priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2026-69-4-303-312pribor-502Research ArticleИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫINFORMATION-MEASURING AND CONTROL SYSTEMSМетоды измерения скорости движения объектов с источником магнитного поля на основе аддитивного и мультипликативного преобразования сигналов двух индукционных датчиковMethods for measuring the speed of movement of objects with a magnetic field source based on additive and multiplicative conversion of signals from two induction sensorsЯнварёвС. Г.YanvarevS. G.

Сергей Георгиевич Январёв — канд. техн. наук; кафедра „Информационные и измерительные системы и технологии”; доцент

Новочеркасск

Sergey G. Yanvarev - PhD; Department of Information and Measurement Systems and Technologies; Associate Professor

Novocherkassk

serg_yan@list.ruГорбатенкоН. И.GorbatenkoN. I.

Николай Иванович Горбатенко - д-р техн. наук, профессор; кафедра „Информационные и измерительные системы и технологии”; заведующий кафедрой

Новочеркасск

Nikolay I. Gorbatenko - Dr. Sci., Professor; Department of Information and Measurement Systems and Technologies; Head of the Department 

Novocherkassk

gorbatenko@novoch.ruЮжно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М. И. ПлатоваРоссияPlatov South-Russian Polytechnic UniversityRussian Federation202606052026694303312Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/502

Приведены результаты исследования двух методов измерения скорости движения объектов с источником магнитного поля на основе взаимного вторичного измерительного преобразования сигналов двух индукционных датчиков. Примером таких объектов является плазменный поршень в канале магнитоплазменного электродинамического ускорителя, представляющий собой движущийся проводник с током, создающий вокруг себя магнитное поле. Первый метод измерения основан на аддитивной функции преобразования сигналов двух датчиков, второй — на мультипликативной. Движущийся объект представлен как проводник с током в виде линейного стержня определенной длины. Задачей взаимного преобразования двух сигналов является исключение зависимости вторичного сигнала от координаты положения объекта. Это позволяет обеспечить при условии постоянства магнитного поля объекта (постоянства тока в проводнике) строгую пропорциональность функции вторичного преобразования от измеряемого параметра — скорости движения объекта. Методы вторичного измерительного преобразования сравнивались по критерию обеспечения максимальной длины измерительного участка при заданной допустимой погрешности преобразования. Исследование проведено методом вычислительного эксперимента с помощью компьютерного моделирования. На основе исследования сделан вывод о том, что мультипликативный метод обеспечивает большую длину измерительного участка, по сравнению с аддитивным методом, при равных заданных значениях влияющих величин, а также получены параметры функций, аппроксимирующих экспериментальные зависимости длины измерительного участка от влияющих величин. Результаты будут использованы в дальнейших исследованиях по разработке методик синтеза устройств измерения скорости движения объектов с источником магнитного поля.

Results of a study of two methods for measuring the speed of objects with a magnetic field source based on the mutual secondary measurement conversion of signals from two induction sensors are presented. An example of such objects is a plasma piston in the channel of a magnetoplasmic electrodynamic accelerator, which is a moving conductor with a current that creates a magnetic field around itself. The first measurement method is based on an additive signal conversion function of two sensors, the second on a multiplicative one. A moving object is represented as a conductor with a current in the form of a linear rod of a certain length. The purpose of mutual conversion of two signals is to eliminate the dependence of the secondary signal on the coordinate of the object’s position. This makes it possible to ensure, provided the magnetic field of the object is constant (the current in the conductor is constant), that the secondary conversion function is strictly proportional to the measured parameter, the speed of the object. The methods of secondary measurement conversion were compared according to the criterion of ensuring the maximum length of the measuring section with a given permissible conversion error. The study was carried out by a computational experiment using computer modeling. Based on the study, it is concluded that the multiplicative method provides a longer length of the measuring section, compared with the additive method, with equal set values of the influencing quantities, and the parameters of functions approximating the experimental dependences of the length of the measuring section on the influencing quantities are obtained. It is assumed that the results will be used in further research on the development of methods for synthesizing devices for measuring the speed of objects with a magnetic field source.

измерение скорости движениядвижущийся объект с источником магнитного полямагнитометрические датчикииндукционные датчикивторичное измерительное преобразованиеspeed measurementmoving object with a magnetic field sourcemagnetometric sensorsinduction sensorssecondary measurement conversionReferencesRegtien P., van der Heijden F., Korsten M. J., Otthius W. Measurement Science for Engineers. Elsevier, 2004. 384 p.Regtien P., van der Heijden F., Korsten M.J., Otthius W. Measurement Science for Engineers, Elsevier, 2004, 384 p.Ripka P. Magnetic Sensors and Magnetometers. Norwood MA: Artec House, 2001. 480 p.Ripka P. Magnetic Sensors and Magnetometers, Artec House, Norwood MA, 2001, 480 p.Nyce D. S. Linear Position Sensors: Theory and Application. John Wiley & Sons, 2004. 184 p.Nyce D.S. Linear Position Sensors: Theory and Application, John Wiley & Sons, 2004, 184 p.Duran I., Hronová O., Stöckel J., Sentkerestiová J., Havlicek J. Magnetic measurements using array of integrated Hall sensors on the CASTOR tokamak // Rev. Sci. Instrum. 2008. Vol. 79, N 10. Р. 10F123. DOI: 10.1063/1.2971209.Duran I., Hronová O., Stöckel J., Sentkerestiová J., Havlicek J. Rev. Sci. Instrum., 2008, no. 10(79), pp. 10F123, DOI: 10.1063/1.2971209.Кириевский Е. В. Измерение параметров движения тел в плазменных электродинамических ускорителях (Параметрический и структурный синтез измерительных преобразователей). Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ, 2005. 392 с.Kirievsky E.V. Izmereniye parametrov dvizheniya tel v plazmennykh elektrodinamicheskikh uskoritelyakh (Parametricheskiy i strukturnyy sintez izmeritel’nykh preobrazovateley) (Measuring the Parameters of Motion of Bodies in Plasma Electrodynamic Accelerators (Parametric and Structural Synthesis of Measuring Transducers)), Rostov-on-Don, 2005, 392 р. (in Russ.)Кириевский Е. В. Измерение параметров движения с использованием метода эталонной координатной функции // Изв. вузов. Электромеханика. 2000. № 4. С. 74–80.Kirievsky E.V. Russian Electromechanics, 2000, no. 4, pp. 74–80. (in Russ.)Пат. РФ 2199753, G01P3/64. Способ измерения скорости движения объекта / Е. В. Кириевский, С. Г. Январёв. Заяв. 2001123557/28 от 22.08.2001. Опубл. 27.02.2003.Patent RU 2199753, G01P3/64, Sposob izmereniya skorosti dvizheniya obʺyekta (Method for Measuring the Velocity of an Object), E.V. Kirievsky, S.G. Yanvarev, Patent application no. 2001123557/28, Priority 22.08.2001, Published 27.02.2003. (in Russ.)Yanvaryov S. G., Gorbatenko N. I., Grechikhin V. V. Measuring the Position of Current-carrying Conductor Based on Mathematical Model Ajusted by the Method of Full-Scale Model Experiment // Intern. J. of Applied Engineering Research. 2015. Vol. 24, N 10. P. 44906–44914.Yanvaryov S.G., Gorbatenko N.I., Grechikhin V.V. International Journal of Applied Engineering Research, 2015, no. 10(24), pp. 44906–44914.Пат. РФ 2208793, G01P3/50. Способ измерения скорости движения проводника с током / Е. В. Кириевский, С. Г. Январёв. Заяв. № 2001128575/28 от 22.10.2001. Опубл. 20.07.2003.Patent RU 2208793, G01P3/50, Sposob izmereniya skorosti dvizheniya provodnika s tokom (Method for Measuring the Speed of a Current-Carrying Conductor), E.V. Kirievsky, S.G. Yanvarev, Patent application no. 2001128575/28, Priority 22.10.2001, Published 20.07.2003. (in Russ.)Кириевский Е. В., Январёв С. Г. Комбинированный принцип измерения скорости движения проводника с током // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2003. № 4. С. 49–52.Kirievsky E.V., Yanvarev S.G. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus region. Technical Sciences, 2003, no. 4, pp. 49–52. (in Russ.)Январёв С. Г. Метод измерения скорости движения проводника с током с нестабильной пространственной конфигурацией // Изв. вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2009. № 2. С. 9–11.Yanvarev S.G. Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus region. Technical Sciences, 2009, no. 2, pp. 9–11. (in Russ.)Пат. РФ 2381509, МПК G01P 3/50. Способ измерения скорости движения проводника с током / Е. В. Кириевский, С. Г. Январёв. Заяв. № 2008148105/28 от 15.12.2008. Опубл. 10.02.2010. Бюл. № 4.Patent RU 2381509 G01P 3/50, Sposob izmereniya skorosti dvizheniya provodnika s tokom (Method for Measuring the Speed of a Current-Carrying Conductor), E.V. Kirievsky, S.G. Yanvarev, Patent application no. 2008148105/28, Priority 15.12.2008, Published 10.02.2010, Bulletin 4. (in Russ.)Пат. РФ 2477489, МПК G01P3/50. Способ измерения скорости движения проводника с током / Е. В. Кириевский, С. Г. Январёв. Заяв. № 2011136813/28 от 05.09.2011. Опубл. 10.03.2013. Бюл. № 7.Patent RU 2477489, G01P3/50, Sposob izmereniya skorosti dvizheniya provodnika s tokom (Method for Measuring the Speed of a Current-Carrying Conductor), E.V. Kirievsky, S.G. Yanvarev, Patent application no. 2011136813/28, Priority 05.09.2011, Published 10.03.2013, Bulletin 7. (in Russ.)Пат. РФ 2730885, МПК G01P 3/00 (2006.01) СПК G01P 3/00 (2020.02). Способ измерения скорости движения проводника с током / С. Г. Январёв, Н. И. Горбатенко. Заяв. 2019126048 от 16.08.2019. Опубл. 16.08.2020. Бюл. № 24.Patent RU 2730885, G01P 3/00, Sposob izmereniya skorosti dvizheniya provodnika s tokom (Method for Measuring the Velocity of a Current-Carrying Conductor), S.G Yanvarev, N.I. Gorbatenko, Patent application no. 2019126048, Priority 16.08.2019, Published 16.08.2020, Bulletin 24. (in Russ.)Yanvaryov S. G., Gorbatenko N. I., Grechikhin V. V. Velocity Measurement Method of Moving Object with a Magnetic Field Source Based on the Measurement of the Difference Signal of Two Induction Sensors // J. of Physics: Conf. Series. 2019 Intern. Conf. on Innovation Energy. 2019. P. 012002.Yanvaryov S.G., Gorbatenko N.I., Grechikhin V.V. Journal of Physics: Conference Series. 2019 International Conference on Innovation Energy, 2019, рр. 012002.Январёв С. Г. Метод измерения скорости движения объекта с использованием индукционных датчиков // Результаты исследований–2019: матер. IV нац. конф. профессорско-преподавательского состава и научных работников. 2019. С. 331–332.Yanvarev S.G. Rezul’taty issledovaniy–2019 (Research results–2019), Proceedings of the IV National Conference of Faculty and Researchers, 2019, рр. 331–332. (in Russ.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.