Принцип действия, устройство и работа прибора

Принцип действия измерителя параметров электрического и магнитного полей состоит в преобразовании колебаний электрического и магнитного полей в колебания электрического напряжения, частотной фильтрации и усиления этих колебаний с последующим их детектированием. Продетектированый сигнал поступает на аналогово-цифровой преобразователь, результирующие числовые значения величин зарегистрированных колебаний электрического и магнитного полей анализируются встроенным в измеритель микропроцессором, результат измерений индицируется на матричном жидкокристаллическом индикаторе.

Регистрация электрического и магнитного полей проводится одновременно во всей частотной полосе измерения. Зарегистрированный сигнал после предварительного усиления разделяется активными частотными фильтрами и в дальнейшем усиливается в независимых каналах регистрации. Прибор, таким образом, объединяет в одной конструкции два отдельных измерителя напряженности электрического поля, два отдельных измерителя плотности магнитного потока и микропроцессорный блок обработки и анализа результатов измерений.

Функциональная блок-схема измерителя приведена на рисунке 1.

Составными частями измерителя являются:

Датчики электрического и магнитного полей дипольного типа. Оси чувствительности датчиков направлены горизонтально (при нормальном расположении измерителя) перпендикулярно продольной оси прибора. Это направление указано стилизованной стрелкой, изображенной на лицевой панели.

Рисунок 1. Функциональная блок-схема измерителя «ВЕ-метр-АТ-002»

На рисунке введены следующие обозначения:

1. Датчик-измеритель плотности магнитного потока.

2. Датчик-измеритель напряженности электрического поля.

3. Предварительный усилитель сигналов датчика плотности магнитного потока.

4. Предварительный усилитель сигналов датчика напряженности электрического поля.

5. Активный полосовой фильтр высоких частот (АПФВЧ) для сигналов датчика (1).

6. Активный полосовой фильтр низких частот (АПФНЧ) для сигналов датчика (1).

7. АПФВЧ для сигналов датчика напряженности электрического поля.

8. АПФНЧ для сигналов датчика напряженности электрического поля.

9. Канал детектирования высоких частот сигналов датчика плотности магнитного потока.

10. Канал детектирования низких частот сигналов датчика плотности магнитного потока.

11. Канал детектирования высоких частот сигналов датчика напряженности электрического поля.

12. Канал детектирования низких частот сигналов датчика напряженности электрического поля.

13. Аналогово-цифровой преобразователь

14. Процессор

15. Блок управления процессором

16. Жидкокристаллический алфавитно-цифровой дисплей матричного типа.

17. Звуковой сигнализатор.

Предварительные усилители каналов регистрации электрического и магнитного полей представляют собой широкополосные операционные усилители с цепями коррекции частотной характеристики.

Полосовые усилители высоко- и низкочастотных каналов регистрации электрического и магнитного полей представляют собой активные RC-фильтры с регулируемыми коэффициентами усиления (последнее используется при калибровке приборов).

Окончательное формирование частотных характеристик каждого из сквозных каналов регистрации осуществляется цепями частотно-зависимой обратной связи операционных усилителей, использующихся для детектирования сигналов.

В качестве аналогово-цифрового преобразователя используется 8-ми входной мультиплексированый АЦП микроконтроллера семейства MCS-51 фирмы INTEL. Он включает в себя 256-элементную последовательно-параллельную резистивную матрицу, компаратор, конденсатор выборки и хранения, регистр последовательного приближения, триггер управления, регистр результатов сравнения и 8 регистров результатов аналогово-цифрового преобразования.

В качестве центрального процессора измерителя используется высокоинтегрированный 8-битовый микроконтроллер, основанный на архитектуре MCS-51. В измерителе этот процессор используется для установления режима измерений поля. По выбору пользователя может быть установлен режим непрерывного измерения поля и режим измерения полного вектора, включающий измерения трех компонент поля и последующее вычисление абсолютной величины вектора поля.

Пользовательский интерфейс обеспечивается в режиме «Меню» блоком управления микроконтроллером.

Как пользовательское меню, так и окончательные результаты регистрации, индицируются на жидкокристаллическом строчном видеодисплее, расположенном на передней панели прибора.

Питание измерителя.

Питание прибора осуществляется от аккумуляторной батареи, состоящей из 4-х аккумуляторов типа GP 85 ААК. Батарея обеспечивает питание блока аналоговых усилителей-детекторов двуполярным напряжением (со средней точкой) и питание цифровой части однополярным напряжением.

Суммарное напряжение аккумуляторной батареи контролируется микропроцессором, который при обнаружении падения напряжения ниже критического уровня выдает на дисплей сообщение о разряде батареи — в левом нижнем углу жидкокристаллического индикатора результатов высвечивается символ «Р». После этого прибор можно эксплуатировать не более 2-х часов. В течение этого срока следует прекратить измерения и поставить прибор на зарядку.

Для зарядки аккумуляторной батареи питания следует кнопкой «Питание» выключить прибор. Затем штекер зарядного устройства вставить в соответствующее гнездо (см. рис 2) прибора, а само зарядное устройство — в розетку сети переменного тока 50 Гц.

Время зарядки - 10 ч.

Конструкция измерителя.

Внешний вид измерителя представлен на рисунке 2.

Измеритель выполнен в виде портативного прибора, объединяющего в одном корпусе датчики-измерители плотности магнитного потока и напряженности электрического поля, блок полосовых (НЧ и ВЧ) усилителей-детекторов, блок цифровой обработки результатов регистрации, блок управления и индикации, и блок питания. Корпус прибора выполнен из синтетического материала с низким уровнем диэлектрических потерь.

Для удобства пользователя все управляющие органы измерителя (выключатель питания, кнопки выбора режима и запуска измерений) вынесены на переднюю панель прибора и объединены в один блок управления.

В боковой части прибора (слева под индикаторной панелью) расположено гнездо подключения зарядного устройства.

Рисунок 2. Внешний вид измерителя со стороны лицевой панели

На рисунке введены следующие обозначения:

1- корпус прибора,

2- гнездо включения внешней антенны,

3- выключатель питания,

4- кнопка выбора режимов измерения,

5- кнопка запуска измерений и ввода результатов в память процессора,

6- жидкокристаллический строчный дисплей,

7- гнездо подключения зарядного устройства.