Устройство для измерения напряженности магнитного поля Советский патент 1977 года по МПК G01R33/02 

1

Изобретение относится к области магнитных измерений.

Известно устройство для измерения напряженности магнитного поля с помощью катушек ПОЛЯ и регистрирующего прибора. Для измерения напряженности магнитного поля на поверхности ферромагнитных образцов применяются катушки с двойной обмоткой, которые подключаются к регистрирующему прибоРУ 1.

Однако известное устройство имеет недостаточно высокую точность измерений.

С целью повышения точности измерений в предлагаемое устройство для измерения ве ЛИЧИНЫ напряженности магнитного поля, содержащем измерительную катушку с двумя рядами проводов, включенных встречно и расположенных параллельно один к на фиксированном расстоянии, регистрирующий прибор, подключенный к измерительной катушке, намагничивающую катушку, ряды измерительной катушки наматываются проводом одинаковой ДЛИНЫ и располагаются на одинаковом расстоянии один от другого в направлении измеряемого изменения величины векторного магнитного потенциала, а провод каждого ряда проводов располагается в точках пространства, где векторый магнитный потенциал имеет одинаковую величину и направлен ВДОЛЬ провода ряда.

Все тела под влиянием магнитных полей находятся в некотором состоянии (электротоническом). Любое изменение магнитного состояния пространства приводит к изменению состояния тел, расположенных в этих же точках пространства.

В качестве тела, изменяющего свое состояние под действием магнитного поля, берется контур из проводникового материала. В результате изменения величины магнитного поля в точках пространства, где расположен провод контура, изменяется состояние этого провода, которое можно измерить по количеству электричества, протекающего в проволочном контуре.

При расположении проволочного контура в постоянном магнитном поле все элементарные частички контура находятся в некотором энергетическом состоянии, которое соответствует магнитному энергетическому состоянию в тех точках пространства, где расположен провод контура. Магнитное энергетическое состояние в каждой точке пространства молсно характеризовать некоторой потенциальной функцией фм, т. е. магнитным потенциалом.

Предположим, что в каждой точке пространства, где расположен провод контура, магнитный потенциал имеет одну и ту же величину. При изменении величины магнитного потенциала либо пзтем перемещения проволочного контура в пространство с другой величиной магнитного потенциала, либо изменением величины магнитного потенциала в точках расположения неподвижного контура за счет источника магнитного поля в проводе контура протекает определенное количество электричества Q, пропорциональное разности энергетических состояний в точках пространства, где расположен провод коитура, т. е. разности магнитных потенциалов Q-.(fM,,E),(1) гдеК. - коэффициент пропорциональ(pMji;- фм.,Е - разность магнитных потенциалов в точках расположения провода контура. При условии, если считать магнитный потенциал равным нулю, когда поблизости от рассматриваемой точки нет источников магнитного поля, тогда при изменении магнитноного потенциала от нуля до определенной величины фм2 она может быть определена по уравнению .(2) при этом количество электричества пропорционально суммарному магнитному потенциалу по всей длине провода контура. Для определения магнитного потенциала в определенной точке пространства, окружающего источник магнитного поля, необходимо количество электричества разделить на длину проводника L Q Cf я u -jВ потенциальном магнитном поле напряженность магнитного поля Я равна градиенту магнитного потенциала grad9M.(4) Если измерять изменение магнитного потенциала в одном направлении, например направлении X, то уравнение (4) можно записать в следующией форме , дх где X - единичный вектор в направлении измерения. На основании уравнения (5) величина напряженности определяется приблизительно следующим равенством - Mj-Тма - расстояние между точками измерения величины магнитного потенциала. Изменение величины магнитного потенциала сизмерением расстояния на Ал; можно измерить с ломощью двух рядов проводников. включенных встречно, которые подключены к баллистическому гальванометру. На чертеже дана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из измерительной катушки 1 с двумя рядами проводов, включенных встречно. Ряды выполнены проводом одинаковой длины и расположены на фиксированном расстоянии один от другого. Измерительная катушка расположена таким образом, что линия, соединяющая эти ряды, направляется по направлению измеряемого вектора напряженности магнитного поля, а сам провод каждого ряда располагается в точках равного магнитного потенциала. Измерительная катушка, в цепи которой включены регулируемый резистор 2 и шунтирующий ключ 3, подключена к регистрирующему прибору 4. Катушка 5 намагничивания является источником магнитного поля п подключена к, источнику постоянного электрического напряжения через переключатель 6. В цепи катушки 5 включен резистор 7 для регулирования в ней величины постоянного тока, который контролируется амперметром 8.; ; Нроцесс изм.ерения с помощью устройства заключается в следующем. Фиксированную величину тока устанавливают в катушке 5 намагничивания. Если источником магнитного поля служит постоянный магнит, то располагают его внутри измерительной катушки 1. Величину тока коммутируют переключателем 6 от нуля до установившегося значения, либо убирают постояннный магнит из измерительной катушки в область пространства, где не сказывается его влияние на катущку. Во время изменения магнитного поля производят отсчет показаний регистрирующего прибора, по которым определяют величину напряженности магнитного поля. Таким образом, благодаря новой конструкции измерительной катушки в предлагаемом устройстве повышается точность измерений. Напряженность магнитного поля определяется по измерению магнитного потенциала в измеряемом направлении, следовательно, направление, в котором измеряется вектор напряженности, определяется линией, соединяющей ряды проводов.. Провод ряда расположен в точках авного магнитного потенциала. Без этого словия невозможно точно измерить величину магнитного потенциала в точках расположеия проводов каждого ряда, а следовательно, евозможно точно измерить величину напряенности магнитного поля. В предлагаемой змерительной катушке точно определено расоложение провода рядов относительно источика магнитного поля. Формула изобретения Устройство для измерения напряженности агнитного поля, содержащее измерительную атушку е двумя рядами проводов, включенНых встречно и расположенных параллельно друг другу на фиксированном расстоянии, регистрирующий прибор, подключенный к измерительной катушке, намагничивающую обмотку, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, ряды измерительной катущки наматываются проводом одинаковой длины и располагаются на одинаковом расстоянии один от другого в направлении измеряемого изменения величины векторного магнитного потенциала, а провод кажлДого ряда располагается в точках пространства, где векторный магнитный потенциал имеет одинаковую величину и направлен вдоль провода ряда. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе: 1. И. И. Кифер «Испытания ферромагнитных материалов, Москва, 1969 г., стр. 95-97. Прототип.