the component, i.e., B о = В pi = K exchange.i I o , where To vol.i - the coefficient of current conversion into the magnetic field induction of the control winding of the flux gate.
В данном случае модуль результата алгебраического суммирования измеряемого и тестового разнополярных полей в феррозонде равен дополнению модуля измеряемой компоненты Вi до его предельного значения. Причем знак результата суммирования равен знаку тестового сигнала и всегда противоположен знаку измеряемой компоненты.In this case, the module of the result of the algebraic summation of the measured and test bipolar fields in the flux gate is equal to the complement of the module of the measured component B i to its limit value. Moreover, the sign of the summation result is equal to the sign of the test signal and is always opposite to the sign of the measured component.
Таким образом, на выходе АЦП 7 формируется прямой код Ni, определяемый в видеThus, at the output of the ADC 7, a direct code N i is formed , defined as
где Nпi=KiBпi=signNBimodNпi, signNпi=-signNBi. Признаком исправности контролируемого канала преобразования является выполнение равенства входных кодов устройства сравнения 13where N pi = K i B pi = signN Bi modN pi , signN pi = -signN Bi . A sign of serviceability of the controlled conversion channel is the equality of the input codes of the comparison device 13
определяемых выражениями (1), (2). Как видно из (1), (2), условием выполнения равенства (3) является Nпi=Nп, или, что тоже самое, KiBпi=K0Вп, где K0 - идеальное теоретическое значение коэффициента преобразования компонент в код. При выполнении равенства Впi=Вп, обеспечиваемого заданием тестового сигнала, признаком исправности является сохранение равенства коэффициентов преобразования компонент в код их теоретическому значению Ki=K0.defined by expressions (1), (2). As can be seen from (1), (2), the condition for equality (3) to be fulfilled is N pi = N p , or, which is the same, K i B pi = K 0 B p , where K 0 is the ideal theoretical value of the component conversion coefficient into the code. When the equality B pi = B p , provided by setting the test signal, is fulfilled, a sign of serviceability is to maintain the equality of the coefficients of the conversion of the components into code to their theoretical value K i = K 0 .
При выполнении равенства (3) на выходе устройства сравнения 13 формируется сигнал «результат контроля» (РК) в виде логической единицы, характеризующий состояние исправности канала преобразования устройства. При нарушении равенства (3) при отказе опрашиваемого канала преобразования выход устройства сравнения 13 характеризуется состоянием логического нуля, то есть присутствием на выходе устройства сравнения 13 сигнала РК в виде логического нуля. Пример такой ситуации на фиг.2 показан на интервале опроса канала измерения компоненты Bz. В моменты времени t1', t2', t3' появления заднего фронта сигналов «Режим» на входе управления записи (зп) блока управления и регистрации 10 в последний осуществляется запись соответственно кодов NBx, NBy, NBz и результата контроля РК. Задержка окончания импульсов РК, обеспечиваемая задержкой выключения тестов (элементом задержки 11) по окончании сигналов «Режим», в свою очередь обеспечивает надежность записи результатов контроля по заднему фронту сигналов «Режим». Пример иллюстрации состояния исправности устройства, контролируемого в моменты времени t1', t2', t3', показанный на фиг.2, свидетельствует в данном случае об исправности каналов преобразования компонент Вx, By и отказе канала преобразования компоненты Bz. Следовательно, код Bz является искаженным результатом измерения компоненты Bz.When equality (3) is fulfilled, the signal “control result” (RC) is generated at the output of the comparison device 13 in the form of a logical unit characterizing the health condition of the device conversion channel. In case of violation of equality (3) in case of failure of the interrogated conversion channel, the output of the comparison device 13 is characterized by a state of logical zero, that is, the presence of a PK signal in the form of a logical zero at the output of the comparison device 13. An example of such a situation is shown in FIG. 2 in the polling interval of the measurement channel of the component B z . At time instants t 1 ′, t 2 ′, t 3 ′ of the appearance of the trailing edge of the “Mode” signals at the recording control input (cp) of the control and registration unit 10, the last codes N Bx , N By , N Bz and the control result are recorded respectively RK. The delay in the end of pulses of the Republic of Kazakhstan, provided by the delay in turning off the tests (delay element 11) at the end of the “Mode” signals, in turn, ensures the reliability of recording the results of monitoring on the trailing edge of the “Mode” signals. An example of an illustration of the health condition of a device controlled at time t 1 ', t 2 ', t 3 'shown in Fig. 2, in this case, indicates the health of the conversion channels of the components B x , B y and the failure of the conversion channel of the component B z . Therefore, the code B z is a distorted result of the measurement of the component B z .
Таким образом, при условии медленного изменения измеряемого поля производится измерение величин Вi и осуществляется контроль каналов преобразования сравнением реальных значений коэффициентов преобразования с их теоретическим значением.Thus, under the condition of a slow change in the measured field, the values of B i are measured and the conversion channels are controlled by comparing the real values of the conversion coefficients with their theoretical value.
Выбор величины тестового сигнала в устройстве определяется выражениемThe choice of the value of the test signal in the device is determined by the expression
Структура блока управления и регистрации 10 определяется известными способами регистрации данных, а при необходимости обмена данными с внешними устройствами определяется способами реализации интерфейса.The structure of the control and registration unit 10 is determined by known methods of data recording, and if necessary, the exchange of data with external devices is determined by the implementation methods of the interface.
Совмещенное мультиплексирование средств обеспечения режимов работы и контроля, а также простота формирования признака контроля, исключающая необходимость использования цифрового вычислителя, заметно упрощают устройство в целом, повышая надежность работы и обеспечивая при этом полностью автономный контроль с формированием тестового сигнала, адаптивного к измеряемому полю, исключающего тем самым перегрузку каналов преобразования.The combined multiplexing of means for ensuring operating and monitoring modes, as well as the simplicity of forming a control sign, eliminating the need for a digital computer, significantly simplifies the device as a whole, increasing reliability and providing fully autonomous control with the formation of a test signal that is adaptive to the measured field, eliminating most overloaded conversion channels.
Таким образом, данное устройство обладает повышенными простотой, надежностью и автономностью контроля исправности.Thus, this device has increased simplicity, reliability and autonomy of health monitoring.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133910/28A RU2302644C1 (en) | 2005-11-03 | 2005-11-03 | Magnetic field measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005133910/28A RU2302644C1 (en) | 2005-11-03 | 2005-11-03 | Magnetic field measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005133910A RU2005133910A (en) | 2007-05-10 |
| RU2302644C1 true RU2302644C1 (en) | 2007-07-10 |
Family
ID=38107704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005133910/28A RU2302644C1 (en) | 2005-11-03 | 2005-11-03 | Magnetic field measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2302644C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2610938C1 (en) * | 2015-10-26 | 2017-02-17 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Device for magnetic fields measurement |
| RU2686519C1 (en) * | 2018-07-26 | 2019-04-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Digital ferro-probe magnetometer |
| RU2690526C1 (en) * | 2018-06-06 | 2019-06-04 | ООО "НейроСофт" | Method of determining object location and device for its implementation |
| RU213362U1 (en) * | 2021-12-03 | 2022-09-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" | Magnetic field stabilization device |
-
2005
- 2005-11-03 RU RU2005133910/28A patent/RU2302644C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ВЕРБОВЕЦКИЙ А.А. Основы компьютерных технологий & современные ПК, Москва, Алекс, 2002, с.110-112. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2610938C1 (en) * | 2015-10-26 | 2017-02-17 | Акционерное общество "Раменское приборостроительное конструкторское бюро" | Device for magnetic fields measurement |
| RU2690526C1 (en) * | 2018-06-06 | 2019-06-04 | ООО "НейроСофт" | Method of determining object location and device for its implementation |
| RU2686519C1 (en) * | 2018-07-26 | 2019-04-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Digital ferro-probe magnetometer |
| RU213362U1 (en) * | 2021-12-03 | 2022-09-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий" | Magnetic field stabilization device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005133910A (en) | 2007-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2302644C1 (en) | Magnetic field measuring device | |
| Elangovan et al. | A simple digital interface circuit for giant magneto-resistance sensors | |
| RU2124737C1 (en) | Device for measurement of magnetic fields | |
| RU2153682C1 (en) | Ferroprobe magnetometer | |
| RU2619887C1 (en) | Following adc of multi-bit increments | |
| KR20130035454A (en) | Digital phase control in hvdc system | |
| RU2071174C1 (en) | Converter of shaft rotation angle to code | |
| SU1122888A1 (en) | Device for determination of object tilt angle | |
| RU21418U1 (en) | Azimuth converter for inclinometer | |
| SU920594A1 (en) | Digital ferro-probe magnetometer | |
| SU1601745A1 (en) | D.c. amplifier | |
| SU1564671A1 (en) | Device for adaptive compression of information | |
| SU721783A1 (en) | Digital ferroprobe magnetometer | |
| SU1137409A1 (en) | Digital resistance meter | |
| RU2205500C1 (en) | Analog-to-digital converter | |
| SU789845A1 (en) | Active power meter | |
| RU2610938C1 (en) | Device for magnetic fields measurement | |
| SU1406784A1 (en) | Self-correcting ring-type frequency divider | |
| SU731577A1 (en) | Device for pulse-time conversion | |
| SU404081A1 (en) | ||
| SU1215075A1 (en) | Digital meter of magnetic field | |
| SU1307412A2 (en) | Meter of hallъs electromotive force | |
| SU1322161A2 (en) | Device for determining extrema of electric signal | |
| SU1083139A1 (en) | Digital ferroprobe magnetometer having tracking balancing | |
| SU1609987A1 (en) | Azimuth transducer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171104 |