Методы измерения скорости движения объектов с источником магнитного поля на основе аддитивного и мультипликативного преобразования сигналов двух индукционных датчиков

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.

1. Regtien P., van der Heijden F., Korsten M. J., Otthius W. Measurement Science for Engineers. Elsevier, 2004. 384 p.

2. Ripka P. Magnetic Sensors and Magnetometers. Norwood MA: Artec House, 2001. 480 p.

3. Nyce D. S. Linear Position Sensors: Theory and Application. John Wiley & Sons, 2004. 184 p.

4. 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.

5. 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.

6. Кириевский Е. В. Измерение параметров движения с использованием метода эталонной координатной функции // Изв. вузов. Электромеханика. 2000. № 4. С. 74–80.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.