Способ градуировки холловских градиентометров Советский патент 1992 года по МПК G01R33/06 

«si 01 О 00 4

Изобретение касается магнитных измерений и предназначено для градуировки образцовых и рабочих градиентометров с холловскими измерительными преобразователями. Цель изобретения - расширение диапазона градуировки и повышение ее точности в области сильных градиентов магнитной индукции. Для этого в мере градиента магнитной индукции определяют зависимость выходного напряжения преобразователя Холла измерительного зонда от магнитной индукции. Находят значение магнитной индукции В в местах расположения магнитных центров преобразователей Холла и определяют базу АХ измерительного зонда. Последний помещают в неоднородное магнитное поле с последовательно увеличиваемым градиентом магнитной индукции. Фиксируют значение выходного сигнала градиентометра и сигналы преобразователей Холла зонда после каждой ступени увеличения градиента магнитной индукции. По зависимостям выходных сигналов преобразователей Холла от магнитной индукции В определяют значения магнитных индукций BI, 62 в местах расположения магнитных центров преобразователей и рассчитывают значение градиента магнитной индукции по формуле В (Bi - В2)/А X. Способ основан на помещении зонда в неоднородное магнитное поле с известным gradB и измерении выходного сигнала, соответствующего этому значению градиента. Зил. & е

Изобретение относится к области метрологического обеспечения средств измерений градиентов магнитных индукций и может быть использовано для градуировки образцовых и рабочих градиентометров с холловскими измерительными преобразователями.

Цель изобретения - расширение диапазона и повышение точности градуировки холловских градиентометров с малой базой

в области сильных градиентов магнитной индукции.

Указанная цель достигается за счет того, что согласно Способу градуировки холловских градиентометров, основанному на помещении измерительного зонда в магнитное поле с известным градиентом магнитной индукции и измерении выходного сигнала зонда, соответствующего заданному значению градиента, вначале в мере магнитной индукции определяют зависимость выходного напряжения преобразователя Холла измерительного зонда от магнитной индукции U f(B), затем в мере градиента в виде катушек с током при заданном значении градиента gradB измеряют напряжения U t и IJ2 на выходах обоих преобразователей Холла измерительного зонда и по зависимости U f(B) определяют значения магнитных индукций ЕЙ и в местах их расположения, на основании чего вычисляют базу измерительного зонда градиентометра по формуле

Ri - Ro

ЛХ - .... , после чего измерительный grad и

зонд помещают в магнитное поле с последовательно увеличиваемым градиентом магнитной индукции и после каждой ступени увеличения градиента измеряют напряжения на выходах преобразователей Холла и самого градиентометра, вновь по зависимости U f(B) определяют значения магнитных индукций BI и В2 в местах расположения преобразователей Холла, по

формуле grad 8 рассчитывают

значение градиента и таким образом устанавливают связь между значением градиента магнитной индукции и соответствующим ему выходным сигналом градиентометра.

На фиг,1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг.2 - кривая зависимости выходного напряжения преобразователя Холла от магнитной индукции поля U f(B); на фиг.З - градуировоч- ная характеристика холловского градиентометра.

Устройство, реализующее способ, включает меру магнитной индукции сильного однородного поля - электромагнит 1 с плоскопараллельными полюсами 2, снабженный регулируемым источником 3 намагничивающего тока, тесламетр 4, вольтметр 5, расчетную меру градиента магнитной индукции в виде катушки 6 с током, снабженную регулируемым источником 7 тока и амперметром 8, источник сильного неоднородного поля - электромагнит 9 с профильными наконечниками 10, снабженный регулируемым источником 11 намагничивающего тока, измерительный зонд 12 градиентометра 13, преобразователи Холла 14 и 15.

Вначале измерительный зонд 12 градиентометра 13, состоящий из двух первичных преобразователей Холла 14 и 15, магнитные центры которых находятся на некотором расстоянии ЛХ друг от друга, называемом базой градиентометра, помещается в однородное магнитное поле меры магнитной индукции - межполюсное пространство

электромагнита 1 с плоскопараллельными полюсами 2. При этом однородность поля в межполюсном пространстве должна быть такой, чтобы значение магнитных индукций

в местах расположения первичных преобразователей Холла 14 и 15 были бы практически равны (отличие не должно превышать 0,1 + 0,3%). Для измерения значения магнитной индукции поля используется теслометр 4, обеспечивающий погрешность измерения не более 0,1 %

Изменяя с помощью регулируемого источника 3 намагничивающего тока значение тока, протекающего по обмоткам электромагнита 1, ступенями увеличивают от нуля до максимального значения магнитную индукцию в его межполюсном пространстве. При этом с помощью вольтметра 5 поочередно после каждой ступени увеличения измеряют напряжения Ui и U2 на выходах

обоих первичных преобразователей Холла 14 и 15, По результатам измерений строят кривые зависимости выходного напряжения первичных преобразователей Холла от магнитной индукции.

При изготовлении градиентометров пары первичных преобразователей Холла подбираются таким образом, чтобы характеристики зависимостей выходного напряжения от индукции поля были бы

идентичными. В противном случае на выходе измерительного зонда будет иметься сигнал даже о отсутствие градиента поля, что недопустимо. Поэтому при тщательно подобранных преобразователях Холла кривые

Ui f(B) и U2 f(B) практически совпадают, и, следовательно, зависимость напряжения на их выходах от индукции поля выражается одной кривой U f(B). После получения в мере магнитной индукции зависимости U

f(B) измерительный зонд 12 градиентометра 13 помещается на оси меры градиента в виде катушки 6 с током. Пропуская по катушке 6 определенный ток от регулируемого источника 7 тока и контролируя его значение по амперметру 8, воспроизводят в мере градиент заданного значения для gradB. При заданном значении градиента поля с помощью вольтметра 5 поочередно измеряют напряжение на выходах обоих преобразователей Холла 14 и 15 Ui и U2. Зная эти напряжения, по кривой зависимости U f(B) определяют значения магнитных индукций BI и В2 в месте расположения магнитных центров каждого из преобразователей Холла. После чего по выражению

АХ - . р вычисляют базу градиентометра ДХ.

Далее измерительный зонд 12 градиентометра 13 помещают в неоднородное магнитное поле с некоторым неизвестным градиентом, создаваемое в межполюсном пространстве электромагнита 9 с профиль- ными наконечниками 10. После этого последовательно ступенями увеличивают, начиная от нулевого до максимального значения, градиент магнитной индукции посредством увеличения тока, протекающего по обмоткам электромагнита 9 от источника 11 регулируемого намагничивающего тока. После каждой ступени увеличения градиента (тока) измеряют напряжения Lh и U2 на выходах преобразователей Холла, а также самого градиентометра Ugrad. Затем, используя зависимость U f(B) (фиг.2), определяют значения магнитных индукций Bi и В2 в местах расположения преобразователей Холла (в местах расположения магнит- иых центров преобразователей) и по

о , Do

формуле grad В рассчитывают

градиент магнитной индукции поля.

Таким образом, устанавливается связь между значениями градиента магнитной индукции grad В и соответствующими ему значениями напряжения (сигнала) на выходе градиентометра 13 Ugrad, т.е. определяется градуировочная характеристика градиенто- метра (фиг.З),

Формула изобретения Способ градуировки холловских градиентометров, основанный на помещении из- мерительного зонда в неоднородное магнитное поле с известным градиентом магнитной индукции и измерении выходного сигнала градиентометра, соответствующего этому значению градиента, о т л и ч а-

ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона градуировки и повышения ее точности в области сильных градиентов магнитной индукции, помещают измерительный зонд градиентометра в расчетную меру градиента магнитной индукции, устанавливают в мере заданное значение градиента и фиксируют соответствующее ему значение выходного сигнала зонда и сигналов на выходах обоих преобразователей Холла измерительного зонда градиентометра, по ре- зультатам измерения и зависимости выходного напряжения преобразователей Холла от магнитной индукции определяют значения магнитной индукции в местах расположения магнитных центров преобразователей Холла и определяют базу измерительного зонда градиентометра А v 81 - Ва

после этог° измерительный

зонд градиентометра помещают в неоднородное магнитное поле с последовательно увеличиваемым градиентом магнитной индукции и фиксируют значение выходного сигнала градиентометра, а также сигналы преобразователей Холла измерительного зонда после каждой ступени увеличения градиента магнитной индукции, по зависимости выходных Сигналов преобразователей Холла от магнитной индукции определяют значения магнитных индукций в местах расположения магнитных центров преобразователей Холла, рассчитывают значение градиента магнитной индукции по

формуле grad В -ду 2, где Bi и В2 значения магнитной индукции в местах расположения преобразователей; ДХ - база измерительного зонда.

ъ

f

;

2

Фиг.1