[go: up one dir, main page]

SU930176A1 - Ferro-probe magnetometer - Google Patents

Ferro-probe magnetometer Download PDF

Info

Publication number
SU930176A1
SU930176A1 SU802999939A SU2999939A SU930176A1 SU 930176 A1 SU930176 A1 SU 930176A1 SU 802999939 A SU802999939 A SU 802999939A SU 2999939 A SU2999939 A SU 2999939A SU 930176 A1 SU930176 A1 SU 930176A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
digital
fluxgate
code
measured
vector
Prior art date
Application number
SU802999939A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Иванович Бугай
Юрий Ромуальдович Линко
Григорий Иванович Соборов
Александр Николаевич Схоменко
Светлана Сергеевна Хиврина
Original Assignee
Предприятие П/Я М-5613
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я М-5613 filed Critical Предприятие П/Я М-5613
Priority to SU802999939A priority Critical patent/SU930176A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU930176A1 publication Critical patent/SU930176A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

Изобретение относится к геофизическому приборостроению, а точнее к магнитометрам, предназначенным для измерений компонент и полного вектора напряженности магнитного поля Земли (МПЗ).The invention relates to geophysical instrumentation, and more specifically to magnetometers designed to measure the components and the total vector of the Earth's magnetic field (MPZ).

Известны феррозондовые магнитометры компенсационного типа, содержащее терхкомпонентный феррозондный датчик, устройства выделения и преобразования , элементы цепи обратной связи и регулирующий прибор £l ].Known flux-gage magnetometers of compensation type, comprising a thermocomponent flux-gate sensor, isolation and conversion devices, feedback circuit elements and a control device £ l].

Трехкомпонентные магнитометры позволяют измерять компоненты вектора индукции магнитного поля Земли. В настоящее время эти устройства находят широкое применение в автономных измерительных системах получения информации о составляющих вектора индукции магнитного поля Земли.Three-component magnetometers make it possible to measure the components of the Earth's magnetic field induction vector. Currently, these devices are widely used in autonomous measuring systems for obtaining information about the components of the Earth's magnetic field induction vector.

Недостатками этих устройств являются невозможность обеспечения непрерывной выдачи информации о величине модуля вектора индукции магнитного поля Земли, отсутствие автоматического непрерывного контроля и малая глубина контроля исправности.The disadvantages of these devices are the inability to continuously provide information about the magnitude of the module of the vector of the magnetic field of the Earth’s magnetic field, the lack of automatic continuous monitoring and the small depth of health monitoring.

Известны также устройства, содержащие цифровые, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, в которых осуществляется автоматическая тестовая проверка исправности преобразователей путем передачи через цепь этих последовательно соединенных преобразователей тестового сигнала при отключенном входном измеряемом сигнале [2].Also known are devices containing digital, analog-to-digital and digital-to-analog converters, in which an automatic test of the condition of the converters is carried out by transmitting a test signal through the circuit of these series-connected converters with the input measured signal switched off [2].

Недостатком таких устройств являются прерывание измерения входного сигнала датчика во время контроля, отсутствие контроля неисправности самих датчиков и сравнительно большие аппаратурные затраты на реализацию контроля.The disadvantage of such devices is the interruption of the measurement of the input signal of the sensor during monitoring, the lack of monitoring of the malfunction of the sensors themselves and the relatively large hardware costs of monitoring.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровой феррозондовый магнитометр для измерения трех взаимно перпендикуз 93ου лярнух составляющих вектора напряженности магнитного поля, который имеет три измерительных канала, представляющих собой аналого-цифровые преобразователи следящего последовательного 5 уравновешивания,основными узлами которых являются феррозондовое сравнивающее устройство (ФСУ), устройство управления, представляющее собой цифровой интегратор, выполненный на ре- ю версивном счетчике, и преобразователь кода в постоянный компенсирующий ток. В зависимости от формы выходного сигнала- феррозондовые сравнивающие устройства могут быть с выходом в виде 15 постоянного напряжения.или с частот(ньуи выходом [3].The closest in technical essence to the invention is a digital flux-gate magnetometer for measuring three mutually perpendicular 93ου larnuh components of the magnetic field vector, which has three measuring channels, which are analog-to-digital converters of the sequential 5 balancing, the main nodes of which are a flux-gate comparing device (FSU ), a control device, which is a digital integrator, made on a modem version counter, and converts Code generator in constant compensating current. Depending on the shape of the output signal, flux-gate comparing devices can be with an output in the form of 15 constant voltage. Or with frequencies ( with an output [3].

Каждый канал измерения работает следующим образом.Each measurement channel works as follows.

При наличии разности между из- 20 меряемым и компенсирующим магнитными полями на выхбде феррозондового сравнивающего устройства появляется вели-, . чина рассогласования, которая цифровым интегратором.преобразуется в код. 25 Преобразователь кода в ток, управляемый цифровым интегратором,, формирует постоянный ток, пропорциональный коду, подаваемый в компенсационную обмотку феррозондового сравнивающего 3 устройства и создающий там поле компенсации .In the presence of a difference between the measured and compensating magnetic fields, a large, appears on the exit of the flux-gate comparing device. mismatch, which is a digital integrator. converted to code. 25 A code-to-current converter controlled by a digital integrator generates a direct current proportional to the code supplied to the compensation winding of the flux-gate comparing 3 devices and creating a compensation field there.

В момент полной компенсации измеряемого поля компенсирующим код цифрового интегратора равен величине компоненты вектора напряжённости магнитного поля. Код цифрового интегратора поступает на регистрирующее устройство. Цифровой магнитометр сле,дящего уравновешивания имеет высокие . метрологические характеристики.At the time of complete compensation of the measured field by the compensating code of the digital integrator is equal to the magnitude of the components of the vector of the magnetic field strength. The digital integrator code is sent to the recording device. A digital magnetometer for tracking and balancing is high. metrological characteristics.

Однако недостатками известного устройства являются отсутствие непрерывной выдачи информации о самой величине модуля вектора напряженности магнитного поля Земли, отсутствие автоматического непрерывного контроля и малая глубина контроля неисправности. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерений.However, the disadvantages of the known device are the lack of continuous output of information about the magnitude of the magnitude of the vector of the magnetic field of the Earth, the lack of automatic continuous monitoring and a small depth of control of the malfunction. The purpose of the invention is to improve the accuracy and speed of measurements.

Поставленная цель достигается тем, ' что в феррозондовый магнитометр, содержащий три измерительных канала, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных феррозондового сравнивающего блока с феррозондовым датчиком, цифрового интегратора и преобразователя кода в постоянный ток, выход которого подключен к 6 4 компенсационной обмотке датчика феррозондового сравнивающего блока, дополнительно введены цифровой вычисли тель, управляемый преобразователь ко да в ток, а в каждый датчик феррозондового сравнивающего блока введена контрольная обмотка, причем выходы цифровых интеграторов подключены ко входам цифрового вычислителя, выход которого подключен ко входу управляемого преобразователя кода в ток, первый, второй и третий выходы которого подключены, соответственно к контрольным обмоткам первого, второго и третьего феррозондовых сравнивающих блоков .The goal is achieved by the fact 'that fluxgate magnetometer comprising three measuring channels, each of which is designed as a series-connected fluxgate comparator block with a fluxgate sensor, a digital integrator and the code transmitter into direct current, whose output is connected to June 4 compensating winding sensor fluxgate of the comparator unit; additionally, a digital calculator, a controlled code to current converter, are introduced, and a sensor of the fluxgate comparator unit is introduced into each sensor a control winding, and the outputs of digital integrators are connected to the inputs of a digital computer, the output of which is connected to the input of a controlled code-to-current converter, the first, second, and third outputs of which are connected, respectively, to the control windings of the first, second, and third flux-gate comparison blocks.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого феррозондового магнитометра.The drawing shows a structural diagram of the proposed flux-gate magnetometer.

Феррозондовый магнитометр состоит из трех измерительных каналов 1, 2 и 3, каждый из которых содержит последовательно включенные феррозондовый |сравнивающий блок 4 с контрольной обмоткой 5 феррозондового датчика,цифровой интегратор 6 и преобразователь 7· Выходы цифровых интеграторов 6 подключены ко входу цифрового вычислителя 8, выход которого подключен ко входу управляемого преобразователя 9 кода в ток. Три выхода управляемого преобразователя 9 кода в ток подключены к контрольным обмоткам 5 феррозондового датчика каждого .из каналов 1, 2 и 3.A flux-gate magnetometer consists of three measuring channels 1, 2, and 3, each of which contains a series-connected flux-gate | comparing unit 4 with a control winding 5 of the flux-gate sensor, a digital integrator 6 and a transducer 7 · The outputs of the digital integrators 6 are connected to the input of the digital computer 8, the output which is connected to the input of the managed Converter 9 code into current. Three outputs of the controlled code-to-current converter 9 are connected to the control windings 5 of the flux-gate sensor of each of channels 1, 2, and 3.

Устройство работает в следующих двух режимах: в основном или рабочем и в режиме контроля.The device operates in the following two modes: mainly or in operation and in control mode.

В рабочем режиме осуществляется измерение модуля вектора напряженности магнитного поля Земли.In the operating mode, the magnitude of the Earth's magnetic field vector is measured.

Каждая компонента вектора измеряется соответствующим измерительным каналом 1, 2, 3 (ί = 1,2, 3 обознач чает номер канала) путем преобразования цифровым интегратором разности между измеряемым и компенсирующим магнитными полями на выходе феррозондового сравнивающего устройства в виде величины рассогласования в код.Each component of the vector is measured by the corresponding measuring channel 1, 2, 3 (1,2 = 1,2, 3 denotes the channel number) by converting by the digital integrator the difference between the measured and compensating magnetic fields at the output of the fluxgate comparing device in the form of a mismatch in the code.

В зависимости от типа выбранного феррозондового сравнивающего устройства величина рассогласования может быть в виде частоты повторения импульсов или в виде постоянного напряжения. 3 первом случае интегрирование величины рассогласования осуществляется путем подсчета импульсов на реверсивном счетчике цифрового интегратора 6, во втором случае в цифровом интеграторе 6 осуществляется’ предварительное преобразование выходного .аналогового сигнала феррозондового сравнивающего блока 4 в частотно-импульсную форму.Depending on the type of the selected flux-gate comparing device, the mismatch can be in the form of a pulse repetition rate or in the form of a constant voltage. In the first case, the integration of the mismatch value is carried out by counting pulses on the reversible counter of the digital integrator 6, in the second case, the digital integrator 6 carries out a preliminary conversion of the output analog signal of the flux-gate comparing unit 4 into a pulse-frequency form.

В момент полной компенсации измеряемого поля компенсирующим (т.е. в .момент равенства их абсолютных величин) , код Ν^ с цифрового интегратора 6 пропорционален величине соответствующей компоненты вектора напряженности МПЗ.At the time of complete compensation of the measured field by compensating (i.e., at the time of equality of their absolute values), the code Ν ^ from the digital integrator 6 is proportional to the value of the corresponding component of the MPZ tension vector.

В цифровом вычислителе 8 определяется код величины модуля вектора напряженности МПЗ путем вычисления следующей зависимостиIn the digital computer 8, the code of the magnitude of the vector module of the stress vector MPZ is determined by calculating the following dependence

N = -/n* + N* + N*.N = - / n * + N * + N *.

где Nd = К4Н„, Ηχ= ΚχΗζ, Ν%= К^Н,- коды компонент вектора МПЗ;where N d = К 4 Н „, Η χ = Κ χ Η ζ , Ν % = К ^ Н, are the codes of the components of the MPZ vector;

К4, К^, Кэ- коэффициенты преобразования компонент вектора МПЗ.To 4 , K ^, To e - the conversion coefficients of the components of the vector MPZ.

Благодаря высокой скорости вычислительного процесса, обеспечиваемого цифровым вычислителем 8, осуществляется непрерывный процесс измерения модуля вектора МПЗ и выдача результата потребителям;.Due to the high speed of the computing process provided by the digital computer 8, a continuous process of measuring the module of the vector MPZ and the delivery of the result to consumers ;.

Контроль исправности устройства заключается в периодической проверке величин коэффициентов К^, К^, К^так /как отказ любого входящего узла измерительного канала 1, 2, 3 вызывает изменение величины соответствующего коэффициента передачи.Monitoring the health of the device consists in periodically checking the values of the coefficients K ^, K ^, K ^ since / as a failure of any incoming node of the measuring channel 1, 2, 3 causes a change in the value of the corresponding transmission coefficient.

Контроль устройства осуществляется следующим образом.The control device is as follows.

В цифровом вычислителе 8 формируются тестовые эталонные сигналы в виде знакопеременных кодов ±Ν 0,1, ±Ν 0,2,+· N 0,3, подаваемые через управляемый преобразователь 9 кода' в ток соответственно в обмотки 5 феррозондовых сравнивающих блоков 4. За полный период (такт) контроля каждого измерительного канала 1, 2, 3 подача тестовых сигналов осуществляется два раза.In digital computer 8, test reference signals are generated in the form of alternating codes ± Ν 0.1, ± Ν 0.2, + · N 0.3, supplied through a controlled code converter 9 to current, respectively, to the windings of 5 flux-gate comparing units 4. For the full period (cycle) of control of each measuring channel 1, 2, 3, the supply of test signals is carried out twice.

В течение первого полупериода подается, например, положительный тестовый сигнал (+Nq|1') , во втором полупериоде - отрицательной полярности (—Νβΐ). При этом в соответствующей контрольной обмотке 5 датчика ферро- , зондового сравнивающего блока 4 наводится магнитное поле в зависимости от полярности измеряемой компоненты поля, в одном полупериоде совпадающее по знаку с измеряемым, а в другом противоположное по знаку. В том и другом случаях происходит алгебраическое суммирование измеряемого поля, компенсирующего и поля, наводимого эталонным тестовым сигналом. В момент полной компенсации измеряемого и тестового магнитных полей полем компенсационной обмотки в обоих полупериодах контрольного такта происходит запись в цифровой вычислитель 8 величин Ν^· и Nj' соответствующего им измерительного канала. Результаты измере-. ний Nj и Ν’·, соответствующие первому и второму полупериодам контрольного такта, можно представить в следующем видеDuring the first half-cycle, for example, a positive test signal ( + Nq | 1 ') is supplied, in the second half-cycle, a negative polarity (—Νβΐ). In this case, in the corresponding control winding 5 of the sensor of the ferro- probe comparison unit 4, a magnetic field is induced depending on the polarity of the measured field component, which coincides in sign with the measured half-wave in the half-period and opposite in sign. In both cases, an algebraic summation of the measured field, the compensating field, and the field induced by the reference test signal occurs. At the moment of complete compensation of the measured and test magnetic fields by the field of the compensation winding, in both half periods of the control cycle, 8 values Ν ^ · and Nj 'of the corresponding measuring channel are recorded in the digital computer. Measurement Results. Nj and Ν '·, corresponding to the first and second half-periods of the control cycle, can be represented as follows

-к ·Ν n KT ЛО5МЛ 0,1 + Νο,·ί' Ν-Γκΐ Кηκτ К 06Mj N t No,i’ K-ί Кηκτ ооM.i o,i M %·*iίКπκτ ^οεΜϊ^ο,-t результаты преобразования тестовых сигналов соответствующего им измерительного канала в первом и втором соответственно полупериоде контрольного такта; KfjKT “ коэффициент преобразования управляемого преобразователя 9 кода в ток;.-k · Ν n KT Л О5МЛ 0,1 + Ν ο, · ί 'Ν-Γ κ ΐ К ηκτ К 06M j N t N o, i' K-ί Кηκτ оо.M.io, i M % * * iίКπκτ ^ οεΜϊ ^ ο, -t the results of the conversion of test signals of the corresponding measuring channel in the first and second, respectively, half-period of the control clock; Kfj KT “conversion coefficient of the managed code converter 9 into current ;.

^ΟίΓΜ-ΐ ~ коэффициент преобразования тока в напряженность магнитного поля контрольной обмотки 5 соответствующего ей измерительного канала 1,2, 3 (эта величина практически одинакова и постоянна во всех контрольных обмотках). Путем суммирования и вычитания величин Nj и NJ* в цифровом вычислитеО Ί 1 ле о осуществляется разделение измеряемой и, контрольной величйн N1 откуда^ ΟίΓΜ-ΐ ~ coefficient of conversion of current into magnetic field strength of the control winding 5 of the corresponding measuring channel 1,2, 3 (this value is almost the same and constant in all control windings). By summing and subtracting the quantities Nj and NJ * in a digital calculator, О Ί 1 le о, the measured and control quantities N 1 are separated

-n;-n;

гКПКТ KO6NM‘ N0/4· iK PCT K O6NM 'N 0/4 *

Таким образом, при условии медленного изменения измеряемого поля (что выполнимо в реальных условиях) одновременно проводится измерение величины и осуществляется контроль каналов измерения путем сравнения кодовThus, under the condition of a slow change in the measured field (which is feasible in real conditions), the quantity is measured at the same time and the measurement channels are controlled by comparing the codes

N0_j и No,-i иличто то же самое» пу тем сравнения измеренных значений коэффициентов преобразования К4 измерительных каналов 1,2, 3 с теоретическим значением, хранимом в цифровом вычислителе._J 0 N and N o, -i or "equivalently" the PU comparing the measured values of the transform coefficients K 4 measurement channels 1,2 and 3 with the theoretical values stored in the digital computer.

В данном устройстве контроль измерительных каналов 1, 2, 3 можно проводить как путем последовательной, так и путем одновременной подачи тестовых сигналов во все контрольные обмотки 5 фазосдвигающих сравнивающих блоков 4.In this device, the control of the measuring channels 1, 2, 3 can be carried out both sequentially and by simultaneously supplying test signals to all control windings 5 of the phase-shifting comparison blocks 4.

,Кроме того, имеется возможность выбора (программным способом)' в πρόцессе работы оптимального значения величин тестовых сигналов в зависимости от текущего значения измеряемой величины МПЗ, при этом величины тесг товых сигналов должны удовлетворять следующему требованию No,i * N АЛОКС ~ Ν·ί ’ где N.. - код предельно допустимогоIn addition, it is possible to select (programmatically) 'in the πρ process of operation the optimal value of the values of test signals depending on the current value of the measured value of the MSS, while the values of test signals must satisfy the following requirement N o, i * N ALOX ~ Ν · ί 'where N .. is the maximum permissible code

ЛАС Kv w значения измеряемой величины МПЗ.LAS Kv w the measured value of the MPZ.

Математическая задача, включающая операции вычисления вектора МПЗ, приема и выдачи информации, формирования тестовых кодов и измерение коэффициентов преобразования каналов выполнима любым вычислителем, выполненным по стандартной структуре, включающей устройства ввода-вывода, арифметикологическое, запоминающее и устройство управления.The mathematical problem, including the operations of computing the vector of MPZ, receiving and issuing information, generating test codes and measuring the conversion coefficients of the channels is feasible by any calculator made according to the standard structure, including input-output devices, arithmetic, memory, and control device.

Кроме того, возможен вариант использования специализированного микропроцессора, выполненного на наборе стандартных микросборок.In addition, it is possible to use a specialized microprocessor based on a set of standard microassemblies.

Для выполнения предназначенных функций управляемый преобразователь 9 кода в ток содержит стандартный преобразователь кода в ток и коммутатор каналов.To perform the intended functions, the managed code-to-current converter 9 comprises a standard code-to-current converter and a channel switch.

Возможность автоматического измерения коэффициентов преобразования каналов 1, 2, Зв свою очередь обеспечивает возможность автоматизации процесса регулировки в нормальных климатических условиях, что значительно может повысить производитель930176 8 ность работы при серийном выпуске изделий, содержащих эти устройства,и производительность регламентных работ .The ability to automatically measure the conversion coefficients of channels 1, 2, Sv, in turn, provides the ability to automate the adjustment process in normal climatic conditions, which can significantly increase the productivity of the serial production of products containing these devices and the performance of routine maintenance.

Математические возможности цифрового вычислителя позволяют также обеспечить автоматическую коррекцию коэффициентов преобразования путем фррмирования корректирующих поправок 10 вносимых в процессе вычисления модуля вектора напряженности МПЗ.The mathematical capabilities of the digital computer can also provide automatic correction of conversion coefficients by framing corrective corrections 10 introduced in the process of calculating the module of the stress vector MPZ.

Claims (1)

Изобретение относитс  к геофизическому приборостроению, а точнее к магнитометрам, предназначенным дл  измерений компонент и полного вектора напр женности магнитного пол  Земли (МПЗ). Известны феррозондовые магнитомет ры компенсационного типа, содержащее терхкомпонентный феррозондный датчик устройства выделени  и преобразовани  , элементы цепи обратной св зи и регулирующий прибор { J. Трехкомпонентные магнитометры позвол ют измер ть компоненты вектора индукции магнитного пол  Земли. В насто щее врем  эти устройства наход т широкое применение в автономных измерительных системах получени  информации о составл ющих вектора индукции магнитного пол  Земли. Недостатками этих устройств  вл ютс  невозможность обеспечени  непре рывной выдачи информации о величине модул  вектора индукции магнитного ПОЛЯ Земли, отсутствие автоматического непрерывного контрол  и мала  глубина контрол  исправности. Известны также устройства, содержащие цифровые, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, в которых осуществл етс  автоматическа  тестова  проверка исправности преобразователей путем передачи через цепь этих последовательно соединенных преобразователей тестового сигнала при отключенном входном измер емом сигнале 2j. Недостатком таких устройств  вл ютс  прерывание измерени  входного сигнала датчика во врем  контрол , отсутствие контрол  неисправности самих датчиков и сравнительно большие аппаратурные затраты на реализацию контрол . Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  цифровой феррозондовый магнитометр дл  измерени  трех взаимно перпендикул рнух составл ющих вектора напр женности магнитного пол , который имеет три измерительных канала, представл ющих собой аналого-цифровые преобразователи след щего последовательного уравновешивани ,основными узлами которых  вл ютс  феррозондовое сравнивающее устройство (ФСУ), устройство управлени , представл ющее собой цифровой интегратор, выполненный на реверсивном счетчике, и преобразователь кода в посто нный компенсирующий ток. В зависимости от формы выхоженного сигнала феррозондовые сравнивающие устройства могут быть с выходом в виде посто нного напр жени .или с частот ,ньуи выходом . Каждый канал измерени  работает следующим образом. При наличии разности между измер емым и компенсирующим магнитными пол ми на выхЬде феррозондового сравнивающего устройства по вл етс  величина рассогласовани , котора  цифровым интегратором.преобразуетс  в код. Преобразователь кода в ток, управл емый цифровым интегратором,, формирует посто нный ток, пропорциональный коду , подаваемый в компенсационную-обмотку феррозондового сравнивающего устройства и создающий там поле компенсации . . В момент полной компенсации измер емого пол  компенсирующим код цифрового интегратора равен величине компоненты вектора напр жённости магнитного пол . Код цифрового ратора поступает на регистрирующее устройство. Цифровой магнитометр сле. д щего уравновешивани  имеет высокие метрологические характеристики. Однако недостатками-известного устройства  вл ютс  отсутствие непре рывной выдачи информации о самой вел чине модул  вектора напр женности ма нитного пол  Земли, отсутствие автом тического непрерывного контрол  и ма ла  глубина контрол  неисправности. Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  измерений. Поставленна  цель достигаетс  тем что в феррозондовый магнитометр, содержащий три измерительных канала, каждый из которых выполнен в виде по ледовательно соединенных феррозондового сравнивающего блока с феррозондовым датчиком, цифрового интегратора и преобразовател  кода в посто нный ток, выход которого подключен к компенсационной обмотке датчика феррозондового сравнивающего блока, дополнительно введены цифровой вычисли тель, управл емый преобразователь ко да в ток, а в каждый датчик феррозондового сравнивающего блока введена контрольна  обмотка, причем выходы цифровых интеграторов подключены ко входам цифрового вычислител , выход которого подключен ко входу управл емого преобразовател  кода в ток, первый , второй и третий выходы которого подключены, соответственно к контрольным обмоткам первого, второго и третьего феррозондовых сравнивающих блоков . На чертеже показана структурна  схема предлагаемого феррозондового магнитометра. феррозондовый магнитометр состоит из трех измерительных каналов 1, 2 и 3, каждый из которых содержит последовательно включенные феррозондовый 1сравнивающий блок с контрольной обмоткой 5 феррозондового датчика,цифровой интегратор 6 и преобразователь 7. Выходы цифровых интеграторов 6 подключены ко входу цифрового вычислител  8, выход которого подключен ко вхоДУ управл емого преобразовател  9 кода в ток. Три выхода управл емого преобразовател  9 кода в ток подключены к контрольным обмоткам 5 феррозондового датчика каждого .из каналов 1, 2 и 3. Устройство работает в следующих двух режимах: в основном или рабочем и в режиме контрол . В рабочем режиме осуществл етс  измерение модул  вектора, напр женности магнитного пол  Земли. Кажда  компонента Н вектора измер етс  соответствующим измерительным каналом 1, 2, 3 (5 1)2, 3 обознач чает номер канала) путем преобразовани  цифровым интегратором разности между измер емым и компенсирующим магнитными пол ми на выходе феррозондового сравнивающего устройства в виде величины рассогласовани  в код. В зависимости от типа выбранного феррозондового сравнивающего устройства величина рассогласовани  может быть в виде частоты повторени  импульсов или в виде посто нного напр жени . 3 первом случае интегрирование величины рассогласовани  осуществл етс  путем подсч.ета импульсов на реверсивном счетчике цифрового 5 интегратора 6, во втором случае в цифровом интеграторе 6 осуществл етс  предварительное преобразование выходного ..аналогового сигнала феррозондового сравнивающего блока k в частотно-импульсную форму. В момент полной компенсации измер емого пол  компенсирующим (т.е. в .момент равенства их абсолютных величин ) , код N с цифрового интегратора 6 пропорционален величине соответствующей компоненты вектора напр женности МПЗ. В цифровом вычислителе 8 определ  етс  код величины модул  вектора напр женности МПЗ путем вычислени  сле дующей зависимости н .7 , 1 где N , Н . N K.H,- ко ды компонент вектора МПЗ; К , К, коэффициенты преобра зовани  компонент вектора МПЗ. Благодар  высокой скорости вычислительного процесса, обеспечиваемого цифровым вычислителем 8, осуществл етс  непрерывный процесс измерени  модул  вектора МПЗ и выдача результа та потребител м1 Контроль исправности устройства з ключаетс  в периодической проверке величин коэффициентов К, К-, К« так /как отказ любого вход щего узла изме рительного канала 1,2, 3 вызывает изменение величины соответствующего коэффициента передачи. Контроль устройства осуществл етс следующим образом. В цифровом вычислителе 8 формируютс  тестовые эталонные сигналы в виде знакопеременных кодов tN 0,1, ±N 0,2,i:N 0,3, подаваемые через управл емый преобразователь 9 кода в ток соответственно в обмотки 5 ферро зондовых сравнивающих блоков . За полный период (такт) контрол  каждого измерительного канала 1, 2, 3 подача тестовых сигналов осуществл етс  два раза. В течение первого полупериода подаетс , например, положительный тесто вый сигнал (NO.,) , во втором полупериоде - отрицательной пол рности (,I) При этом в соответствующей контрольной обмотке 5 датчика феррозондового сравнивающего блока наводитс  магнитное поле в зависимости от пол рности измер емой компоненты пол , в одном полупериоде совпадающее 66 по знаку с измер емым, а в другом противоположное по знаку, В том и другом случа х происходит алгебраическое суммирование измер емого пол , компенсирующего и пол , наводимого эталонным тестовым сигналом. В момент полной компенсации измер емого и тестового магнитных полей полем компенсационной обмотки в обоих полупериодах контрольного такта происходит запись в цифровой вычислитель 8 величин и соответствующего им измерительного канала. Результаты измере-. НИИ и N, соответствующие первому и второму полупериодам контрольного такта, можно представить в следующем виде ,,K,-Ko5.iNo : N; Ni NoH-N -NK,K ПКТ ОбГАЛ 0,1, ,,.,1 м NO ---К -XПКТ результаты преобразовани  тестовых сигналов соответствующего им измерительного канала в первом и втором соответственно полупериоде контрольного такта; {1КТ коэффициент преобразовани  управл емого преобразовател  9 кода в ток;, oSTM-j коэффициент преобразовани  тока в напр женность магнитного пол  контрольной обмотки 5 соответствующего ей измерительного канала 1, 2, 3 (эта величина практически одинакова и посто нна во всех контрольных обмотках), Путем суммировани  и вычитани  величин N и N в цифровом вычислителе 8 осуществл етс  разделение измер емой к контрольной величин . N.--N; - J/ .V f Vl i niaoBM 0,11 ткуда i IK ПКТ OBNM-NO, Таким образом, при условии медленого изменени  измер емого пол  (что ыполнимо в реальных услови х) одноременно проводитс  измерение величиы Н и осуществл етс  контроль канаов измерени  путем сравнени  кодов и или, что то же самое, пу тем сравнени  измеренных значении коэффициентов преобразовани  К измерительных каналов 1,2, 3 с теоретическим значением, хранимом в цифровом вычислителе. В данном устройстве контроль измерительных каналов 1, 2, 3 можно проводить как путем последовательной, Tcik и путем одновременной подачи тестовых сигналов во все контрольные обмотки 5 фазосдвигающих сравнивающих блоков 4, ,Кроме того, имеетс  возможность выбора (программным способом) в прбцессе работы оптимального значени  величин тестовых сигналов в зависимости от текущего значени  измер емой величины МПЗ, при этом величины тес-г товых сигналов должны удовлетвор ть следующему требованию - N «кc-N, /VVQKC- °f предельно допустимого значени  измер емой величины МПЗ. Математическа  задача, включающа  операции вычислени  вектора МПЗ, при ма и выдачи информации, формировани  тестовых кодов и измерение коэффициентов преобразовани  каналов выпол нима любым вычислителем, выполненным по стандартной структуре, включающей устройства ввода-вывода, арифметикологическое , запоминающее и устройство управлени . Кроме того, возможен использовани  специализированного микр процессора, выполненного н.а наборе стандартных микросборок. Дл  выполнени  предназначенных функций управл емый преобразователь S кода в ток содержит стандартный преобразователь кода в ток и коммута тор каналов. Возможность автоматического измерени  коэффициентов преобразовани  К каналов 1, 2, 3 в свою очередь обеспечивает возможность автоматизации процесса регулировки в нормальны климатических услови х, что значительно может повысить производитель68 ность работы при серийном выпуске изделий, содержащих эти устройства,и производительность регламентных работ . Математические возможности цифрового вычислител  позвол ют также обеспечить автоматическую коррекцию -коэффициентов преобразовани  путем фд,{эмировани  корректирующих поправок, вносимых в процессе вычислени  модул  вектора напр женности МПЗ. Формула изобретени  Феррозондовый.магнитометр, содержащий три измерительных канала, каждый из которых выполнен в виде последовательно соединенных феррозОндового сравнивающего блока с феррозондовым датчиком, цифрового интегратора и преобразовател  кода в посто нный ток, выход которого подключен к компенсационной обмотке датчика феррозондового сравнивающего блока, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  измерений, дополнительно введены цифровой вычислитель, управл емый преобразователь кода в ток, а в каждый датчик феррозондового сравнивающего блока введена контрольна  обмотка , причем выходы цифровых интеграторов подключены ко входам цифрового вычислител , выход которого подключен ко входу управл емого преобразовател  кода в ток, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к контрольным обмоткам первого, второго и третьего феррозондовых сравнивающих блоков. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Логачев А.А. и др. Магниторазведка . Л., Недра, 1979, с. 79-852 .Авторское свидетельство СССР ff , кл. G Об F З/О, 1977. 3.Семенов Н.М., Яковлев Н.И. Цифровые феррозондовые магнитометры. Л., Энерги , 1978, с. 130-136.The invention relates to geophysical instrumentation, and more specifically to magnetometers, designed to measure the components and the full vector of the magnetic field of the Earth (EMF). Compensated type fluxgate magnetometers are known, containing a three component flux sensor of the extraction and conversion device, feedback circuit elements and a regulating device {J. A three component magnetometer allows measuring the components of the induction vector of the Earth’s magnetic field. At present, these devices are widely used in autonomous measuring systems for obtaining information about the components of the induction vector of the Earth's magnetic field. The disadvantages of these devices are the impossibility of ensuring the continuous output of information about the magnitude of the module of the induction vector of the magnetic FIELD of the Earth, the lack of automatic continuous monitoring and the small depth of health checks. Devices are also known that contain digital, analog-digital and digital-analog converters, in which an automatic test verifies the health of the converters by transmitting through the circuit of these series-connected converters of the test signal when the input measured signal 2j is turned off. The disadvantage of such devices is the interruption of the measurement of the input signal of the sensor during monitoring, the lack of monitoring of the malfunction of the sensors themselves and the relatively large hardware costs for implementing the monitoring. The closest to the technical essence of the invention is a digital fluxgate magnetometer for measuring three mutually perpendicular phono components of the magnetic field strength vector, which has three measuring channels, which are serial-to-analog converters of sequential balancing, which are the fluxgate a comparison device (FSU), a control device, which is a digital integrator, performed on a reversible counter, and a conversion Code to constant DC current. Depending on the shape of the leaked out signal, fluxgate comparing devices can be with a constant voltage output or a frequency, nyui output. Each measurement channel operates as follows. If there is a difference between the measured and compensating magnetic fields at the exit of the fluxgate comparing device, an error value appears, which is converted by the digital integrator into a code. A code-to-current converter, controlled by a digital integrator, generates a direct current proportional to the code supplied to the compensation winding of the flux-gate comparison device and creates a compensation field there. . At the moment of complete compensation of the measured field, the compensating code of the digital integrator is equal to the magnitude of the component of the magnetic field strength vector. The code of the digital rator is fed to the recording device. Digital magnetometer after. This equilibration has high metrological characteristics. However, the disadvantages of the known device are the lack of continuous output of information about the very power of the module of the intensity vector of the earth mantle, the lack of automatic continuous monitoring and the minimum depth of fault monitoring. The purpose of the invention is to improve the accuracy and speed of measurements. The goal is achieved by the fact that a flux-gate magnetometer containing three measuring channels, each of which is made in a series of fluxgate comparing unit with fluxgate probe, is successively connected to a digital integrator and a DC-to-current converter, the output of which is connected to the compensation winding of the fluxgate comparing probe unit , a digital calculator controlled by a converter to current is additionally introduced, and a sensor of the fluxgate comparing unit is inserted into each sensor the control winding, and the outputs of digital integrators are connected to the inputs of the digital calculator, the output of which is connected to the input of the controlled code-to-current converter, the first, second and third outputs of which are connected, respectively, to the control windings of the first, second and third ferrosound comparing blocks. The drawing shows a structural diagram of the proposed fluxgate magnetometer. The fluxgate magnetometer consists of three measuring channels 1, 2 and 3, each of which contains a series-connected fluxgate 1Comparative unit with a control winding 5 of the fluxgate sensor, a digital integrator 6 and a converter 7. The outputs of the digital integrators 6 are connected to the input of the digital calculator 8, the output of which is connected To enter the controlled converter 9 code to current. Three outputs of the controlled converter 9 code into current are connected to the control windings 5 of the fluxgate sensor of each of channels 1, 2 and 3. The device operates in the following two modes: mainly or working and in the control mode. In the operating mode, the modulus of the vector, the intensity of the Earth’s magnetic field, is measured. Each component H of the vector is measured by the corresponding measuring channel 1, 2, 3 (5 1) 2, 3 denotes the channel number) by converting the difference between the measured and compensating magnetic fields at the output of the fluxgate comparing device by the digital integrator into the code . Depending on the type of fluxgate comparing device chosen, the magnitude of the error may be in the form of a pulse repetition rate or in the form of a constant voltage. 3 of the first case, the integration of the error value is performed by counting pulses on a reversible counter of digital 5 integrator 6, in the second case, digital integrator 6 preliminarily converts the output .. analog signal of the fluxgate comparing block k to the frequency-pulse form. At the moment of complete compensation of the measured field compensating (i.e., at the moment of equality of their absolute values), the N code from the digital integrator 6 is proportional to the value of the corresponding component of the EMF intensity vector. In the digital calculator 8, the code of the magnitude of the magnitude vector of the EMF is determined by calculating the following relationship N. 7, 1 where N, Н. N K.H, is the code of the components of the vector of the EMF; K, K, coefficients of transformation of the components of the vector EMF. Due to the high speed of the computational process provided by the digital calculator 8, a continuous process of measuring the module of the EMF vector is performed and the result of the user m1 is output. The health of the device is monitored to periodically check the values of the coefficients K, K-, K "so / as any incoming node fails measuring channels 1,2, 3 causes a change in the value of the corresponding transmission coefficient. The device is monitored as follows. In the digital calculator 8, test reference signals are formed in the form of alternating codes tN 0.1, ± N 0.2, i: N 0.3, fed through a controlled code converter 9 to the current, respectively, into the windings 5 of the ferro probe comparison units. For the full period (cycle) of control of each measuring channel 1, 2, 3, the test signals are applied twice. During the first half-period, for example, a positive test signal (NO.,) Is given, in the second half-period - a negative polarity (, I). In this case, a magnetic field is induced in the corresponding control winding 5 of the probe of the fluxgate comparing unit. the components of the floor, in one half-period coinciding 66 in sign with the measured one, and in the other opposite in sign, In either case, an algebraic summation of the measured floor takes place, compensating for and the field induced by the benchmark test th signal. At the moment of complete compensation of the measured and test magnetic fields by the field of the compensation winding, in both half-periods of the control cycle, 8 values and the corresponding measuring channel are written to the digital calculator. Results measured. Scientific research institutes and N, corresponding to the first and second half-periods of the control cycle, can be represented as follows, K, -Ko5.iNo: N; Ni NoH-N -NK, K FCT OBGAL 0.1, ,,., 1 m NO --- K -XCTT results of the conversion of test signals of the corresponding measuring channel in the first and second half-period of the control cycle, respectively; {1КТ the conversion ratio of the controlled converter 9 of the code into the current ;, oSTM-j the conversion coefficient of the current into the magnetic field strength of the control winding 5 of the corresponding measuring channel 1, 2, 3 (this value is almost the same and constant in all control windings), By summing and subtracting the values of N and N in the digital calculator 8, the measured values are compared to the reference values. N .-- N; - J / .V f Vl i niaoBM 0.11 tkuda i IK PKT OBNM-NO. Thus, under the condition of a slow change of the measured field (which is real in real conditions), the magnitude of the H is measured simultaneously and comparing codes and or, which is the same, by comparing the measured value of the conversion factors K measuring channels 1,2, 3 with the theoretical value stored in the digital calculator. In this device, the monitoring of measuring channels 1, 2, 3 can be carried out both by sequential, Tcik and by simultaneously feeding test signals to all control windings of 5 phase-shifting comparison units 4,. In addition, there is a choice (programmatically) in the process of working the optimal value values of test signals depending on the current value of the measured value of the EMF, while the values of test signals should satisfy the following requirement - N "cc-N, / VVQKC- ° f of the maximum permissible value of The estimated value of the MPZ. The mathematical task, including the operations of calculating the EMF vector, with the mapping and issuing of information, generating test codes and measuring channel conversion factors, is performed by any calculator, performed according to the standard structure, including input / output devices, arithmetic, memory and control device. In addition, it is possible to use a specialized mic processor made on a set of standard microassemblies. To perform the intended functions, the controlled S-to-current converter contains a standard code-to-current converter and a channel switch. The ability to automatically measure conversion factors K for channels 1, 2, 3, in turn, makes it possible to automate the adjustment process under normal climatic conditions, which can significantly increase the productivity of the mass production of products containing these devices and the performance of routine maintenance. The mathematical capabilities of the digital calculator also allow for the automatic correction of the conversion coefficients by FD, {emitting corrective corrections made in the process of calculating the magnitude modulus of the EMF. Claims of Invention A fluxgate magnetometer containing three measuring channels, each of which is made in the form of a series-connected ferrozindovogo comparing unit with a fluxgate sensor, digital integrator and converter of a code into direct current, the output of which is connected to the compensation winding of the gauge of the fluxgate comparing unit, is different that, in order to increase the accuracy and speed of measurements, a digital calculator controlled by a code-to-current converter was additionally introduced, and Each sensor of the fluxgate comparing unit is inserted into the control winding, and the outputs of digital integrators are connected to the inputs of a digital calculator, the output of which is connected to the input of a controlled code-to-current converter, the first, second and third outputs of which are connected respectively to the control windings of the first, second and third ferrosound comparing blocks. Sources of information taken into account during the examination 1.Logachev A.A. and others. Magnetic exploration. L., Nedra, 1979, p. 79-852. USSR author's certificate ff, cl. G About F Z / O, 1977. 3. Semenov N.M., Yakovlev N.I. Digital fluxgate magnetometers. L., Energie, 1978, p. 130-136. ОABOUT GIHGIH K f-CZIFK f-CZIF -ни:- ni: ч:h: vvvvvvvv
SU802999939A 1980-11-03 1980-11-03 Ferro-probe magnetometer SU930176A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802999939A SU930176A1 (en) 1980-11-03 1980-11-03 Ferro-probe magnetometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802999939A SU930176A1 (en) 1980-11-03 1980-11-03 Ferro-probe magnetometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU930176A1 true SU930176A1 (en) 1982-05-23

Family

ID=20924446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802999939A SU930176A1 (en) 1980-11-03 1980-11-03 Ferro-probe magnetometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU930176A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2408508C1 (en) * 2009-11-02 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of determining spacecraft three-axis orientation
RU2408507C1 (en) * 2009-11-02 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of detecting magnetic interference in spacecraft in flight
RU2624597C1 (en) * 2016-01-22 2017-07-04 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) Method of measuring components and full vector of geomagnetic field stress
RU2723154C1 (en) * 2019-09-16 2020-06-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Method of production control of ferroprobe conversion characteristic
RU2723153C1 (en) * 2019-09-17 2020-06-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Method of controlling magnetic field conversion characteristic by ferroprobe

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2408508C1 (en) * 2009-11-02 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of determining spacecraft three-axis orientation
RU2408507C1 (en) * 2009-11-02 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of detecting magnetic interference in spacecraft in flight
RU2624597C1 (en) * 2016-01-22 2017-07-04 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) Method of measuring components and full vector of geomagnetic field stress
RU2723154C1 (en) * 2019-09-16 2020-06-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Method of production control of ferroprobe conversion characteristic
RU2723153C1 (en) * 2019-09-17 2020-06-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" Method of controlling magnetic field conversion characteristic by ferroprobe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU550996A3 (en) Device for detecting damage to power lines
KR850000486B1 (en) Data acquisition system
US4672331A (en) Signal conditioner for electromagnetic flowmeter
EP0240102A2 (en) Power meter having self-test function
SU930176A1 (en) Ferro-probe magnetometer
US4499422A (en) Digital induction logging tool including means for compensating for phase shift errors
US4499421A (en) Digital induction logging system including means for generating a plurality of transmitter frequencies
GB2222263A (en) Methods of magneto-inductive flow measurement and magneto-inductive flowmeters
WO1985000711A1 (en) Power metering system and method
US4562547A (en) Computer data bus compatible current and frequency output system
US4217634A (en) Voltage and current sources
RU2124737C1 (en) Device for measurement of magnetic fields
SU983560A1 (en) Device for measuring ac voltage amplitude drops
Vrba et al. Character and acquisition of multichannel biomagnetic data
SU938163A1 (en) Quasi-equilibrium detector
RU1781565C (en) Strain measurement device
SU972222A1 (en) Electromagnetic flowmeter with frequency output
US5424641A (en) SQUID fluxmeter having a pulse mulliplication circuit number for accurately measuring large rates of change in flux
SU497530A1 (en) Method for measuring active and reactive power
SU957428A1 (en) Non-electric value to digital code converter
SU1310765A1 (en) Deep-well three-component ferroprobe magnetometer
SU1285416A2 (en) Device for measuring variable magnetic flux density
SU721756A1 (en) Digital voltmeter of ac voltage
SU794616A1 (en) Device for monitoring radio engineering object parameters
SU752423A1 (en) Shaft angular position- to-code converter