Комплекс для измерения и регистрации электромагнитных полей в диапазоне СНЧ – ОНЧ
Loading...
Files
Date
2014
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, Днепропетровск
Abstract
RU: Измерения переменных магнитных полей в диапазоне низких частот используются в различных областях научных исследований, таких как геофизика, радиофизика, а также технических областях, связанных с проблемами управления, электромагнитной совместимости и дистанционного мониторинга работы силовых устройств – электродвигателей, генераторов, источников питания, переключателей, электрических силовых сетей и т.п. Поэтому создание универсальных средств измерения магнитного поля, удовлетворяющим широким требованиям потребителей и упрощенных методик расчета оптимальных параметров компонентов измерительного комплекса представляет актуальную задачу для разработчика. Научная новизна представленной работы состоит в том, что предложена методика расчета широкополосных индукционных датчиков магнитного поля, которая позволяет выбрать оптимальные конструктивные параметры датчика, удовлетворяющие требованиям чувствительности и полосы пропускания при сниженных требованиях к шумовым параметрам входного усилителя. Методика также позволяет рассчитать параметры усилительного тракта, которые обеспечивают необходимый динамический диапазон измеряемых сигналов. Практическая ценность работы состоит в том, что на примере создания трехканального программно-аппаратного комплекса для измерений атмосферных электромагнитных помех в диапазоне низких частот описан и обоснован выбор конструктивных параметров датчиков магнитного и электрического поля и трактов усиления с целью получения требуемой чувствительности и частотного диапазона регистрируемых сигналов. Измерения параметров приемной части комплекса показали достаточно хорошее согласие с расчетом. Программная часть комплекса, реализованная на персональном компьютере, в режиме реального времени позволяет оценивать абсолютный уровень, спектральный состав, а также поляризационные характеристики регистрируемых импульсных, узкополосных и квазимонохроматических полей, и накапливать полученные данные в круглосуточном режиме.
UK: Вимірювання змінних магнітних полів в діапазоні низьких частот використовуються в різних галузях наукових досліджень, таких як геофізика, радіофізика, а також технічних областях, пов'язаних з проблемами управління, електромагнітної сумісності та дистанційного моніторингу роботи силових пристроїв - електродвигунів, генераторів, джерел живлення, перемикачів, електричних силових мереж і т.п. Тому створення універсальних засобів вимірювання магнітного поля, що задовольняє широким вимогам споживачів і спрощених методик розрахунку оптимальних параметрів компонентів вимірювального комплексу представляє актуальну задачу для розробника. Наукова новизна представленої роботи полягає в тому, що запропонована методика розрахунку широкосмугових індукційних датчиків магнітного поля, яка дозволяє вибрати оптимальні конструктивні параметри датчика, що задовольняють вимогам чутливості та смуги пропускання при знижених вимогах до шумових параметрів вхідного підсилювача. Методика також дозволяє розрахувати параметри підсилювального тракту, які забезпечують необхідний динамічний діапазон вимірюваних сигналів. Практична цінність роботи полягає в тому, що на прикладі створення трьохканального програмно-апаратного комплексу для вимірювань атмосферних електромагнітних завад в діапазоні низьких частот описаний і обґрунтований вибір конструктивних параметрів датчиків магнітного та електричного поля і трактів підсилення з метою отримання необхідної чутливості і частотного діапазону реєстрованих сигналів. Вимірювання параметрів приймальної частини комплексу показали досить гарну узгодженість з розрахунком. Програмна частина комплексу, реалізована на персональному комп'ютері, в режимі реального часу дозволяє оцінювати абсолютний рівень, спектральний склад, а також поляризаційні характеристики реєстрованих імпульсних, вузькосмугових та квазімонохроматичних полів, і накопичувати отримані дані в цілодобовому режимі.
EN: Measurement of alternating magnetic fields in the low frequency range is used in various fields of research, such as geophysics, radio physics and technical areas related to management issues, EMC and remote monitoring of powered devices - electric motors, generators, power supplies, switches, electrical power networks etc. Therefore, the creation of universal means of measurement of the magnetic field to meet the varied requirements of the customers and simplified methods for calculating the optimal parameters of the measuring complex components is an actual issue for a developer. Scientific novelty of the present work is that the proposed method for calculating broadband induction magnetic field sensors, which allows you to choose the optimal design parameters of the sensor, meeting the requirements of sensitivity and bandwidth while reducing the requirements for noise parameters of the input amplifier. The technique also allows you to calculate the parameters of the amplifier channel, which provide the required dynamic range of the measured signals. The practical value of the work lies in the fact that by cre-ating a three-channel hardware and software system for measuring atmospheric electromagnetic noise in the low frequency range the choice of the design parameters of the magnetic and electric field sensors and the amplification paths is described and justified in order to obtain the required sensitivity and frequency range of the recorded signals. Measuring the parameters of the receiv-ing part of the complex has shown a fairly good agreement with calculations. The software part of the complex, implemented on a personal computer allows to estimate the absolute level, spec-tral composition, and polarization characteristics of the detected pulse, narrow-band and quasi-monochromatic fields in the real time and store the received data in the round-the-clock mode.
UK: Вимірювання змінних магнітних полів в діапазоні низьких частот використовуються в різних галузях наукових досліджень, таких як геофізика, радіофізика, а також технічних областях, пов'язаних з проблемами управління, електромагнітної сумісності та дистанційного моніторингу роботи силових пристроїв - електродвигунів, генераторів, джерел живлення, перемикачів, електричних силових мереж і т.п. Тому створення універсальних засобів вимірювання магнітного поля, що задовольняє широким вимогам споживачів і спрощених методик розрахунку оптимальних параметрів компонентів вимірювального комплексу представляє актуальну задачу для розробника. Наукова новизна представленої роботи полягає в тому, що запропонована методика розрахунку широкосмугових індукційних датчиків магнітного поля, яка дозволяє вибрати оптимальні конструктивні параметри датчика, що задовольняють вимогам чутливості та смуги пропускання при знижених вимогах до шумових параметрів вхідного підсилювача. Методика також дозволяє розрахувати параметри підсилювального тракту, які забезпечують необхідний динамічний діапазон вимірюваних сигналів. Практична цінність роботи полягає в тому, що на прикладі створення трьохканального програмно-апаратного комплексу для вимірювань атмосферних електромагнітних завад в діапазоні низьких частот описаний і обґрунтований вибір конструктивних параметрів датчиків магнітного та електричного поля і трактів підсилення з метою отримання необхідної чутливості і частотного діапазону реєстрованих сигналів. Вимірювання параметрів приймальної частини комплексу показали досить гарну узгодженість з розрахунком. Програмна частина комплексу, реалізована на персональному комп'ютері, в режимі реального часу дозволяє оцінювати абсолютний рівень, спектральний склад, а також поляризаційні характеристики реєстрованих імпульсних, вузькосмугових та квазімонохроматичних полів, і накопичувати отримані дані в цілодобовому режимі.
EN: Measurement of alternating magnetic fields in the low frequency range is used in various fields of research, such as geophysics, radio physics and technical areas related to management issues, EMC and remote monitoring of powered devices - electric motors, generators, power supplies, switches, electrical power networks etc. Therefore, the creation of universal means of measurement of the magnetic field to meet the varied requirements of the customers and simplified methods for calculating the optimal parameters of the measuring complex components is an actual issue for a developer. Scientific novelty of the present work is that the proposed method for calculating broadband induction magnetic field sensors, which allows you to choose the optimal design parameters of the sensor, meeting the requirements of sensitivity and bandwidth while reducing the requirements for noise parameters of the input amplifier. The technique also allows you to calculate the parameters of the amplifier channel, which provide the required dynamic range of the measured signals. The practical value of the work lies in the fact that by cre-ating a three-channel hardware and software system for measuring atmospheric electromagnetic noise in the low frequency range the choice of the design parameters of the magnetic and electric field sensors and the amplification paths is described and justified in order to obtain the required sensitivity and frequency range of the recorded signals. Measuring the parameters of the receiv-ing part of the complex has shown a fairly good agreement with calculations. The software part of the complex, implemented on a personal computer allows to estimate the absolute level, spec-tral composition, and polarization characteristics of the detected pulse, narrow-band and quasi-monochromatic fields in the real time and store the received data in the round-the-clock mode.
Description
Т. Сердюк: ORCID 0000-0002-2609-4071
Keywords
индукционный датчик, измерение магнитного поля, низкочастотные помехи, індукційний датчик, вимірювання магнітного поля, низькочастотні перешкоди, inductive sensor, magnetic field measurement, low-frequency noise, КАТЗ
Citation
Комплекс для измерения и регистрации электромагнитных полей в диапазоне СНЧ – ОНЧ / А. В. Швец, Т. Н. Сердюк, А. Ю. Щекотов, Г. Г. Беляев, А. П. Кривонос // Електромагнітна сумісність та безпека на залізничному транспорті. – 2014. – №7. – С.11–21. – DOI: 10.15802/ecsrt2014/51336.