Зонд для магнитных измерений в жидких средах Советский патент 1983 года по МПК G01R33/00 

Изобретение предназначено для измерения параметров магнитного поя (индукции, напряженности) в идких магнитных средах, а также ля измерения магнитной восприимчивости жидких сред в. естественных или искусственно создаваемых магнитных полях, действующих в среде. Зонд может быть, использован для измерения парметров магнитного поля с малой- погрешностью в жидких средах с повышенной и высокой магнитной восприимчивостью, а также для одновременного определения параметров магнитного поля в среде и магнитной восприимчивости среды.

Известен зонд для измерения параметров магнитного поля в жидкости, содержащий магниточувствительный преобразователь, заключенный в н емагнитную оболочку l .

Известный зонд используется обычно ля измерений в морской воде,а при изерениях в жидкостях с повышенной и вы-. сокой магнитной восприимчивостью дает большую погрешность,так как параметры магнитного поля внутри .оболочки в этом случае существенно отличаются от параметров первоначального поля в среде..

Известно также устройство для магнитных измерений в жидких средах/ содержащее два зоНда, каждый из которых имеет заключенные в герметичные немагнитные оболочки магниточув ствительные преобразователи, которые подключены к измерительно-вычислительному блоку. Оболочки зондов выполнены в. форме элJ йпcoидoв вращения с различными коэффициентами формы При помещении преобразователей в оболочках в исследуемую среду параметры магнитного поля внутри оболочек вследствие различныхкоэффициентов формы оболочек и влияния магнитной восприимчивости среды в разной степени отличаютсяот параметров первичного поля, благодаря чему с помощью измерительно-вычислительного блока обеспечивается определение параметров первичного магнитного магнитной восприимчивости среды 21.

Недостатками такого устройства являются наличие погрешностей измерения, вызванных взаимным влиянием оболочек,на параметры магнитного поля внутриНИХ и влиянием неоднороД ности магнитного поля в среде, а также высокий порог чувствительности к магнитной восприимчивости среды,

Цель изобретения - повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в зонд для магнитных измерений в жидких средах, содержащий магниточувствительный преобразователь, заключенный в герметичную немагнитную, оболочку в виде эллипсоида вращения.

введен гидравлически патрубокj а оболочка выполнена в виде жесткого кольцевого экваториальногЬ каркаса и двух полярных эластичных мембран, закрепленных на каркасе с возможностью деформации в направлении оси вращения эллипсоида, при этом гидравлический патрубок, сообщающийся с внутренней полостью зонда, размещен на каркасе.

Кроме того, жесткий кольцевой экваториальный каркас выполнен с 11 жесткими немагнитными ограничителями , размещенными симметрично относительно оси вращения эллипсоида по обе стороны каждой мембраны.

На фиг. 1 показан зонд, разрез , симметричный вариант конструкции ; на фиг. 2 - то же, несимметричный вариант на фиг..3 - то же, с заданным коэффициентом модуляции формы.

Зонд для магнитных измерений в жидких средах содержит магниточувствительный преобразователь 1, заключенный в герметичнуй нема -нитную оболочку, имеющую форму эллипсоида вращения. Оболочка выполнена из жесткого кольцевого экваториального каркаса 2 и полярных эластичных мем1ран 3 и 4, причем в несимметричном варианте (фиг. 2). одна из мембран 4 может быть жесткой и Является часть жесткого каркаса 2. Мембраны 3 и 4 закреплены на каркасе 2 с возможностью деформации в аправлении оси вращения эллипсоида 00 (фиг. 1), Ось максимальной чувствительности магниточувствителвного преобразователя 1 также ориентирована в направлении оси вращения эллипсоида. На каркасе 2 установлен гидравлический патрубок 5 для подключения йнут,ренней полости оболочки-корпуса к пневматической или гидравлической системе и разъем 6 для электрического подсоединения преобразователя 1 к измерительной цепи.

Зонд может содержать также жесткие немагнитные ограничители 7 и 8 перемещения мембран Зи 4,в данном случае выполненные в виде перфорированных немагнитных диафрагм (фиг, З), которы обеспечивают стабильную фиксацию минимального и максимального значений коэффициента формы оболочки.

В качестве магниточувствительного преобразователя 1 используются преобразователи.Холла, феррозонды (размеры которых Малы по сравнению с размерами оболочки) , измерительные ,

Зонд для магнит.ных измерений в жидких средах работает следующим образом.

При измерениях зонд устанавливают в жидкой среде так, чтобы вектор напряженности Н (индукции В) первичного магнитного поля был направлен вдоль оси вращения эллипсоида 00, с помощью пневматической или гидравлической системы (не показана), подключаемой к патрубку 5 создают в оболочке зонда изменяюще еся давление и измеряют выходной сигнал магниточувствительного преобразователя .1 . Возможны два основных способа и мерения параметров первичного магнитного поля в среде и магнитной во приимчивости среды с помощью зонда Согласно первому способу измерения проводят при двух положения мембран 3 и 4 - при двух.значениях коэффициента формы оболочки зонда минимсшьном N и максимальном Nj (что обеспечивается созданием последовательно двух уровней давления внутри зонда)и измеряют параметры магнитного поля внутри оболочки. П раметры первичного магнитного поля в среде BO, Н о и магнитную восприимчивость среды определяют по формулам . Zi B,;H-N,)-82;(l-Nj} NrN H,i( NI-M, NaHjr H. |Uo NaBarN ftii 024-81,Biil4-N l-8i;H-N, где B,- , Вг , HI, , H2 - индкуции и напряженности магнитного поля внутри-оболочки зонда при минимальном N и максимальном N-2 значениях коэффициента формы fUo , магнитная проницаемость вакуума. Согласно второму способу производят периодическое изменение формы оболочки зонда созданием периодически изменяющегося давления внутри него, с помощью преобразователя 1 выделя.ют и измеряют составляющие па раметррв магнитного поля внутри обо лочки/ представляющие собой при пос Тоянном внешнем магнитном поле постоянную составляющую (индукции или напряженности) и составляющую с частотой изменения коэффициента формы, а при переменном внешнем маг нитном поле составлякадую с частотой внешнего поля и составляющую с комбинационными частотами, образованными частотой внешнего поля и частотой изменения коэффициента формы,, и по величинам обеих составляющих индукции судят о параметрах магнитного поля и магнитно восприимчивости среды. При гармоничесд ом изменении коэффицуента формы N VlolUmcosSt) т«1, (г) магнитная индукция постоянного или амплитуда индукции переменного первичного поля BO в среде определяется выражением где В, постоянное значение или амплитуда первой составляющей магнитной индукции внутри оболочки (т.е. постоянная составляющая индукции при постоянном внешнем магнитном поле или составлякицая с частотой внешнего магнитного поля при переменном внешнем Магнитном поле)| В - амплитудное значение или суммарная амплитуда слагаемых составляющей магнитной индукции внутри оболочки (т.е. составляющая с частотой модуляции при постоянном внешнем магнитном поле или составляющая с комбинационными частотами («349 при переменном внешнем магнитном пол|е с частотой СО; N о, m - среднее.значение и глубина модуляции коэффициента формы оболочкикорпуса, , Магнитная восприимчивость среды при гармоническом изменении коэффициента формы оболочки и постоянном первичном поле определяется по формуле. . 6 6,Non,, где В, В - постоянная составляющая и амплитуда переменной составляющей магн|1тной индукции внутри оболочки. Для слабомагнитных жидкостей х формула упрощается По сравнению с прототипом предлагае,кый зонд позволяет повысить точность (э 10-50 раз за счет уменьшения неоднородности поля и на несколько порядков выше чувствительность при определении магнитной йосприимчивости.

qjuf.2

1. ЗОНД ДЛЯ МАГНИТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ЖИДКИХ СРЕДАХ, содержащий магниточувствительный преобразователь, заключенный в герметичную немагнитную оболочку в виде эллипсоида вращения, отличающййс я тем, что, с целью повышения точности, в него введен гидравлический патрубок, a оболочка выполнена в виде жесткого кольцевого экваториального каркаса и двух полярных эластичных мембран, закрепленных на каркасе с возможностью деформации в направлении р,сй вращения эллипсоида, при этом гидравлический патрубок , сообщающийсяс внутренней полостью зонда, размещен на каркасе. 2. Зонд пр п. 1, о т л и ч a ю щ и и с я тем, чт.о жесткий кольцевой экваториальный каркас выполнен СП жесткими немагнитныкт огра- , ничителями, размещенными симметрично относительно оси вращения эллипсоида пр обе стороны каждой мембраны.