Способ определения постоянного магнитного поля Советский патент 1991 года по МПК G01R33/28 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть исполь- . зовано для определения величины и направления постоянного магнитного поля.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения направления вектора постоянного магнитного поля.

На чертеже дано устройство, реализующее предлагаемый способ.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения постоянного магнитного поля, заключающемся в измерении входного сопротивления z, помещенного в магнитоактивную

плазму плоского электрического конденсатора, основанного на зависимости входного сопротивления плоского электрического конденсатора, помещенного в магнитоактивную плазму, от частоты параметров плазмы и угла Ј между нормалью к пластинам конденсатора и направлением постоянного магнитного поля, устанавливают параметры плазмы в соответствии с неравенством

foe

3f

м

(1)

Плазма может быть естественной (например, ионосфера Земли вблизи максимума F-слоя) или созданной искусственно (например, в газоразрядной трубке). Располагают пластины конденсатора перпендикулярно плоскости XY в произвольным образом выбранной прямоугольной системе координат X, Y, Z, вращают пластины конденсатора вокруг оси Z и измеряют величину z как функцию угла вЈ между нормалью к пластинам конденсатора и осью X на частоте f, удовлетворяющей неравенствам

1

6 f . 6 1,7-10

-г

не

где

f , s 3f f

Ot

- плазменная и

(2) гирочас

о« Mi тота ионов соответственно, измеряют

значение угла оЈ ОСв ПРИ котором имеет место максимум величины z, располагают пластины конденсатора парал- лельно оси, расположеннойЕ плоскости XY в направлении угла с/ Otj , вращают их вокруг этой оси и измеряют величину z как функцию угла ft между осью Z и нормалью к пластинам кон- денсатора, измеряют значение угла РО, при котором величина z имеет максимум, устанавливают угол ft /3„ + 15°, измеряют величину z как функци частоты, измеряют значение частоты f,, на которой имеет максимум величины z, определяют напряженность постоянного магнитного поля по формуле

/н(

3Z72 lei

а направление магнитного поля как

Р- Р«

- 9

,,о

где m и е - масса и заряд электрона;

с - скорость света в вакууме, Формула для расчета z имеет вид

С

Cnl 2С

Z j«C

С ,

Г+ с

- емкость конденсатора в магнитоактивной плазме;

емкость двойного слоя, образующегося у поверхностей пластин конденсатора.

п

(6, sin2

e,cos

р - (з)

емкость плазменного слоя между обкладками конденсатора,

где С,

- константа, не зависящая от частоты и параметров плазмы:

Ј, 1 -

Јее

fie

(A)

0

t

1 .

fz (5)

При выполнении условий уравнения (2) 6, О, всегда найдется угол %, при котором

6,sin2 + g,cos2 0.

В этом случае С „ О, С 0и величина z имеет максимум. Из выражений (3-5) с учетом выражения (1) имеют

о, Ј fiie tgf . - --- ---,

Поскольку f Ј 1,72-10

(6)

-г

не

значение угла , при котором имеет место максимум величины z, лежит в пределах

89° : $ГЈ 90°

(7)

Таким образом, выбирая значение f в соответствии с неравенством (2) и измеряя величину z как функцию угла , по положению максимума Z можно определить, когда нормаль к пластинам конденсатора перпендикулярна направлению постоянного магнитного поля. Чем меньше частота f по сравнению с величиной , тем ближе нормаль к значению % - 90° .

Устройство, реализующее предлага- . емый способ измерения постоянного магнитного поля содержит магнитоактивную плазму 1 ,обкладки плоского электрического конденсатора 2,поворотное устройство 3, соединительные провода 4, генератор 5 стандартных сигналов. Пластины 2 плоского электрического конденсатора с помощью соединительных проводов 4 подключены к выходу генератора 5 стандартных сигналов. Поворотное устройство 3 перемещает конденсатор в горизонтальной и вертикальной плоскостях и осуществляет поворот пластин конденсатора на угол 90°.

Устройство работает следующим образом.

С помощью поворотного устройства 3 пластины конденсатора 2 устанавливаются перпендикулярно плоскости XY. Частота генератора 5 устанавливается такой величины, чтобы выполнялось условие f, 1,72 10 г fHe, и производится измерение входного сопротивления z конденсатора при вращении его пластины вокруг оси Z. Определяется значение угла оЈ Od0 , при котором величина z имеет максимум. Определив tfe, находят плоскость, в которой лежит вектор Н. Эта плоскость перпендикулярна оси 00, расположенной в плоскости XY под углом tf0 к оси X. Для того, дтобы определить положение вектора Н в этой плоскости пластины конденсатора поворачивают на угол 90° и измеряют величину z как функцию угла В между осью Z и нормалью к пластинам конденсатора пр вращении пластин вокруг оси 00 , лежащей в плоскости XY в направлении Ot tt-o Определяют значение угла (% (, , при котором величина z имее максимум, согласно выражениям (6) и (7) это будет, когда угол между нормалью к пластинам конденсатора и направлением магнитного поля Ј -90°, определяют направление магнитного поля как |3 РО - 90 . Затем поворачивают пластины конденсатора на угол &й, измеряют величину z как функцию частоты f с помощью генератора 5, измеряют значение частоты f f2, на которой входное сопротивление конденсатора имеет максимум, и определяют напряженность постоянного магнитного поля по формуле

/н/ kimis b2 122 r u2)

lei

где T2tg (90° -Л/3) - f ие - ги- рочастота электронов. Величина й# выбирается из условия

tg (90° -Л/) Ј& 1,

0е р 25°. Формула изобретения

Способ определения постоянного магнитного поля, заключающийся в измерении входного сопротивления помещенного в магнитоактивную плазму | плоского электрического конденсатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных

возможностей путем определения направления магнитного поля, устанавливают параметры плазмы в соответствии с неравенством

f : -i F loe -

ое не плазменная и гирогде f,

частота электронов соответственно, причем располагают пластины конденсатора перпендикулярно плоскости XY в произвольным образом выбранной системе координат, вращают пластины конденсатора вокруг оси Z и измеряют величину входного сопротивления как функцию угла между нормалью к пластинам конденсатора и осью X на первой частоте,удовлетво- ряющей неравенствам

3fH| Ј f, 1,7-10

ъ

1не

f 3fe;

где f0j , f ц, - плазменная и гиро- частота ионов соответственно, измеряют значение угла, при котором имеет место максимум величины входного сопротивления, располагают пластины конденсатора параллельно оси, расположенной в плоскости XY в направлении измеренного угла, вращают их вокруг этой оси и измеряют величину входного сопротивления как функ- цию угла между осью Z и нормалью к пластинам конденсатора, измеряют значение этого угла, при котором величина входного сопротивления имеет максимум, увеличивают угол и измеря

ют величину входного сопротивления как функцию частоты, измеряют значение частоты, на которой имеет место максимум величины входного сопротивления, определяют напряженность постоянного магнитного поля по формуле

/Н/ Јz..)

50

а направление магнитного поля как

о

Р- (о- 90°,

где m и е - масса и заряд электро- 55на;

с - скорость света в вакууме;

f4 - значение частоты, на которой имеет место максимум величины входного сопротивления конденсатора при угле между осью

Z и нормалью к пластинам конденсатора /5 в /$0 + + А|3, где 0ЈА/% 25°.

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано для определения величины и направления постоянного магнитного поля. Целью изобретения является расширение функциональных возможное за счет определения помимо величины поля его направления. Согласно предложенному способу измеряют входное сопротивление z плоского электрического конденсатора, помещенного в магнитоактивную плазму, как функцию частоты параметров плазмы и угла между нормалью к пластинам конденсатора и направлением постоянного магнитного поля. По положению максимума величины z при tf при вращении пластин конденсатора вокруг оси Z в произвольной системе координат на частоте f , а также при вращении на частоте f- вокруг оси Ы. определяют величину и направление постоянного магнитного поля. k 1 ил. (/