Устройство для измерения пространственного распределения магнитного поля Советский патент 1991 года по МПК G01R33/32 

(л

С

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для установления пространственного распределения магнитного поля в осесимметричных цилиндрических объектах. Цель изобретения - повышение пространственного разрешения аксиального распределения - достигается введением полупрозрачного зеркала 4 и отражающего зеркала 6. Устройство также содержит источник 1 монохроматического излучения, коллимирующую систему 2, поляризатор 3, магнитоактивный образец 5, фоторегистратор 9, анализатор 7, проектирующую систему 8, скоростной фоторегистратор 9, индуктор 10. резиновую втулку 11. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

о

ю Сл)

срие.1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для установления пространственного распределения магнитного поля в осесимметричных цилиндрических обьектах.

Цель изобретения - повышение пространственного разрешения аксиального распределения.

На фиг. 1 представлена структурно-функциональная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - магнитоактивный образец, примеры исполнения.

Устройство содержит (фиг. 1) расположенные последовательно по ходу луча источник 1 монохроматического излучения (лазер), коллимирующую систему 2, поляризатор 3, полупрозрачное зеркало 4, магнитоактивный образец 5 с переменной по сечению длиной в продольном направлении, отражающее зеркало 6, анализатор 7, проектирующую систему 8 и скоростной фоторегистратор 9. Магнитоактивный образец 5 помещен в полость исследуемого индуктора 10 и изолирован от индуктора хлорвиниловой или резиновой втулкой 11. Образец 5 склеен из двух скошенных цилиндрических штифтов с сильно (не менее чем на порядок) отличающимися постоянными Верде. В случае, когда постоянные Верде отличаются менее чем на два порядка, половинку образца с меньшей постоянной Верде целесообразно выполнить ступенчатой (фиг. 3), чтобы уменьшить его максимальную длину.

Выбранная форма магнитоактивного образца обусловлена требованием иметь в от- дельном измерении как можно более .широкий и подробный набор эффективных длин вращающей среды в пределах поперечного сечения образца, чтобы получить пространственное представление о распределении магнитного поля. Удовлетворению этого требования служит также исполнение одной из половинок образца из материала, вращающими свойствами которого можно пренебречь. Возможное изменение направления светового пучка на скошенной границе двух сред с различными коэффициентами преломления предотвращается подбором коэффициента преломления оптического клея, который должен удовлетворять для этой цели соотношению пз Vn-i па . Оценка, например, для пары тяжелый флинт марки ТФ-8 - плавиковый шпат дает значение ,53, равное показателю преломления канадского бальзама.

Устройство работает следующим образом.

Лазерный пучок источника 1 коллими- руется с помощью системы 2, После поляризатора 3 и полупрозрачного зеркала 4 пучок просвечивает образец в прямом и обратном направлениях, что обеспечивается отражением пучка от зеркала 6.

Двойное прохождение пучка через образец используется для компенсации эффекта вращения плоскости поляризации в отсутствие магнитного поля, так как направления вращения при прямом и обратном

прохождениях взаимно противоположны. Обратный пучок после отражения от полупрозрачного зеркала 4 анализируется анализатором 7. Для установления максимального начального уровня освещенности светового поля образца поляризатор 3 и анализатор 7 ориентированы параллельно.

Торец образца фотографируется скоростным фоторегистратором. Для согласования оптической системы с фоторегистратором и увеличения масштаба используется переходная оптическая система 8 из двух объективов, первый из которых строит промежуточное изображение торца,

а второй формирует параллельный пучок света, благодаря чему настроенный на бесконечность фоторегистратор строит искомое изображение на фотопленке.

В известном устройства длина образца

постоянна для любого направления наблюдения. В этих условиях при аксиальной симметрии поля изолинии одинаковой интенсивности представляют собой концентрические линии, по положению которых определяется радиальное распределение поля в предположении независимости поля от продольной координаты. В данном случае изолинии искривлены, а их форма зависит не только от радиального

распределения поля, но также и от аксиального. Использование магнитооптического датчика переменной в аксиальном направлении длины позволяет за одну экспозицию определять магнитное поле в различных

точках исследуемого объекта. В рамках предположения об аксиально-плоской симметрии картины поля это дает возможность построить объемное распределение магнитного поля в пределах всего цилиндрического объема, занимаемого датчиком. Так, исследование распределения освещенности в азимутальном направлении для фикси- рованного значения радиуса с использованием закона изменения длины в

азимутальном направлении, который априори известен при выбранной форме образца, непосредственно приводит к нахождению продольной зависимости поля для данного радиуса. Переходя постепенно

от одного радиуса к другому и зная закон изменения длины образца в радиальном направлении, получают полный набор продольных зависимостей в пределах диапазона изменения радиуса. Путем фик- сации продольной переменной из этого семейства зависимостей обеспечивается возможность определения и радиального распределения поля для любого поперечного сечения образца, т.е. повышается про- странственное разрешение по этой переменной.

Для моментов времени, когда поле приближается к максимальному, а число изолиний становится значительным, необходимость фотометрирования исключается и определение индукции упрощается. В этом случае с положением каждой изолинии сопоставляют определенный угол поворота плоскости поляризации, кратный углу п II, отсчитываемый от начального угла. Поскольку кинограмма снимается непрерывно, то при определенной частоте съемки неопределенность в общем числе линий, прошедших через рассматриваемую точку к данному моменту времени, исключается.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения пространственного распределения магнитного поля, содержащее последовательно расположенные по ходу луча источник монохроматического излучения, коллимирующую систему, поляризатор, а также образец из магнитоак- тивного материала, анализатор, проектиру-

3

П4

пг

ющую систему и скоростной фоторегистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения пространственного разрешения аксиального распределения, в него введено полупрозрачное зеркало, установленное под углом 45° к оптической оси и расположенное между поляризатором и образцом, за которым перпендикулярно оптической оси установлено дополнительное отражающее зеркало, причем анализатор, проектирующая система и скоростной фоторегистратор установлены последовательно по ходу отраженного от полупрозрачного зеркала луча, а образец из магчитоактивного материала выполнен с переменной по сечению длиной в продольном направлении.

3.Устройство по пп. 1и2, отличающееся тем, что постоянные Верде половинок, составляющих магнитоактивный образец, отличаются менее чем на два порядка, при этом половинка с меньшей постоянной Верде выполнена ступенчатой.