Лекция №6. Феррозонд на основе магнитного компаратора

На базе бистабильных ферромагнетиков возможно создание пороговых элементов, называемых также магнит­ными компараторами (МК). Когда внешнее магнитное поле достигает определенного порогового значения Н_s, происходит переключение сердечника путем бистабильных скачков Баркгаузена. Регистрация бистабильных скачков Баркгаузена осуществляется с помощью измерительного преобразователя. Структурная цепь преобразований представлена на рис. 6.1. Конструктивно компаратор, как законченный эле­мент схемы, может быть реализован в зависимости от способа перемагничивания и съема сигнала в трех вариантах (рис. 6.2, а, б, в): с двумя катушками, с одной катушкой и бескатушечный. В последнем преобразователь B-U работает на основе эффекта Маттеучи (гальвани­ческий съем), а перемагничивание осуществляется пропусканием тока через сердечник.

Рис. 6.1 Структурная схема в МК Рис. 6.2 Электрические схемы МК

измерительных преобразований

(варианты включения)

Каждый из трех вариантов имеет достоинства и недостатки, чем и объясняется их необходимость. Авторами и их сотрудниками разра­ботаны несколько вариантов МК, основные параметры которых при­ведены в табл. 6.1. Основные технические характеристики относятся к сердечникам БИСЕР.

Подобные устройства могут применяться в системах автоматики как датчики положения, перемещения, превышения критического зна­чения электрического тока в контролируемой цепи и др. Сердечник БИСЕР-1 нашел применение в кодовых карточках для электронных замков депозитных банковских сейфов. Карточки показали хорошую надежность, внедрены в нескольких банках России.

Таблица 6.1

Характеристика МК	БИСЕР-1	БИСЕР-2	БИСЕР-2
HS, А/см	240…320	1,2…1,8	1,5…10
Uвых, мВ	2,5…3		1,5…2
τСБ, мкс	20…30		10…20
Диапазон температур, 0С	-50…100	-50…100	-50…100
Габариты, мм	10х2х1	120х2х1	10х2х1
Материал сердечника	Викаллоевая проволока	Аморфная лента	Аморфный микропровод

На основе МК созданы измерительные преобразователи напряжен­ности магнитного поля и тока с преобразованием измеряемого поля во временной интервал (рис. 6.3).

Характеристика «вход-выход» подобного преобразователя приве­дена на рис. 6.4.

Рис. 6.3 Принцип работы МК Рис. 6.4 Характеристика «вход-выход» МК

На рис. 6.5 представлена блок-схема преобразователя магнитного поля на основе МК.

Рис. 6.5 Схема преобразования магнитного поля в аналоговый сигнал: wl - катушка компенсации; w2 - считывающе-перемагничивающая катушка МК; И-интегратор.

С целью исключения погрешности нелинейности характеристики преобразования используется компенсационный метод. Следящая схема поддерживает ток в катушке компенсации таким образом, чтобы МК всегда срабатывал в один и тот же момент времени, Тогда значе­ние тока компенсации будет пропорционально напряженности изме­ряемого поля.