УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ Советский патент 1973 года по МПК G01R33/00 

1

Изобретение относится к устройствам для исследования с помощью датчиков Холла магнитных полей в ускорителях заряженных частиц..

Относительный градиент магнитного ноля (величину отношения градиента к величине магнитного поля) обычно определяют путем вычисления но результатам независимых измерений величины магнитного ноля и его градиента в заданном направлении.

Известно устройство с двумя датчиками Холла и двумя индикаторами, позволяющее измерять величины магнитного поля и его градиента, причем показания отсчитывают по разным индикаторам.

Однако при определении относительного градиента необходимо проводить независимые измерения величин магнитного поля и его градиента, что приводит к появлению дополнительной погрешности в определении относительного градиента. Если эти два измерения проводят в разные моменты времени, то возникает ошибка, обусловленная нестабильностью системы питания исследуемого электромагнита.

Цель изобретения - повышение точности измерений и получение результата измерений в величинах, пропорциональных относительному градиенту магнитного поля.

Это достигается тем, что выходы обоих датчиков последовательно подключены к входу усилителя разностного сигнала, соединенного с регулируемым источником тока, питающим измерительный датчик Холла, причем в качестве измерителя разности токов в цепях питания обоих датчиков использован логометр.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства для измерения относительного градиента магнитного поля. ,

Устройство содержит датчики 1 и 2 Холла, .источник 3 тока, дифференциальный усилитель 4, источник 5 питания датчика 2, индикатор 6. Датчики Холла жестко зафиксированы на

определенном расстоянии Го друг от друга и помещены в исследуемое магнитное поле. Датчик / питается током /о постоянным по величине, а ток Iz, питающий датчик 2, регулируется так, чтобы сигналы обоих датчиков были

равны по величине.

Сигналы датчиков, установленных в разные по величине магнитные поля, определяются следующими выражениями:

датчик / ,Bi,

(1) (2)

25 датчик 2 Ux, ,

где

-Ч

Ki и Kz - коэффициенты чувствительности 30 датчиков; Bi и BZ - величины магнитного поля в точках установки датчиков. Поскольку Ял1 ло, то из выражений (1) и (2) имеем / / 1 л 2 Д J « Кз В Если коэффициенты чувствительности используемых датчиков равны, т. е. 1 то выражение (3) принимает вид / -/ В, Разность токов, питающих датчики Холла, определяется как /. магнитного или, учитывая, градиент поля равен , ., G - --t- Го окончательно имеем А(/. 1 где А - const. Из выражения (8) следует, что разность токов питания датчиков Холла, включенных указанным образом, пропорциональна отношению градиента магнитного поля к величине магнитного поля в точке расположения второго датчика. Однако для определения относительного градиента согласно выражению (8) достаточно измерить величину тока Iz, так как остальные величины /i и Го остаются неизменными в течение всех измерений. Известные ускорители заряженных частиц с сильной фокусировкой имеют, как правило, магнитное поле с постоянной величиной градиента, поэтому неточность в определении относительного градиента из выражения (8), как G С величины-, а данном случае неВа-±-(В,+В,) существенна. В случае необходимости эта погрещность может быть исключена путем повторного измерения величины /i-/2 после поворота пары датчиков в исследуемом поле на 180° вокруг центра второго датчика Холла (фиг. 2). Аналогично выражению (1) сигналы датчика / при установке его в поле Bl и могут быть представлены в виде i/;. Kj.Bi.(9) Ul, KJ.Bi.(10) Поскольку ток питания второго датчика рег лируется так, чтобы сигналы обоих датчиков были равны, то и:, км,(11) ,.(12) При нервом измерении ,, следовательно, результат измерений согласно выражениям (4), (У) и (11) составляет .-/2-Л- Л При втором измерении после поворота датчиков , , , следовательно, результат измерений согласно выражениям (4), (10) и (12) составляет , I , поэтому и результаты измерений NL и N имеют разные знаки. Взяв среднее арифметическое из выражений (13) и (14), окончательно получаем: ,-. 1 BI-B, 22 Следовательно, среднее арифметическое результатов двух измерений N и пропорционально отношению градиента магнитного поля между точками расположения первого датчика к величине Магнитного поля в точке расположения второго датчика. Блок-схема измерителя относительного градиента магнитного поля показана на фиг. 1. Датчики 1 и 2 Холла установлены на общем держателе. Датчик 1 питается стабилизированным током /1 от источника 3 тока. Сигналы датчиков подаются на вход дифференциального усилителя 4, который управляет источником 5 питания датчика 2. Схема настраивается так, чтобы автоматически поддерживалось равенство сигналов L.v, и Ux,, Индикатор 6 измеряет либо величину тока Iz, либо разность токов /2-/i. Во втором случае в качестве индикатора может быть использован логометр со шкалой, проградуированной непосредственно в величинах относительного градиента магнитного поля (%/сж). Лр.и использовании датчиков Холла с раз/ К личной чувствительностью ( )В диффе Кя J ренциальном усилителе может быть предусмотрена раздельная регулировка коэффициента передачи по входам, настраиваемая так, чтобы произведение коэффициента передачи на коэффициент чувствительности соответствующего датчика было одинаковым для обоих входов усилителя. Предмет изобретения Устройство для измерения относительного радиента магнитного поля, содержащее опорый и измерительный датчики Холла, закрепенные на общем держателе, источники пиания и измерительный блок, отличающееся ем, что, с целью повышения точности измеений и получения результата измерений в веичинах, пропорциональных относительному радиенту магнитного поля, выходы обоих датчиков последовательно подключены к входу усилителя разностного сигнала, соединенного с регулируемым источником тока, питающим

измерительный датчик Холла, причем в качестве измерятеля разности токов в целях питания обоих датчиков использован логометр.