ФЕРРОЗОНД С ПОПЕРЕЧНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ Советский патент 1968 года по МПК G01R33/25 

Изобретение предназначено для использования в устройствах для измерения магнитных полей.

Предложенный феррозонд с поперечным возбуждением отличается от известных тем, что в нем цепь возбуждения выполнена в виде коаксиальных металлических цилиндров, охватывающих пустотелый цилиндрический ферромагнитный сердечник и жестко связанных с ним, а измерительная обмотка размещена поверх внещнего цилиндра.

Это позволяет повысить частоту возбуждающего поля, устранить помехи, создаваемые токоподводами и обеспечить жестко фиксированную и заранее рассчитываемую магнитную ось.

Схема предлагаемого феррозонда (без измерительной обмотки) изображена на фиг. 1, на фиг. 2 - изображена конструкция предлагаемого феррозонда /.

Здесь осевой немагнитный провод 1 соединен в торце с металлическим пустотелым цилиндром 2, по которому ток возбуждения / протекает в обратном направлении. Между осевым проводом и цилиндром расположена ферромагнитная трубка 3, намагничиваемая в поперечном направлении полем Я и в продольном - измеряемым полем Н-. Токоподвод к феррозонду выполнен в виде коаксиального кабеля 4.

Основу феррозонда составляют две керамические трубки 5 и 6, изготавливаемые, например, из пирофиллита, вставляемые одна в другую. Па керамическую трубку 5 нанесен

слой металла, например серебра, разделенный на четыре равных и изолированных друг от друга сектора 7. Поверх металла нанесена изоляционная жаростойкая пленка 8, выполняемая, например, из эмали ЭВ-55, представляющей собой стеклообразную массу, создающую сплощной блестящий слой и имеющую хорощую адгезию с металлом. На изоляционную пленку 8 методом испарения в вакууме или электрохимическим путем наносится ферромагнитная пленка 9, получаемая, например, из сплава пермаллоя с содержанием 80o/oNi и 20%Fe.Толщина ферромагнитной пленки выбирается из расчета минимального скин-эффекта на данной рабочей частоте и не

превыщает для частот порядка 50 кгц нескольких десятков микрон. На керамическую трубку 6 металл нанесен с внутренней стороны и также секциями 10, изолированными друг от друга. С внещней стороны трубка имеет две щеки И, между которыми наматывается измерительная обмотка (обмотка на фигуре не показана). В тыльной части феррозонда каждая секция 7 трубки 5 соединена с соответствующей секцией 10 трубки 6 с почек 12. Изолированные промелсутки 13 между секциями трубок 5 и 6 необходимы для исключения короткозамкиутых витков, которые могли бы привести к иотерям ио полезному сигналу за счет вихревых токов. Трубка 5 отделяется от трубки 6 воздушным промежутком или дополнительной изоляционной трубкой 14.

Феррозонд работает следующим образом. Ток возбуждения, протекая в осевом направлении ио металлическим секторам 7 и перемычкам 12, возвращается обратно по металлическим секторам 10, образует как бы то роидальную обмотку с параллельно соединенными витками. При этом создается поперечное переменное поле, периодически доводящее ферромагнитную пленку 9 до состояния магпитного насыщения. Если учесть, что ферромагнитный материал пленки изотропный, то при наличии продольной составляющей внещнего (измеряемого) поля появляется продольная составляющая индукции, которая характеризуется четногармоническим спектром. Благодаря этой составляющей в измерительной обмотке и появляется э.д.с. четных гармоник, амплитуды и фазы которых однозначно связаны с величиной и знаком измеряемого поля.

Чувствительность феррозонда к измеряемому полю может быть оценена по формуле:

4ш WS j-go

G

где (О - круговая частота возбуждения, W - количество витков измерительной обмотки, 5-поперечное сечение ферромагнитной пленки и i0o - дифференциальная проницаемость сердечника в продольном направлении, рассчитываемая по формуле:

-(/2 -о, 27/2 Г)

.

где / - длина сердечника правлении, /ш -длина мотки, Dg и Da - соответственно наружный и внутренний диаметры ферромагнитной пленки. Отсюда следует, что несмотря на малые

значения 5 ферромагнитной пленки, ее проницаемость в продольном направлении даже при длине /, равной нескольким сантиметрам, может достигать значительных величин. Кроме того, чувствительность феррозонда прямо

пропорциональна частоте возбуждающего переменного поля со. Поэтому на частотах порядка 50 кгц и указанной мощности возбуждения феррозонда может быть без особых трудностей получена чувствительность порядка 1,2-10-0 вм/а (СГС: - 100p,v/Y: э).

Таким образом, предлагаемый феррозонд имеет чувствительность сравнимую и даже больщую, чем чувствительность существующих

феррозондов с продольным возбуждением при примерно одинаковой мощности, потребной на возбуждение. С другой стороны, он имеет явные преимущества по сравнению с известными феррозондами с поперечным возбуждением: предлагаемый феррозонд пригоден для высокоточных измерений, технологичен в изготовлении, не требует какой-либо юстировки перед установкой в магнитометр, повыщенная частота возбуждения феррозонда

позволяет электронную часть магнитометра выполнить в модульном или микромодульном исполнении.

Предмет изобретения

Феррозонд с поперечным возбуждением, содержащий пустотелый цилиндрический ферромагнитный сердечник, отличающийся тем, что, с целью повыщения частоты возбуждающего поля, устранения наводок от токоподводов и обеспечения жестко фиксированной магнитной оси, в нем цепь возбуждения выполнена в виде коаксиальных металлических цилиндров, охватывающих упомянутый сердечник и жестко связанных с ним, а измерительная обмотка размещена поверх внещнего цилиндра.

7

Уг 3 I

фиг /