|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
無線電子工学および電気工学の百科事典 差動磁力計。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
あなたが注目した差動磁力計は、大きな鉄の物体を探すのに非常に役立ちます。 このような装置で宝物を探すことは事実上不可能ですが、浅く沈んだ戦車や船舶、その他の種類の軍事装備を探す場合には不可欠です。 差動磁力計の動作原理は非常に単純です。 あらゆる強磁性体は地球の自然磁場を歪めます。 これらのアイテムには、鉄、鋳鉄、鋼で作られたすべてのものが含まれます。 磁場の歪みは、物体自身の磁化によっても大きく影響を受ける可能性があり、これは頻繁に発生します。 バックグラウンド値からの磁場強度の偏差を修正すると、測定装置の近くに強磁性材料で作られた物体があると結論付けることができます。 ターゲットから遠く離れた地球の磁場の歪みは小さく、ある程度の距離を置いた XNUMX つのセンサーからの信号の差から推定されます。 したがって、このデバイスは差動と呼ばれます。 各センサーは磁場の強さに比例する信号を測定します。 強磁性センサーと陽子の磁気歳差運動に基づくセンサーが最も広く使用されています。 検討中のデバイスは、最初のタイプのセンサーを使用しています。 強磁性センサー (フラックスゲートとも呼ばれる) の基礎は、強磁性材料のコアを備えたコイルです。 このような材料の典型的な磁化曲線は学校の物理の授業でよく知られており、地球の磁場の影響を考慮すると、図に示す次のような形になります。 29.
コイルは搬送周波数の交流正弦波信号によって励起されます。 図からわかるように。 図２９に示されるように、地球の外部磁場によるコイルの強磁性コアの磁化曲線の変位は、コイル上の磁場誘導および関連する電圧が非対称的に歪み始めるという事実をもたらす。 言い換えれば、キャリア周波数の正弦波電流によるセンサーの電圧は、半波の上部がより「平坦化」された分だけ正弦波とは異なります。 そして、これらの歪みは非対称になります。 スペクトル解析の用語では、これは偶数高調波のコイルの出力電圧がスペクトルに現れることを意味し、その振幅はバイアス磁場 (地球の磁場) の強さに比例します。 「捕捉」する必要があるのは、これらの偶数高調波です。
ダブルキャリア周波数の基準信号で動作する、この目的のために自然に提案される同期検出器について言及する前に、強磁性センサーの複雑なバージョンの設計について考えてみましょう。 30つのコアとXNUMXつのコイルで構成されています（図XNUMX）。 その核心は差動センサーです。 ただし、磁力計自体はすでに差動であるため、簡単にするために本文ではこれ以上差動とは呼びません:)。 この設計は、互いに並列に配置された同一のコイルを備えた XNUMX つの同一の強磁性コアで構成されています。 基準周波数の興奮性電気信号に対しては、逆方向に含まれる。 XNUMX 番目のコイルは、一緒に積み重ねられた最初の XNUMX つのコア コイルの上に巻かれた巻線です。 外部バイアス磁界が存在しない場合、XNUMX 番目と XNUMX 番目の巻線の電気信号は対称であり、理想的には XNUMX 番目の巻線を通る磁束が完全にキャンセルされるため、XNUMX 番目の巻線には出力信号が存在しません。 外部バイアス磁界が存在すると、画像が変化します。 地球の磁場の追加の影響により、対応する半波のピークにある一方または他方のコアが通常よりも深い飽和状態に「飛び込み」ます。 その結果、XNUMX 倍の周波数不一致信号が XNUMX 次巻線の出力に現れます。 基本高調波信号は理想的には完全に補償されます。 検討されているセンサーの利便性は、発振回路の感度を高めるためにそのコイルを組み込むことができるという事実にあります。 XNUMXつ目とXNUMXつ目は、搬送周波数に同調された発振回路（または回路）に入ります。 XNUMX番目 - XNUMX次高調波に同調された発振回路に入ります。 記載されているセンサーには、顕著な放射パターンがあります。 その出力信号は、センサーの長手軸が外部の一定磁場の力線に沿って位置するときに最大になります。 長手方向の軸が力線に垂直な場合、出力信号はゼロになります。 検討されているタイプのセンサーは、特に同期検出器と組み合わせると、電子コンパスとして正常に機能します。 整流後の出力信号は、地球の磁場強度ベクトルのセンサー軸への投影に比例します。 同期検波によって、この投影の兆候を見つけることも可能になります。 しかし、標識がなくても、センサーを信号の最小値に向けることによって、西または東の方向を取得できます。 最大値に向けると、地球の磁場の磁力線の方向がわかります。 中緯度（たとえばモスクワ）では、それは斜めに進み、北の方向に地面に「突き刺さります」。 磁気偏角の角度に応じて、その地域の地理的緯度をおおよそ推定することができます。 差動強磁性磁力計には長所と短所があります。 利点としては、デバイスが単純であることが挙げられ、直接増幅型ラジオ受信機ほど複雑ではありません。 欠点としては、センサーの製造が複雑であることが挙げられます。精度に加えて、対応する巻線の巻き数が完全に正確に一致する必要があります。 XNUMX ～ XNUMX 回転の誤差により、感度が大幅に低下する可能性があります。 もう一つの欠点は、この装置の「コンパス」、つまり、間隔をあけた XNUMX つのセンサーからの信号を減算することによって地球の磁場を完全に補正することが不可能であることです。 実際には、センサーが長手方向の軸に垂直な軸の周りを回転すると、これにより誤った信号が発生します。 実用的なデザイン 差動強磁性磁力計の実用的な設計は、音表示用の特別な電子部品を使用せず、目盛の中央にゼロがあるマイクロ電流計のみを使用して、プロトタイプ バージョンで実装およびテストされました。 音声表示スキームは、「送受信」原理による金属探知機の説明から取得できます。 デバイスには次のパラメータがあります。 主な技術的特徴
検出の深さ：
構造スキーム ブロック図を図に示します。 31. 水晶で安定化されたマスター発振器は、信号調整器にクロック周波数を提供します。
その出力の 1 つには、2 次高調波の方形波があり、これがパワー アンプに入り、センサー 90 および XNUMX の放射コイルを励起します。もう XNUMX つの出力は、基準 XNUMX 倍クロック周波数の方形波を形成し、基準 XNUMX 倍のクロック周波数を XNUMX シフトさせます。同期検波器の場合はXNUMX°。 センサーの出力 (XNUMX 次) 巻線からの差分信号は受信アンプで増幅され、同期検波器によって整流されます。 整流された一定信号は、前の章で説明した微小電流計または音声表示装置を使用して登録できます。 概略図 差動強磁性磁力計の概略図を図に示します。 32 - パート 1: マスターオシレーター、シグナルコンディショナー、パワーアンプ、および放射コイル、図 33 2 - パート XNUMX: 受信コイル、受信アンプ、同期検波器、インジケーター、電源。
マスターオシレータはインバータ D1.1 ～ D1.3 に組み込まれています。 発振器の周波数は、共振周波数 215 Hz = 32 kHz (「クロック クォーツ」) の水晶または圧電セラミック共振子 Q によって安定化されます。 R1C1 回路は、高調波での発電機の励磁を防ぎます。 抵抗器 R2 を介して OOS 回路が閉じられ、共振器 Q を介して POS 回路が閉じられます。 この発電機は、シンプルさ、低消費電流、3 ... 15 V の電源電圧での信頼性の高い動作が特徴で、同調素子や過度に高抵抗の抵抗器は含まれていません。 発電機の出力周波数は約 32 kHz です。 シグナルコンディショナー （図32） シグナルコンディショナーはバイナリカウンタ D2 と D トリガー D3.1 に組み込まれています。 バイナリカウンタの種類は基本的なものではありません。その主な役割は、クロック周波数を 2、4、8 で分周し、それぞれ 16、8、4 kHz の周波数の蛇行を取得することです。 放射コイルの励起の搬送周波数は 4 kHz です。 D フリップフロップ D16 に作用する 8 kHz と 3.1 kHz の周波数の信号は、その出力で 8 kHz の搬送波周波数に対して 90 倍の蛇行を形成し、8 kHz の出力信号に対して 3.2 ° シフトします。 kHz バイナリカウンタ。 このようなシフトは、同期検出器の通常の動作に必要です。これは、同じシフトによってセンサー出力に有用な 1 倍の周波数不一致信号が発生するためです。 0 つの D フリップフロップからなるマイクロ回路の後半 (DXNUMX) は回路では使用されませんが、図に示されているように、その未使用の入力は通常動作のためにロジック XNUMX またはロジック XNUMX に接続する必要があります。 増幅器 （図32） パワーアンプはこのようには見えず、単なる強力なインバータ D1.4 と D1.5 です。これらは、センサーとコンデンサ C2 の直並列接続された放射コイルで構成される発振回路を逆位相でスイングします。 コンデンサの値の近くにあるアスタリスクは、その値がおおよその値であり、試運転中に選択する必要があることを意味します。 未使用のインバータ D1.6 は、その入力が未接続のままにならないように、信号 D1.5 を反転しますが、実際には「アイドル」状態で動作します。 抵抗 R3 と R4 は、インバーターの出力電流を許容レベルに制限し、発振回路とともに高品質のバンドパス フィルターを形成します。これにより、センサーの放射コイル内の電圧と電流の形状が変化します。正弦波とほぼ一致します。 受信アンプ （図33） 受信アンプは、センサーの受信コイルから来る差分信号を増幅します。受信コイルは、コンデンサー C3 とともに、8 kHz の 5 倍の周波数に同調された発振回路を形成します。 同調抵抗器 R5 のおかげで、受信コイルの信号はいくつかの重み付け係数で減算されます。重み付け係数は、抵抗器 RXNUMX のスライダーを動かすことで変更できます。 これにより、センサーの受信巻線の異なるパラメーターの補償とその「コンパス」の最小化が実現します。 受信アンプは4.2段構成です。 これは、並列電圧 OS を備えた D6.1 および D4 オペアンプに組み込まれています。 コンデンサ CXNUMX は、高周波でのゲインを低下させ、電力網やその他のソースからの高周波ピックアップによる増幅経路の過負荷を防ぎます。 オペアンプ補正回路を標準搭載。 同期検波器 （図33） 同期検出部はOS D6.2上で一般的な方式で作成されています。 D5 CMOS 8 x 1 マルチプレクサ/デマルチプレクサ チップがアナログ キーとして使用されます (図 32)。 そのデジタル アドレス信号は最下位ビット内でのみ移動され、ポイント K1 と K2 を共通バスに交互に切り替えます。 整流された信号はコンデンサ C8 によってフィルタリングされ、オペアンプ D6.2 によって増幅され、同時に回路 R14C11 および R13C9 によってフィルタされていない RF 成分がさらに減衰されます。 オペアンプ補正回路は使用するタイプに標準装備されています。
インジケータ （図33） 指示計は目盛の中央にゼロがある微小電流計です。 インジケーター部分では、前述した他のタイプの金属探知機の回路をうまく使用できます。 特に、インジケータとして、電子周波数計の原理に基づいた金属探知機の設計を使用できます。 この場合、LC 発振器が RC 発振器に置き換えられ、測定された出力電圧が抵抗分圧器を介してタイマーの周波数設定回路に供給されます。 これについては、Yuri Kolokolov の Web サイトで詳しく読むことができます。 チップ D7 はユニポーラ電源電圧を安定させます。 D4.1 オペアンプは人工的な中間給電点を作成し、従来のバイポーラ オペアンプ回路の使用を可能にします。 セラミック ブロッキング コンデンサ C18 ～ C21 は、デジタル回路 D1、D2、D3、D5 のハウジングのすぐ近くに取り付けられています。 部品の種類とデザイン 使用されるマイクロ回路の種類を表に示します。 6. 表6.使用されるマイクロ回路のタイプ
K561 シリーズマイクロ回路の代わりに、K1561 シリーズマイクロ回路を使用することも可能です。 K176 シリーズのいくつかのチップ、または 40XX および 40XXX シリーズの外国の類似品を使用してみることができます。 K157 シリーズのデュアル オペアンプ (オペアンプ) は、同様のパラメータの汎用オペアンプと置き換えることができます (ピン配列と補正回路もそれに対応して変更されます)。 差動磁力計回路で使用される抵抗には特別な要件はありません。 必要なのは、堅牢かつ小型の設計で、設置が簡単であることだけです。 消費電力定格は 0,125 ... 0,25 W です。 ポテンショメータ R5、R16 は、デバイスを微調整するのに便利なように、マルチターンであることが望ましいです。 ポテンショメータ R5 のハンドルはプラスチック製で、調整中にオペレータの手に触れてもピックアップによってインジケータの読み取り値が変化しないように十分な長さが必要です。 コンデンサC16-あらゆる小型タイプの電解コンデンサ。 発振回路 C2* および C3* のコンデンサは、並列接続されたいくつか (5 ～ 10 個) のコンデンサで構成されます。 回路を共振状態に調整するには、コンデンサの数とその定格を選択します。 推奨されるコンデンサのタイプは、K10-43、K71-7、または海外の熱安定性類似品です。 従来のセラミックまたは金属フィルム コンデンサを使用することもできますが、温度が変動すると、デバイスをより頻繁に調整する必要があります。 微小電流計 - 目盛の中央にゼロがある 100 μA の電流用の任意のタイプ。 M4247 型などの小型のマイクロ電流計が便利です。 ほぼすべてのマイクロ電流計、さらにはミリ電流計を、任意の目盛り制限で使用できます。 これを行うには、抵抗器 R15 ～ R17 の値をそれに応じて調整する必要があります。 クォーツレゾネーター Q - 小型の時計用クォーツ (同様のものは携帯型電子ゲームでも使用されます)。 スイッチS1-あらゆるタイプ、コンパクト。 センサー コイルは、直径 8 mm (MW および LW ラジオ受信機の磁気アンテナに使用)、長さ約 10 cm の円形フェライト コアで作られており、各巻線は直径 200 の銅巻線を 0,31 回巻いて構成されています。 mm、二重ラッカーシルク絶縁体でXNUMX層に均一かつしっかりと巻かれています。 スクリーンフォイルの層がすべての巻線の上に取り付けられます。 スクリーンの端は互いに隔離されており、短絡コイルの形成を防ぎます。 スクリーン出力は錫メッキ銅単芯線で行います。 アルミホイルスクリーンの場合、このリードは全長にわたってスクリーンに重ねられ、電気テープでしっかりと巻き付けられます。 銅箔や真鍮箔のシールドの場合、リード線は半田付けされます。 フェライトコアの端はフッ素樹脂製のセンタリングディスクに固定されており、図に概略的に示すように、センサーの34つの半分のそれぞれがハウジングとして機能するテキストライト製のプラスチックチューブ内に保持されています。 XNUMX.
パイプの長さは約 60 cm で、センサーの各半分はパイプの端に位置し、巻線とそのコアの周囲のスペースを埋めるシリコン シーラントでさらに固定されています。 充填はボディパイプの特別な穴を通して行われます。 このようなシーラントは、フッ素樹脂ワッシャーと組み合わせることで、壊れやすいフェライトロッドの固定に必要な弾性を与え、偶発的な衝撃による亀裂を防ぎます。 デバイスのセットアップ 1. インストールが正しいことを確認します。 2.消費電流を確認します。消費電流は100mAを超えてはなりません。 3. マスターオシレーターおよびパルス信号形成のその他の要素が正しく動作していることを確認します。 4. センサーの発振回路を調整します。 4 kHzの周波数で放射し、8 kHzで受信します。 5.増幅パスと同期検波器が正しく機能することを確認します。 デバイスの操作 デバイスのセットアップと操作の手順は次のとおりです。 検索場所に行き、デバイスの電源を入れ、アンテナセンサーを回転させ始めます。 南北方向を通る垂直面が最適です。 デバイスのセンサーがロッド上にある場合、ロッドを回転させることはできませんが、ロッドが許す限りスイングすることができます。 指針が振れます（コンパス効果）。 可変抵抗器 R5 を使用して、これらの偏差の振幅を最小限に抑えようとしています。 この場合、マイクロアンメータの測定値の中点が「移動」するため、ゼロに設定するように設計された別の可変抵抗器 R16 を使用して調整する必要もあります。 「コンパス」効果が最小限になると、デバイスはバランスが取れていると見なされます。 小さな物体の場合、差動磁力計を使用した探索方法は、従来の金属探知機を使用した方法と変わりません。 オブジェクトの近くでは、矢印は任意の方向に逸れる可能性があります。 大きなオブジェクトの場合、インジケーターの矢印は広い範囲にわたってさまざまな方向にずれます。 著者：Shchedrin A.I.
タッチエミュレーション用人工皮革
15.04.2024 Petgugu グローバル猫砂
15.04.2024 思いやりのある男性の魅力
14.04.2024
▪ どこからでも光る
▪ サイトセクション 壮大なトリックとその手がかり。 記事の選択 ▪ 記事 あなたは今どこにいますか、あなたの指にキスしているのは誰ですか？ 人気の表現 ▪ 記事 アルメニア国歌の基礎となった詩から削除された国について言及していますか? 詳細な回答
ホームページ | 図書館 | 物品 | サイトマップ | サイトレビュー
www.diagram.com.ua |
他の記事も見る セクション 
科学技術の最新ニュース、新しい電子機器：
このページのすべての言語