Устройство для измерения дипольного магнитного момента Советский патент 1993 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано доя измерения магнитного момента различных источников при наличии внешней однородной помехи.

Цель изобретения - повышение точности определения магнитного момента дипольного источника поля при наличии однородной помехи путем исключения зависимости результата измерений от ориентации магнитных осей датчиков.

Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем дипольный источник магнитного момента, трехкомпрнентные магнитометриче- ские преобразователи (датчики) и электронный блок, датчики расположены на трех взаимно перпендикулярных осях пересекающихся в центре источника , на двух из которых в равноудаленных от измеряемого дипольного источника магнитного момента точках расположено по одному датчику, на третьей оси на разных расстояниях от источника магнитного момента расположены еще два датчика, причем выходы датчиков соединены с входами 12-входового вычислительного блока, осуществляющего преобразование

22

j i.

в.

(1) 20

где Um - полезный сигнал:

j - номер датчика;

i-номер выхода датчика;

BJI - сигнал на i-м выходе j-ro датчика;

kj - весовой коэффициент суммирование сигналов j-ro датчика:

,(2)

ka -3kr36/(r33-r43)(r33-r23)(3)

k4 -3kr46/(r43-r23)(r43-r33)(4)

rj - расстояние от j-ro датчика до центра дипольного источника;

k - постоянный коэффициент, причем соотношение расстояний от датчиков до центра дипольного источника подчи- няется условию

(Г23-Г33)(Г23-Г43)3 Г 26.

(5)

При этом .электронный блок содержит двенадцать элементов возведения в квадрат, соединенных входами с входами блока, выходы элементов возведения в квадрат соединены с входами масштабного алгебраического сумматора, выход масштабного алгебраического сумматора соединен с выходом электронного блока.

Существенность отличий подтверждается тем, что совокупность признаков создает новое свойство, выраженное в том, что измерительная система делается безразличной к ориентации осей датчиков магнитной индукции и нечувствительна при этом к однородному внешнему полю помехи.

5

0

5

Наличие нового свойства определяет получение сверхсуммарного положительного эффекта, состоящего в повышении точности определения магнитного момента дипольного источника в присутствии однородного магнитного поля помехи, так как погрешность измерения магнитного момента, связанная с ориентацией датчиков, исключается в принципе.

На фиг. 1 схематично показано взаимное расположение датчиков и дипольного источника магнитного момента; на фиг.2 - схематично соединения электронного блока; на фиг.З - возможное оснащение электронного блока дополнительными элементами.

Устройство содержит датчики 1-4 магнитной индукции, дипольный источник 5 магнитного момента, электронный блок 6, элементы возведения в квадрат 7, 12-входовой масштабный алгебраический сумматор 8, элемент извлечения квадратного корня 9, масштабирующий элемент 10.

Устройство работает следующим образом.

Значение вектора магнитной индукции в j-й точке поля дипольного источника магнитного момента выражается формулой

B,Cj

3(М.П)п.1п

гз

М

+ Вп Тл, (6)

где М - вектор магнитного момента дипольного источника, А м2;

rj - радиус-вектор, проведенный из начала координат, совпадающего с геометрическим центром источника, в точку определения поля, м;

Вп - магнитная индукция помехи, Тл;

Cj 10 7/rj3, Гн/м4. При этом модуль вектора индукции

(7)

в (м. +

if

t 1

+ 2Qin

3(M.n)n

м

+ Bl . (8)

В точках 1-4, где расположены показанные на фиг.1 датчики соответственно

(9)

(10)

Ниже представлены результаты математического моделирования предлагаемого измерительного устройства при различном положении датчиков, разных индукций однородного поля внешней помехи и значениях измеряемого магнитного момента дипольного источника.

Формула изобретения 1, Устройство для измерения дипольного магнитного момента, содержащее ди- польный источник магнитного момента, трехкомпонентные магнитометрические преобразователи (датчики) и электронный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения магнитного момента дипольного источника поля при наличии однородной помехи путем исключения зависимости результата измерений от ориентации магнитных осей датчиков, датчики расположены на трех взаимно перпендикулярных осях, пересекающихся в центре источника, на двух из которых в равноудаленных от измеряемого дипольного источника магнитного момента точках расположено по одному датчику, на третьей оси на разных расстояниях от источника магнитного момента расположены еще два датчика, причем выходы датчиков соединены с входами 12-вхо- дового вычислительного блока, осуществ- ляющего следующее преобразование

4

Ur

2 2

j 11 1

KjB

где Um - полезный сигнал;

j - номер датчика;

i - номер выхода датчика;

Bji - сигнал на i-м выходе j-ro датчика; 5Kj - весовой коэффициент суммирования сигналов j-ro датчика:

,

10 k3 -3kr36/(r33-M3)(r33-r23), M -3kr46/(r43-r23)(r43-r-33);

rj - расстояние от j-ro датчика от центра дипольного источника;

k - постоянный коэффициент, причем соотношение расстояний отдатчиков до центра дипольного источника подчиняется условию

Г23-Г33)(Г23-Г43)ЗГ26.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем. что электронный блок содержит 12 элементов возведения в квадрат, соединенных входами с входами блока, выходы элементов возведения в квадрат соединены с входами масштабного алгебраического сумматора, выход масштабного алгебраического сумматора и выходом электронного блока.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения магнитного момента различных источников при наличии внешней однородной помехи. Цель изобретения состоит в повышении точности определения магнитного момента дипольного источника поля при наличии однородной помехи путем исключения зависимости результата измерений от ориентации магнитных осей датчиков. Устройство для измерения дипольного магнитного момента содержит дипольный источник 5 магнитного момента, трехкомпонентные датчики 1-4 магнитной индукции и электронный блок 6. Датчики расположены на трех взаимно перпендикулярных осях, пересекающихся в центре источника, на двух из которых в равноудаленных от измеряемого дипольного источника магнитного момёнпреобразование Un та точках расположено по одному датчику, на третьей оси на разных расстояниях от источника магнитного момента расположены еще два датчика, причем выходы датчиков 1-4 соединены с входами 12-входового вычислительного блока 6, осуществляющего 2- I KjBfi, где j 1 i 1 Dm - полезный сигнал; j - номер датчика; I - номер выхода датчика; BIJ - сигнал на 1-м выходе j-ro датчика; kj - весовой коэффициент суммирования сигналов j-ro датчика; ki k2 к; кз -ЗЦгз6 Д(гз3 - и3) (г33 - Г23), К4 3kr4 /(г4л-Г2 )(Г4 п -расстояние от j-ro датчика до центра дипольного источника; k - постоянный коэффициент, причем соотно- .шение расстояний отдатчика до центра дипольного источника подчиняется условию (Г23-гз3)(г23-г43)3г26. При этом электронный блок содержит двенадцать элементов возведения в квадрат 7, соединенных входами с входами блока, выходы элементов возведения в квадрат соединены с входами масштабного алгебраического сумматора 8, выход масштабного алгебраического сумматора 8 соединен с выходом электронного блока 6. Электронный блок 6 может содержать также элемент . извлечения квадратного корня 9 и масштабирующий элемент 10, 1 з.п.ф-лы, 3 ил. ел С 00 XJ о Јь о

11

/

/

i

W

-

Фиг.}

Датчан

Даячик

4

Датчик

i

Ч

,

УИ т вч

taytfdfAVf tKBafpa/n

$аз&еЗен& я fSefoefn

80)6ei/tHvr ffatfa/n

«

«

ti

Чг

л,

4

tf

X, |У,| К, I Лг Хг К2 К, Ц

Суммирование

ит нг Фиг.I