Способ измерения индукции магнитного поля Советский патент 1988 года по МПК G01R33/35 

Изобретение относится к магнитометрии и может быть использовано в медицине, например, при снятии маг- нитоэнцефалограмм, геофизике и океа- нологии Для измерения магнитного поля Земли, физике твердого тела при исследовании магнитных свойств вещества, а также для поиска магнитных аномалий.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей,путем измерения модуля и вектора индукции.

На чертеже представлена схема измерения вектора и модуля магнитной индукции, л

Способ состоит в том, что если в однородное магнитное поле Н, модуль и вектор которого необходимо измерить, внести тело 1, например сверх- проводящий шар радиусом а, то распределение поля вне шара можно рассматривать как суперпозицию внешнего однородного поля Нд и поля шара:

Н,.

3 ( j R R3

где р 2

HQ - магнитньш момент тела;

R - расстояние от центра шара

до точки наблюдения.

Для несверхпроводящего шара с магнитной проницаемостью /u; магнитный момен равен:

-- -4:-где /Kg - магнитная проницаемость

среды.

Если в плоскости ХОУ в измеряемом поле расположить приемный контур квантового интерферометра 2, то в магнитный поток через контур вклад даст только одна компонента магнитного поля

H H + ; ipiSi5 - Ei

ег ог RS R3

(1)

Из уравнен1;1я (1) видно, что вели- 50 чина Hg,j зависит от всех компонент вектора р, следовательно, и магнитный поток, пронизывающий приемный контур.

также зависит от всех компонент момента р.

Индукция поля, таким образом, описывается следующий выражением:

B, |Ue(H+rot Й±Й) ,-г, (2)

где г - радиус-вектор точки наблюдения, проведенный из начала системы координат; - г - радиус-вектор центра шара,

проведенный из начала системы координат.

Проинтегрировав выражение (2) по контуру приемного контура, можно получить выражение лля магнитного потока через контур

fClidl I R3

Для измерения поля предлагаемым способом необходимо зафиксировать положение тела относительно приемного контура не менее чем в четырех точках пространства, не лежащих на одной плоскости. В указанных точках определяют значение потока через приемный контур:

/, (, (X,; Y ; Z);

P2 fJe№e2S+pNz(X2; Y.,; Z) ;

3 Fe He2-S+PN3(X3; Y, ; Z,) ;

4 peCVS+PN4 (X4; Y, ; Z ,

9

(3)

(4)

где N;(X;,Y;,Z;)

R3 e

- интеграл, характеризующий форму приемного контура и положение тела 1 относительно контура 2;

R - радиус-вектор из

центра шара к элементу dlj приемног контура; X, Y, Z - координаты центра

ша га.

p.N;(X,Y,Z)p,N (X-;Y;Z)+P N..(XiYvZ) + -Kp.N,(XiY}Z). (5) Поскольку квантовый интерферометр регистрирует изменение поля, то можно записать следующие выражения для из- менения потока:

Изобретение может быть использовано, например, в геофизике, океанологии, медицине. Перемещают в измеряемом магнитном поле относительно приемного контура квантового интерферометра тело, изменяющее пространственное распределение магнитного потока (МП), Регистрируют положение тела относительно приемного контура квантового интерферометра по крайней мере в четырех точках, не лежащих в одной плоскости. По изменению МП в приемном контуре квантового интерферометра, координатам положения тела, его размерам и магнитной проницаемости вычисляют модуль и вектор индукции магнитного поля. Способ имеет расширенные функциональные возможности. 1 ил.

г- (Nxi-Nx. )+Pu(N4i-Ny, )+p(, )1 , РЗ - Р. (Nxi-Nx, )+Ри (N,3-N,,, )+р (, ) , (6) . Р.- P,(,(N,,-N,, )+p5(Ny,-Ny,),) .

где

можно вычислить вектор и модуль индукции магнитного поля для тела 1 в виде сверхпроводящего шара из выражения

В

- ilie ,

Р,

о а для несверхпроводящего шара

В B±2(1 iHs в

, (U;-fUe аЗ Таким образом определяется и вектор индукции постоянного менного магнитного поля. При этом время перемещения тела 1 при измерении переменных полей должно быть значительно меньше периода колебаний измеряемого поля.

Формула изобретения

Способ измерения индукции магнитного поля, включающий перемещение в измеряемом магнитном лоле относительно приемного контура квантового интерферометра тела, изменяющего пространственное распределение магнитного потока, о т.л ичающийс я тем, что, с целью расщирения функциональных возможностей путем измерения модуля и вектора индукции, регистрируют

положение тела относительно приемного контура квантового интерферометра ио крайней мере в четырех точках, не лежащих в одной плоскости, и по изменению магнитного потока в приемном контуре квантового интерферометра, измеренным координатам положения тела, его размерам и магнитной пронт аемос- ти вычисляют модуль и вектор индукции магнитного поля.