СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ НА ОСИ КОЛЬЦЕВЫХ МАГНИТОВ И МАГНИТНЫХ СИСТЕМ Российский патент 2022 года по МПК G01R33/00 

Изобретение относится к области электротехники и метрологии электрических и магнитных полей, может быть использовано при измерении малых компонент магнитного поля в магнитных системах с высокими значениями магнитной индукции и ее градиента. Наиболее целесообразно применение изобретения при измерении дефокусирующих компонент магнитного поля в магнитных фокусирующих системах и кольцевых магнитах.

Измерение поперечной составляющей фокусирующего магнитного поля является очень важной технологической операцией при изготовлении магнитных фокусирующих систем электровакуумных приборов СВЧ, которая может производиться с помощью устройства для контроля магнитных систем, содержащего последовательно соединенные генератор постоянного тока, зонд с датчиком Холла и усилитель; с целью повышения точности и производительности контроля устройство снабжено подключенными к выходу усилителя двумя полосовыми фильтрами, причем зонд установлен с возможностью вращения вокруг собственной оси, датчик Холла размещен на оси зонда, один из полосовых фильтров настроен на частоту питания, а другой на частоту, равную алгебраической сумме частот питания и вращения [Авторское свидетельство СССР №960679, опубл. 23.09.1982]. Данное устройство имеет существенный недостаток, так как не позволяет минимизировать погрешность измерений, связанную с несоосностью и наклоном датчика Холла в измерительном зонде и центрирующей оснастке, при этом погрешность составляет не менее 20-30%.

Наиболее близкой к предлагаемому способу является методика измерения поперечной составляющей магнитного поля с помощью измерительного зонда с датчиком Холла с тесламетром (состоит из стабилизатора постоянного тока и усилителя ЭДС Холла), включающая в себя поиск максимального значения поперечной составляющей магнитного поля при повороте зонда с датчиком Холла вокруг своей оси, последующее измерение поперечной составляющей магнитного поля после поворота зонда вокруг своей оси на 180° относительно положения зонда при максимальном значении поперечной составляющей магнитного поля и вычисление истинного значения поперечной составляющей магнитного поля по формуле

где В_п - истинное значение поперечной составляющей магнитного поля;

В_макс - максимальное значение поперечной составляющей магнитного поля при повороте зонда с датчиком Холла вокруг своей оси;

В₁₈₀ - значение поперечной составляющей магнитного поля после поворота зонда вокруг своей оси на 180° относительно положения зонда при В_макс.

Данная методика позволяет обеспечить наименьшую погрешность, связанную с несоосностью и наклоном датчика Холла в измерительном зонде и центрирующей измерительной оснастке. При этом направлением поперечной составляющей считают направление В_макс [Е.И. Каневский, Е.А. Майорова, О.И. Романов «Связь между поперечной составляющей фокусирующего магнитного поля и токооседанием электронного потока» // Электронная техника, сер.1, 1970, №6, с. 40-50]. Такой способ имеет следующие недостатки:

- поиск В_макс носит субъективный характер, его результат зависит от опыта и квалификации персонала, выполняющего измерения;

- при использовании автоматизированного оборудования необходимо выполнять значительное количество измерений, что увеличивает время контроля и усложняет конструкцию оснастки и самого оборудования.

Технический результат предлагаемого изобретения - упрощение и снижение времени измерений, повышение точности расчета поперечной составляющей магнитного поля, а также возможность определения угла направления поперечной составляющей магнитной индукции относительно выбранного нулевого положения.

Для достижения технического результата предлагается способ измерения поперечной составляющей магнитной индукции на оси кольцевых магнитов и магнитных систем с помощью зонда с датчиком Холла типа М, отличающийся от известных способов тем, что взамен поиска максимального и минимального значений поперечной составляющей при вращении зонда с датчиком Холла определяются значения поперечной составляющей в четырех по азимуту точках, с поворотом на 90°. По результатам измерений соответственно определяются четыре значения: значение магнитной индукции в точке с нулевым поворотом, значение магнитной индукции в точке с поворотом на 90°, значение магнитной индукции в точке с поворотом на 180°, значение магнитной индукции в точке с поворотом на 270°. Истинное значение поперечной составляющей магнитной индукции высчитывается по формуле

где В_п - истинное значение поперечной составляющей магнитного поля;

B₁₈₀ - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 180°;

В₀ - значение магнитной индукции в точке с нулевым поворотом;

В₂₇₀ - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 270°;

В₉₀ - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 90°.

Предложенный способ легко применять в автоматизированном измерительном оборудовании. Например, в автоматизированном комплексе типа «Медиана» шаг угла поворота составляет 2 градуса. Если для поиска максимального значения поперечной составляющей, необходимого для расчетов по методике-прототипу изобретения, потребуется фиксировать и сравнивать минимум 180 измеренных значений только в одной выбранной на оси точке измерения, то для определения поперечной составляющей магнитной индукции на оси кольцевых магнитов и магнитных систем по предлагаемому способу максимальное значение поперечной составляющей магнитной индукции вычислять не нужно, потребуется зафиксировать всего 4 измеренных значения, В₀, В₉₀, В₁₈₀, В₂₇₀.

Также с помощью полученных по предлагаемому способу значений В₀, В₉₀, В₁₈₀, В₂₇₀ можно определить угол направления поперечной составляющей магнитной индукции относительно выбранного нулевого положения. Угол направления поперечной составляющей магнитной индукции относительно выбранного нулевого положения (α) определяют как арктангенс (arctg) отношения разности значения магнитной индукции в точке с поворотом на 270° (В₂₇₀) и значения магнитной индукции в точке с поворотом на 90° (В₉₀) к разности значения магнитной индукции в точке с поворотом на 180° (В₁₈₀) и значения магнитной индукции в точке с нулевым поворотом (В₀):

Источники информации:

1. Устройство для контроля магнитных систем. Е.В. Комаров, А.В. Гуськов. Авторское свидетельство СССР №960679, МПК G01R 33/07, опубл. 23.09.1982.

2. Е.И. Каневский, Е.А. Майорова, О.И. Романов «Связь между поперечной составляющей фокусирующего магнитного поля и токооседанием электронного потока» // Электронная техника, сер.1, 1970, №6, с. 40-50

Изобретение относится к области электротехники и метрологии электрических и магнитных полей. Способ измерения поперечной составляющей магнитной индукции на оси кольцевых магнитов и магнитных систем дополнительно содержит этапы, на которых измерение проводится в четырех азимутальных точках 0°, 90°, 180°, 270° соответственно при вращении зонда вокруг оси; значение поперечной составляющей магнитной индукции рассчитывается по формуле где В_п - истинное значение поперечной составляющей магнитного поля; В₁₈₀ - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 180°; В₀ - значение магнитной индукции в точке с нулевым поворотом; В₂₇₀ - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 270°; В₉₀ - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 90°; а направление поперечной составляющей магнитной индукции относительно выбранного нулевого положения (α) определяется как арктангенс (arctg) отношения разности значения магнитной индукции в точке с поворотом на 270° (В₂₇₀) и значения магнитной индукции в точке с поворотом на 90° (В₉₀) к разности значения магнитной индукции в точке с поворотом на 180° (В₁₈₀) и значения магнитной индукции в точке с нулевым поворотом (В₀): Технический результат – упрощение и снижение времени измерений, повышение точности расчета поперечной составляющей магнитного поля, а также возможность определения угла направления поперечной составляющей магнитной индукции относительно выбранного нулевого положения.

Способ измерения поперечной составляющей магнитной индукции на оси кольцевых магнитов и магнитных систем, включающий в себя измерение с помощью измерительного зонда с датчиком Холла типа М с тесламетром, отличающийся тем, что с целью снижения времени измерения и повышения объективности результатов измерение проводится в четырех азимутальных точках 0°, 90°, 180°, 270° соответственно при вращении зонда вокруг оси; значение поперечной составляющей магнитной индукции рассчитывается по формуле

где В_п - истинное значение поперечной составляющей магнитного поля;

В₁₈₀ - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 180°;

В₀ - значение магнитной индукции в точке с нулевым поворотом;

В₂₇₀ - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 270°;

В₉₀ - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 90°;

а направление поперечной составляющей магнитной индукции относительно выбранного нулевого положения (α) определяется как арктангенс (arctg) отношения разности значения магнитной индукции в точке с поворотом на 270° (В₂₇₀) и значения магнитной индукции в точке с поворотом на 90° (В₉₀) к разности значения магнитной индукции в точке с поворотом на 180° (В₁₈₀) и значения магнитной индукции в точке с нулевым поворотом (В₀):