Датчик феррозондовый в магнитном экране

Область техники
Заявленное техническое решение относится к области измерения магнитных величин. В частности, к области преобразования постоянного или медленно меняющегося параметра магнитного поля (МП) в сердечнике феррозонда в электрический сигнал при контроле параметров элементов магнитометра. Уровень техники
Из предшествующего уровня техники известно устройство [1], содержащее магниточувствительный элемент (МЧЭ), установленный в корпусе из ферромагнитного материала, МЧЭ выполнен феррозондового типа, источник постоянного тока, выводы которого подключены к обмотке МЧЭ. Устройство позволяет проводить контроль параметров элементов магнитометра, в том числе температурных характеристик МЧЭ [2].
Недостатком его является низкая информативность, которая заключается в отсутствии информации о детальном конструктивном исполнении изделия. Как следует из описания устройства, конструкция состоит из трех элементов: корпуса, изготовленного из ферромагнитного материала, источника постоянного тока и МЧЭ. Таким образом, для установки в корпус МЧЭ различного конструктивного исполнения, вследствие имеющих место их различных крепежных элементов и координат их крепления для каждого типа конструкции МЧЭ необходимо изготавливать новый корпус из ферромагнитного материала. Иначе - отсутствует унификация дорогостоящего корпуса из ферромагнитного материала (например, пермаллой) для установки в нем МЧЭ различного конструктивного исполнения.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности является датчик феррозондовый экранированный ДФЭ-001 [3], который выбран в качестве прототипа. Датчик феррозондовый экранированный содержит МЧЭ (феррозондового типа), который крепится винтами к съемному ферромагнитному основанию прямоугольной формы. Также датчик феррозондовый экранированный содержит ферромагнитный корпус кубической формы, одна грань у которого отсутствует. Ферромагнитный корпус и съемное ферромагнитное основание соединены винтами, установленными через отверстия ферромагнитного основания в отверстия с резьбой в торцах граней ферромагнитного корпуса таким образом, что МЧЭ оказывается размещенным внутри ферромагнитного корпуса. Одна из граней ферромагнитного корпуса имеет отверстие, в котором установлен диамагнитный соединитель. Электрические цепи МЧЭ соединены с контактами диамагнитного соединителя.
Документация датчика феррозондового экранированного содержит достаточную информацию для его изготовления и обеспечивает замену МЧЭ определенного конструктивного исполнения в данном ферромагнитном корпусе.
Недостатком его является отсутствие унификации корпуса из ферромагнитного материала для установки в нем МЧЭ различного конструктивного исполнения. Соответственно невозможна установка внутри имеющегося конкретного ферромагнитного корпуса изделий МЧЭ различного конструктивного исполнения, например, кубического другого размера, цилиндрического, тороидального. Для установки МЧЭ иного конструктивного типа необходимо изготавливать как минимум другое съемное ферромагнитное основание с персональными координатами отверстий и их количеством крепления индивидуально для каждого типа изделий. При этом процесс изготовления съемного основания из ферромагнитного материала (пермаллоя) достаточно дорогой и технологически сложный, требующий в том числе процедуры отжига после механической обработки. Другим недостатком является вывод электрических цепей через разъем на ферромагнитном корпусе. Это приводит к необходимости перепайки электрических цепей при смене МЧЭ.
Соответственно замена устанавливаемых изделий как однотипных, так и различного конструктивного исполнения представляет трудоемкую операцию.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в унификации конструкции устройства для группы различных по конструктивному исполнению малогабаритных МЧЭ. Данная задача достигается за счет того, что введено диамагнитное основание, которое крепится к съемному ферромагнитному основанию и расположено с внутренней стороны ферромагнитного корпуса, магниточувствительный элемент крепится на диамагнитное основание, на одной грани ферромагнитного корпуса со стороны торца прорезан паз. Через паз проложен гибкий кабель, с одной стороны выводы гибкого кабеля соединены с выводами магниточувствительного элемента, с другой стороны выводы гибкого кабеля соединены с контактами внешнего соединителя. Выводы МЧЭ соединены с выводами гибкого кабеля посредством их пайки непосредственно на контактах МЧЭ при их наличии, или диамагнитного соединителя при его наличии в конструкции феррозонда, представляющего МЧЭ в диамагнитном корпусе, или посредством пайки на контактах введенной монтажной колодки гибких выводов феррозонда и выводов гибкого кабеля, монтажную колодку крепят клеем на диамагнитном основании.
Сущность полезной модели
Датчик феррозондовый в магнитном экране иллюстрируется фиг. 1 (вырез на левой грани только для демонстрации установки элементов внутри корпуса), фиг. 2 и фиг 3. Далее аббревиатуру МЧЭ следует рассматривать не только как указано выше, но и как феррозонд законченного конструктивного исполнения (магниточувствительный элемент в диамагнитном корпусе). На фиг. 1 также отображено сопряжение датчика феррозондового в магнитном экране с электронным блоком. На фиг. 2 отображен вариант расположения крепежных винтов. На фиг. 3 отображен вариант подключения гибких выводов одноосного МЧЭ.
Датчик феррозондовый в магнитном экране содержит ферромагнитный корпус 1 прямоугольной формы, одна грань у которого отсутствует, съемное ферромагнитное основание 2, которое крепится винтами 3 к торцам граней ферромагнитного корпуса 1. Диамагнитное основание 4 крепится винтами 5 к съемному ферромагнитному основанию 2 с внутренней стороны ферромагнитного корпуса 1. МЧЭ 6 крепится на диамагнитное основание 4 крепежными элементами, например, предусмотренными эксплуатационной документацией (на фиг. 1 не показано). На одной грани ферромагнитного корпуса 1 со стороны торца прорезан паз 7. Выводы гибкого кабеля 8, проходящего через паз 7 соединяются с одной стороны с выводами МЧЭ 6 (посредством пайки или через диамагнитный соединитель). Электрические цепи МЧЭ 6, проходящие через гибкий кабель 8 и внешний соединитель 9, выводятся в электронный блок 10, в котором обозначены как выводы обмотки возбуждения 11 и выводы сигнальной обмотки 12. К выводам 12 сигнальной обмотки МЧЭ подключен генератор постоянного тока 13. Частным случаем прямоугольной формы ферромагнитного корпуса 1 является куб.
Габаритные размеры деталей датчика феррозондового в магнитном экране определяют исходя из максимальных габаритов МЧЭ 6 из предполагаемой к установке внутри ферромагнитного корпуса 1 группы изделий. Замену диамагнитного основания 4 осуществляют по мере необходимости согласно параметрам крепежных элементов конструктивного исполнения МЧЭ 6.
В случае исполнения МЧЭ с гибкими выводами (без соединителя) соединение их с выводами гибкого кабеля 8 может быть осуществлено посредством пайки на контактах монтажной колодки 14. В этом случае монтажная колодка 14 установлена на диамагнитное основание 4 (фиг. 3), например, с использованием термостойкого клея.
Электронный блок 10 на фиг. 1 введен для пояснения физических основ функционирования датчика феррозондового в магнитном экране.
Устройство работает следующим образом. На выводы обмотки возбуждения 12 подают напряжение возбуждения МЧЭ 6 (на фиг. 1 источник напряжения возбуждения не показан). В сердечнике МЧЭ 6 создают МП постоянным током, поступающим в обмотку МЧЭ 6 от источника постоянного тока 13. Это эталонное МП является эквивалентом МП в этом же сердечнике при воздействии внешнего МП стандартного эталона или колец Гельмгольца в отсутствии ферромагнитного корпуса 1. При этом на выводах сигнальной обмотки 12 формируется сигнал равноценный сигналу, получаемому от воздействия внешнего МП на стандартный МЧЭ 6, предназначенного для комплектования магнитометра.
Технический результат
Установка МЧЭ 6 на диамагнитном основании 4 обеспечивает унификацию дорогостоящих ферромагнитного корпуса 1 и съемного ферромагнитного основания 2. При смене конструктивного типа МЧЭ 6 соответственно меняется диамагнитное основание 4, изготавливаемое из не дорогих не дефицитных и не требующих специальной обработки материалов, например, алюминий, латунь. В случае использования устройства для контроля параметров элементов магнитометра без температурного воздействия диамагнитное основание 4 может быть изготовлено с применением пластмасс, например, текстолита. Введение паза 7 с использованием гибкого кабеля 8 позволяет повысить оперативность замены МЧЭ 6.
Введенные конструктивные изменения датчика феррозондового в магнитном экране повышают оперативность (производительность труда) как в случае его использования для контроля характеристик серийно изготавливаемых МЧЭ 6, например, температурных испытаниях, так и для контроля параметров элементов магнитометров с МЧЭ различного конструктивного исполнения.
Источники информации
1. Феррозонд для диагностики элементов магнитометра. Патент RU №190352, МПК G01R 33/00, 06.06.2018 г.
2. Способ определения характеристики феррозонда при температурных испытаниях. Патент RU 2687170. МПК G01R35/00, 06.06.2018 г.
3. Датчик ДФЭ-001 сборочный чертеж ИНАЯ. 305179.001 СБ, 2018 г.