Устройство для измерения эффективной длины заворачивающих магнитов и способ изготовления пробников Советский патент 1991 года по МПК G01R33/95 

Изобретение относится к области магнитных измерений и предиазначено дпя измерения эффективной длины заво рачивающих магнитов, используемых при создании ускорителей заряженных частиц.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства и сокращение времени измерения.

На фиг. 1 изображено устройство . для измерения эффективной длины эа- ворачивающих магнитов; на фиг. 2 изображена конструкция пробника, используемого в устройстве; на фиг. 3 изображена операция интегральной коррекции; на фиг. 4 - дифференциальной чувствительности элементов пробников.

Магниточувствительные. элементы пробников 1 и 2, выполненные в виде скрутки из магнитореэистивного изолированного проводника, помещены в магнитное поле соединенных последовательно и согласно обмоток 3 и 4 измеряемого магнита 5 и эталонного магнита 6 соответственно. Выходы элементов пробников 1 и 2 подключены к входам двухканального регистратора 7.

Способ изготовления пробников для устройства заключается в том, что берут два куска изолированного

Рядматериалов (висмут, медь,

InSb идр.) обладают магни.торезистивнымэффектом. Датчики из этих

«1.

5 ров

10

15

материалов в виде спиралей , меанд

и других геометрических форм обычно применяют для точечных измерений магнитных полей в диапазоне более л, Т из-за их понижающейся чувствительности при меньших полях. Здесь предлагается использовать изменение сопротивления проволоки от интеграла магнитного поля вдоль нее. При достаточно высоких полях, а они в заворачивающих магнитах обычно велики, 1,5-5 Т, вьфажение для изменения сопротивления имеет вид:

е

20

25

ДЕ А Кд Bdl,

JO

где Rp - начальное -сопротивление

при В 0;

А - постоянная, характеризующая материал и геометрию датчика;

I - длина проволоки. Устройство работает следующим образом (фиг. 1).

Пробники 1 и 2, выполненные по форме предполагаемой траектории пучка (например, круговой), с длиной

более L

qj

Устанавливаются в измеряемом магните 5 и эталонном маг- магниторезистивного проводника, скла- j ните 6, параметры которого извест40

дывают каждый из них в виде петли, скручивают по отдельности каждую петлю в элементы 8 и 9 пробников 1 и 2 (на фиг. 2 изображен после скрутки элемента 8), складывают полученные элементы 8 и 9 вместе и помещают в однородное магнитное поле Ъ (фиг. 3), где корректируют элементы 8 и 9 по интегральной чувствительности. После этого оба элемен- 5 та В и 9 протягивают через ограниченное по ширине поперечное магнитное поле В (фиг. 4), выравнивают дифференциальную чувствительность элементов 8 и 9 путем изменения плотности скрутки, фиксируя при этом каждый чувствительный элемент 8 и 9 склеивающим эластичным материалом, после чего полученные элементы 8 и 9 разделяют и закрепляют каждый .в отдельном немагнитном каркасе, имекяцем форму предполагаемой траектории измерения и состоящем из основания 10, крышки 11, прокладки 12.

ны. Обмотки 3 и 4 возбуждения магнитов 5 и 6 запитываются последовател но током I,Регистратор 7 измеряет соп ротивление пробников 1 и 2 и по реэультатам измерения вычисляет эффективную длину заворачивающего м агнита 5 с учетом калибровки пробников 1 и 2 и кривой намагничивания образцового магнита 6. Пробники 1 и 2 состоят из жесткого каркаса - основания 10 с проточкой для установки туда магяи- торезистивной бифилярно скрученной петли 8 и 9, мягких уплотнителей- прокладок 12 и прижимной крышки I1.

у- Перед установкой петель 8 и 9 в каркасы, измеряют и корректируют с помощью регистратора 7 интегральную чувствительность элементов (фиг. 3) .Для этого элементы 8 и 9 свертывают

j и помещают одновременно в постоянное однородное поле Во, при этом корректируя длину и плотность скрутки обоих элементов, выравнивают интегральную чувствительность элементов

3164122

Рядматериалов (висмут, медь,

InSb идр.) обладают магни.торезистивнымэффектом. Датчики из этих

«1.

5 ров

10

15

материалов в виде спиралей , меанд и других геометрических форм обычно применяют для точечных измерений магнитных полей в диапазоне более л, Т из-за их понижающейся чувствительности при меньших полях. Здесь предлагается использовать изменение сопротивления проволоки от интеграла магнитного поля вдоль нее. При достаточно высоких полях, а они в заворачивающих магнитах обычно велики, 1,5-5 Т, вьфажение для изменения сопротивления имеет вид:

е

20

ДЕ А Кд Bdl,

где Rp - начальное -сопротивление

при В 0;

А - постоянная, характеризующая материал и геометрию датчика;

I - длина проволоки. Устройство работает следующим образом (фиг. 1).

Пробники 1 и 2, выполненные по форме предполагаемой траектории пучка (например, круговой), с длиной

более L

qj

Устанавливаются в измеряемом магните 5 и эталонном маг- ните 6, параметры которого известряемом магните 5 и эталонном маг- ните 6, параметры которого извест

ны. Обмотки 3 и 4 возбуждения магнитов 5 и 6 запитываются последователь но током I,Регистратор 7 измеряет соп-| ротивление пробников 1 и 2 и по реэуль татам измерения вычисляет эффективную длину заворачивающего м агнита 5 с учетом калибровки пробников 1 и 2 и кривой намагничивания образцового магнита 6. Пробники 1 и 2 состоят из жесткого каркаса - основания 10 с проточкой для установки туда магяи- торезистивной бифилярно скрученной петли 8 и 9, мягких уплотнителей- прокладок 12 и прижимной крышки I1.

Перед установкой петель 8 и 9 в каркасы, измеряют и корректируют с помощью регистратора 7 интегральную чувствительность элементов (фиг. 3). Для этого элементы 8 и 9 свертывают

и помещают одновременно в постоянное однородное поле Во, при этом корректируя длину и плотность скрутки обоих элементов, выравнивают интегральную чувствительность элементов

31316412

8 и 9. После этогр петли 8 и 9 развертывают и вместе пропускают через ограниченное по размерам .магнитное поле В (фиг. 4), при этом корректируют дифференциальную чувствитель- 5 ность, изменяя плотность скрутки петель 8 и 9. Окончательное положение фиксируется эластичным склеиванием материалом (лаком или клеем).

Готовые петли укладываются в О жесткий из немагнитного материала каркас пробника, задающий расположение петли по выбранной траектории.

Каркас-основание 10 имеет посадочные площадки, с помощью которых пробники 1 и 2 легко устанавливаются внутри апертуры магнита на специальных опорных конструкциях (шаблонах), располагаемых вне магнитов.

Пробники, в которых используются магнитосопротивления, практически безинерционны, поэтому есть возможность проведения мгновенных измерений. Высокое разрешение при таких измерениях обеспечивается также за счет последовательного включения обмоток возбуждения измеряемого 5 и образцового 6 магнитов, что исклю4

функциональные возможности при измерении L,. Все это, учитывая просто ту конструкции пробников, удобство их калибровки с высокой точностью, позволяет более эффективно и с меньшими материальным, и временными затратами проводить измерения многих заворачивающих магнитов для ускорителей-синхротронов.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения эффек тивной длины заворачивающих магнитов f5 содержащее пробник, магниточувстви- тельный элемент, подключенный к входу регистратора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и сокращения времени измерения, в него введены эталонный магнит, обмотка которого содержит клеммы для последовательного соединения с обмоткой измеряемого магнита, второй пробник, а регистратор выполнен двухканальным, при этом выходы пробников подключены к входам регистратора, а магнито- чувствительные элементы пробников выполнены в виде одинаковых скруток

20

25

чает влияние нестабильностей тока питания I на измеряемую величину. Благодаря 30 проводника, закрепленных в немаг- скрутке петель 8 и 9 чувствительность нитных каркасах, имеющих форму тра- к наводкам минимальна. Пробники 1 и 2

ектории измерения.

2. Способ изготовления пробников, включающий в себя операции закрепле- 35 ния на немагнитном каркасе магнито- чувствительного элемента с последующей его калибровкой в магнитном поле, (отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости информацию о распределении эффектив- 40 его изготовления и калибровки, оди- ной длины заворачиЬающих магнитов. наковые куски изолированного нагнитерезистивного проводника складывают в петли, скручивают каждую петлю, образуя элемент пробника, складывают 45 два элемента пробника вместе и помещают в однородное магнитное поле, корректируют элементы пробника по интегральной чувствительности, затем протягивают через ограниченное ничивания образцового магнита, данные50 по ширине поперечное магнитное поле, калибровки пробников, температуру и выравнивают дифференциальную чувствительность элементов путем изменения плотности скрутки, фиксируя каящый элемент пробника склеизаннем, полу- 55 ченные элементы разделяют и закрепляют ка;адый в отдельном немагнитном каркасе, имеющем форму траектории измерения.

запитываются стабилизированным постоянным или импульсным токами, корректируя которые можно окончательно точно, сбалансировать оба пробника 1 и 2 при отсутствии поля. Меняя положения пробников 1 и 2 в апертуре магнитов 5 и 6, можно получить всю

В регистраторе применяются цифровые измерители напряжений с высоким разрешением в обычном или дифферен- циа|1ьном режиме, микропроцессорная управляющая и вычислительная аппаратура. Последняя по результатам измерения с пробников, учитьтая ток питания магнитов, зависимость намаг

др., проводят соответствующие расчеты и выдают окончательные результаты в цифровом виде.

Данное устройство и способ его осуществления упрощают входные измерительные каналы, повышают быстродействие и существенно расширяют

4

функциональные возможности при измерении L,. Все это, учитывая простоту конструкции пробников, удобство их калибровки с высокой точностью, позволяет более эффективно и с меньшими материальным, и временными затратами проводить измерения многих заворачивающих магнитов для ускорителей-синхротронов.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения эффективной длины заворачивающих магнитов, содержащее пробник, магниточувстви- тельный элемент, подключенный к входу регистратора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и сокращения времени измерения, в него введены эталонный магнит, обмотка которого содержит клеммы для последовательного соединения с обмоткой измеряемого магнита, второй пробник, а регистратор выполнен двухканальным, при этом выходы пробников подключены к входам регистратора, а магнито- чувствительные элементы пробников выполнены в виде одинаковых скруток

проводника, закрепленных в немаг- нитных каркасах, имеющих форму тра-

VTZ-Tbl z

фиг, 1

Изобретение относится к области - магнитных измерений (И) . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства и сокращение времени И. Она достигается тем, что в устройство И зффективной длины заворачивающих магнитов (М), содержащее пробник 1, регистратор 7 и маг- ниточувствительный элемент пробника (МЗП), введен пробник 2, регистратор 7 выполнен двухканальным, а каждый из МЭП выполнен в виде скрутки из магниторезистивного изолированного проводника, помещенного в магнитном поле соединенных последовательно и согласно обмоток 3, 4 измеряемого М 5 и эталонного М 6 соответственно. В описании изобретения описан способ : изготовления пробников 1, 2. Изобретение упрощает входные измерительные каналы, повышает быстродействие и существенно расширяет функциональные возможности при И эффективной длины заворачивающих М, что позволяет с меньшими материальными и временными затратами проводить И для ускорителей - синхротронов. 2 с.п. ф-лы, 4 нл. (Л С

9 В I I Во

: yf--H- фиъ.З

Фиг.

Составитель с. Шитов Редактор Т. 1 р 1икова Техред М.Ходанйч

Заказ 1896

Тираж 434

ВНИИПИ Государствениого комитета СССР

по делам изобретений и открытий 11Э035, Москва, , Раушская наб. д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор П. Пилипенко

.Подписное