МАЛОГАБАРИТНЫЙ ЦИФРОВОЙ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ РЕГИСТРИРУЮЩИЙ ФЕРРОЗОНДОВЫЙ МАГНИТОМЕТР

MAGIC МФ-03-Р

 

Кириаков В.Х., Любимов В.В.

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН,

г. Троицк, Московской области

 

Последние достижения в области интегральной и микропроцессорной техники позволили перейти к созданию нового поколения научно-исследовательской аппаратуры, отличающейся не только улучшенными техническими характеристиками, но и позволяющей получать качественно новую информацию о процессах, происходящих в Земной коре, в воздушной и водной окружающих средах. Новое поколение микропроцессорной измерительно-вычислительной техники существенно расширило функции приборов и заметно улучшило их технические характеристики.

Возможность при помощи микропроцессора осуществлять анализ получаемой информации в темпе эксперимента позволило перейти от фиксированного дискретного режима измерения к адаптивному, что позволило не только повысить качество получаемой информации, но и более рациональное использование объема памяти в автономных приборах.

Способность самоконтроля микропроцессорных измерительных систем является незаменимым качеством, например, для автономных станций и приборов. Новая элементная база обеспечивает более высокую точность преобразования первичных данных, а высокое быстродействие схем и применение программно-импульсных режимов питания позволяют на несколько порядков снизить энергопотребление, уменьшить емкость и габариты источников питания в автономных приборах. Миниатюрные размеры и высокая степень интеграции элементной базы существенно уменьшают размеры измерительных систем. Наличие твердотельной памяти высокой степени интеграции позволило не только повысить надежность автономных приборов, но и существенно уменьшить их габариты и энергопотребление. Снижение размеров измерительных схем, накопителя информации и источников питания в совокупности позволяет уменьшить общие габариты приборов и их стоимость.

Другим важным достоинством применения микропроцессорных систем является возможность унификации измерительных схем приборов, возможность подключения первичных преобразователей с выходными сигналами в виде напряжения, тока, частоты и периода, которая сводится, главным образом, к изменению программы, записываемой в ПЗУ микропроцессора, и подбора емкости твердотельного накопителя. Программа может также содержать индивидуальную коррекцию характеристик первичных преобразователей, учитывать их температурный и временной дрейф, нелинейность преобразования и т.д. При этом микропроцессор может фиксировать выходные сигналы и формировать их в виде, рассчитанном на непосредственный ввод в персональный компьютер (ПК) или для передачи по линиям связи.

При наличии в приборах встроенного микропроцессора появляется возможность осуществления легко доступной связи между ними, обеспечения двустороннего обмена информацией, программного автоматического изменения самой программы и режима измерений, формирования различных кодовых посылок, повышающих помехоустойчивость и быстродействие канала связи. Все это наделяет созданный прибор как бы интеллектом, то есть способностью без помощи оператора (извне) осуществлять автоматический контроль и проведение измерений.

В течение последних лет в ИЗМИРАН активно проводились инициативные работы по созданию интеллектуальных переносных малогабаритных приборов на основе современных достижений микропроцессорной техники и на современной элементной базе. Так в начале 2003 г. был разработан опытный образец и на его основе выпущена малая серия переносных магнитометрических приборов MAGIC МФ-03-Р, позволяющих решать большой круг научно-исследовательских задач в области геофизики, медицины и магнитобиологии, использовать их для проведения электромагнитного мониторинга окружающей среды в локальных помещениях и для общеобразовательных целей. Общий вид прибора показан на рисунке.

 


Высокочувствительный магнитометр MAGIC МФ-03-Р, выполненный на основе однокомпонентного феррозондового датчика в виде переносного прибора, предназначен для измерения модуля магнитной индукции поля Земли (Т), или одной из его составляющих (D, H или Z), а также для исследования полей, создаваемых искусственными источниками, для систем, служащих для привязки и ориентации объектов по магнитному полю и для специальных целей.

Прибор может использоваться на суше, на море, на подвижном носителе, в условиях обсерватории, в качестве автономной станции, а также для проведения поисковых и рекогносцировочных работ.

Прибор может использоваться в медицине для оценки интенсивности магнитной бури в любом районе Земного шара в реальном масштабе времени, использоваться в качестве одного из основных инструментов для оснащения магнитных камер в лечебных и диагностических центрах, использоваться лечебными учреждениями и медицинскими центрами диагностики для внесения необходимых изменений в курс лечения травматических, психоневрологических, терапевтических и послеоперационных больных, подверженных повышенной чувствительности к изменениям магнитного поля. А использование прибора службами санэпиднадзора позволяет выявлять и определять местонахождение "вредных" электромагнитных излучений искусственного происхождения, оказывающих воздействия на человека на его рабочем месте.

Прибор (см. рисунок) оснащен пленочной клавиатурой для управления и установки необходимых режимов работы и цифровым табло, в качестве которого используется двухстрочный жидкокристаллический индикатор, на котором измеренная информация отображается в единицах магнитной индукции, - нанотеслах.

Предусмотрена возможность регистрации измеренной информации во встроенную энергонезависимую память объемом 1 Мбайт ее хранение и передача через последовательный порт (RS232) в ПК или работа совместно с ПК любого типа в реальном масштабе времени. При этом появляется возможность визуализации получаемой информации в виде программно масштабируемого графика поле-время.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Диапазоны измерения магнитного поля, мкТл:

первый диапазон - 0 ...± 1

второй диапазон - 0 ... ± 10

третий диапазон - 0 ... ± 100

Цена единицы счета младшего разряда цифрового табло, нТл:

во всех диапазонах - 1

Цикл автоматических измерений на всех измерительных диапазонах, с:

-         0,1; 1; 10; 30; 60

Напряжение питания от источника постоянного тока, В:

- 9...12, типовое - 9 (от стандартного сетевого адаптера)

Потребляемая мощность, Вт, не более - 0,45

Диапазон рабочих температур, °С, в пределах - 0...40

Длина кабеля выносного датчика, м - 1...1,5

Габаритные размеры, мм (масса, кг):

датчика - 50 х 40 х 40 (0,3)

блока электроники - 180 х 80/60 х 35 (0,2)

 

Прибор имеет встроенный таймер текущего времени, что позволяет использовать его в режиме автономной вариационной станции. При этом объема энергонезависимой памяти при цикле измерения 0,1 с достаточно для непрерывной регистрации измеренных данных в течение 8 ч. Встроенный микропроцессор позволяет проводить цифровую фильтрацию данных и их осреднение в темпе эксперимента, осуществлять раздельную установку циклов визуализации данных на табло и записи их в твердотельную память. Отличительной особенностью магнитометра является возможность оперативной смены (смещения) измерительной базы при значительном выходе измеряемой величины за границы диапазона (цифрового табло) и возможность непосредственной работы совместно с ПК. При этом предусмотрена возможность изменения разрешающей способности прибора программно и быстро до максимально возможных значений, что в ряде случаев необходимо при проведении специальных работ, например, при определении металлических предметов на расстоянии или при их перемещении в пространстве относительно датчика магнитометра.

Магнитометр MAGIC МФ-03-Р удобен и прост в эксплуатации, способен работать в любых помещениях, что позволяет авторам надеяться на хорошие перспективы его дальнейшего использования для нужд науки и медицины при проведении полевых и исследовательских работ.



Hosted by uCoz