ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МЕТОДОМНУТАЦИИ Советский патент 1971 года по МПК G01R33/00 

Изобретение опносится к области измерения напряженности слабых и сильных постоянных маГнитных полей.

Иэвест&п датчвк для измерения матпирного поля метод,ом нутации, содержащий трубку, по которой рабочая жид-коють протекает из поляризатора в устройство для регистрации сИПнала ядерного магнитного резонаиса А, и радиочастотную , «адетую на эту трубку. Однако он обладает невысокой точностью И9мерен1ий.

ПредложеННый датчик отличается от известного тем, что в нем радиочастотная катушка вы1пол1нена в виде двух одинаковых частей, расположенных си1М метричио относительно центра датчика и удаленных от центра датчи:ка на равные расстояния в направлен и.н оси трубки.

Это позволит уменьшить ошибку, вызванную нелинейностью топографии поля и повысить точность измерений.

Схема предложенного датчика приведена на чертеже. Датчик содержит трубку 1, по которой протекает ноляризоваиная жидкость, однако вместо одной катуш1К1И, раоположеппой в центре датчвка, он имеет две одшта.ковые катушки 2 н 3, расноложеипые симметрично относительно центра датчика 4, прпчем лиН;ня, соединяющая центры катушек, должна обязательно совпадать с осью трубии /. Катушки подключаются к генератору или поочередно, нли одновременно.

Рассмотрим случай, когда катушки подключаются одновременно. Для из.мерения поля Яо Б некоторой точке в эту точку помещается центр датчика 4, а ось трубки нанравляется параллельно градиенту поля. Обе катушки присоединяются к генератору. Обязательным является условие, чтобы наагряженности радиочастотного ноля /г, создаваемые в центре датчика, были направлены в Hipoтоюoпoлoжные стснропы (встречно). В результате в центре датчика сум|мар пая паяряженность осцилли1рующего поля liui равна нулю, а прИ одвиге от центра датчика к центрам катушек она возрастает. (В обьрчном датчнке с одной катуш1кой вели«н-рпа h ма1кснмальна в центре датчика).

Когда частота осциллирующего поля f равпа частоте /о ВД у - ги.ромагнитное отношение ядер, условия резонанса вынолняются в центре датчика, где п О, поэтому согласно формуле М Мо( 1), где М- наматагиченпость ядер, то есть под действием

ядерного резонанса изменения амаыитуды сигнала не происходит и она остается полоЖ1нтелы10Й. Небольпюе излюпопие / вызы.вает сдвиг резонансного сечения вдоль градиента поля (вдоль трубки }), поэтому величина /i появляется изменение Л. При условии а 1п2 (h /IOHT) амплитуда сигнала Л стаИОВ.ИТ1СЯ равной нулю. Увеличивая ток радиочастоты в катушках, можно добиться того, что условие а 1п2 будет выполняться на s очень малом расстоянии Д/ резонансного сечейия от центра датчика. В результате частоты /1 и /2, при которых Л О, очень мало отличаются от /о- При этом зависимость амплитуды Л от частоты / становится гораздо более KjpyTofi, чем в датчике с одной катушкой, где аналогичное расстояние Д/ не может быть сделано меньшим размера катушки. Увеличение крутизны зависимости Л от / повышает . точзносгь определения частот /i и h, то есть is пшышает точность определения ноля в центре датч«ка. Кроме того, уменьшение расстояеии уменьшает полрешшсть из-за нелинейности тонолрафии. Практически с датчикам, имеющим две ци- 20 ливдричеокне катушки диаметром 7 мм, расположенные на расстоянии 3,2 мм друг от друга, была получена точность измерения напряженности поля в 4 раза более высокая, чем при использовании обычного датчика с 25 одной катушкой. При этом расстояние в датчике с двумя катушками составило 0,5 мм, а в датчике с одной катушкой - порядка 3,5 мм. Таким образом, применение двух катушек зо подвышает точность измерения и уменьшает эффективную иротяженность датчика, что уменьшает ошибку, вызванную нелинейностью тополрафии поля. С помощью датчика, имеющего две катуш- 35 ки, можно также полностью избавиться от погрешности, вызванной нелинейностью топографии иЗМеряемого поля. Для этого катушки подключаются к генератору радиочастоты не вместе, а поочередно, а частота генератора 40 подбирается такой, чтобы при ней с обеими катушками получалась одинаковая амплитуда сигнала ядерного резонанса Л. Одинаковость ам1плитуды означает, что с обеими катушками величины а одинаковы, т. е. что в 45 месте расположения при этой частоте резонансного сечения нацряженности поля h, создаваемые одной и другой катушками, разными между собой, а это в свою очередь озна ает, что при этой частоте ретонансное сечение расположено на одинаковом расстоянии от центров катушек, то есть в центре датчика Таким образол, общая для обеих катушек частота равна измеряемой частоте fn но которой мож1но непосредственно определять напряжанность магнитного поля в центре датчика Яо fo/Y без ошибки, вызванной нелинейностью топографии. Предмет изобретения Датчик для измерения магнитного поля методом нутации, содбржаш,ей трубку для HDOтекания поляризованной ж.идиости и радиочастотную катушку, надетую на эту трубку отлишающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, радиочастотная катушка выполнена в .виде двух одинаковых частей. расположенных симметрично относительно центра датчика и удаленных от центра дат, Р , чика на равные расстояния в направлении оси трубки.