Феррозонд Советский патент 1978 года по МПК G01R33/02 

Изобретсине отноен.тя к облаети магнитиы.х намерений и может быть иелользовано для измерения ко.мнон.ент вектора слабого магннтного .ноля три ироведенин геофизических и биофизических тсследований.

Известны и широко нримеияются для казаиных измерений устройства, называемые феррозонда.ми. Как иравнло, феррозонд содержит один илИ два ферромагнитных сердечника, обмотку возбуждения, ио Которой ироиускается иеременный ток, иериодически доводящий сердечники до насыщения, и из.мерительную обмотку, в .которой Т1аводится нолезная ЭДС, несущая информацию об нзмеряе.мой комноненте ноля. Более низким ург)Внем 1Ч)бстве1ПП)1х HiyMOB (нри прочих равных условиях) обладают ()еррозо11Д1)1, се;)дечникн котор)1х 1вынолнены нз .iaTepiK ;iOB с мало) магннтострикн11ей.

Наиболее близким IK изобретению является устройство, содержащее два идентичных стержневых сердечника, обмотку возбуждения н измерительную обмотку 1. Недостатком феррозонда является низкая точность измерения, обусловленная тем, что, несмотря на использование ферромагнитных материалов с малой магнитострикцией, в нем не учтено влияние магиитостгикции формы сердечников.

Целью изобретения является повыщспие точности измерения. Г1оставлен ая цель достигается тем, что в феррозонде, содержащем ферромагнитный сердечник, возбуждающую и измерительную обмотки, ферро.магнит 1ый сердечник выполиен из материала е отрицательной магнитострикцней, значение которой скомпенсировано значением .положительной магнитострикции формы ферромагнитного сердечника в возбужденном состоян.ии.

Длину сердечника выбирают из расчета уравновешивания |Механических напряжений, вызываемых Магинтострикцией вещества, механическими напряжения.ми, обусловленными магнитострикнией форумы.

Па чертеже иоказана векторпая диаграм.ма cii.i, д.е)1ств 1они1х на хчасток 1 (})еррозоида 2 в продольном иаправлеиин.

Силы /1, определяемые зиаченнем .магиптострикцин формы о)ф, действуют как |растягиваюииге, силы /о, определяемые зиаченпем .магнитострикции веп1,ества сов, действуют как сжимающие. Суммарный магпитострикционный эффект равен (составляющей вынужденной магнитострикции пренебрегаем):

tov e.,g-f Шф.(1)

Магнитострнкция формы прп прочих равных условиях пропорциональна коэффициенту .V размагничивания сердечни ка (). .Магннтост рикцпя вещества может быть положительной или отрицательной в завиеимости от еостава вещества. Так, железо-никелевые сплавы имеют отрицательную со„ при содержании никеля более 80-85%. Что касается магнитост рикции формы, то ее значе 1ие всегда положительно, поскольку прИ 1иаложении ПОЛЯ сердечник д.пп«яется, т. е. стремится уменьшить коэффициент размагничивания Л . ПоэтОМу, изготовив сердечник из материала с отрицательиой магнитострикпией, моЖНО так выбрать его форму, что суммариая объемная магдитострикция будет близка к ;нулю, т. е. со . В свою очередь, это приведет к существенному ослаблению внутренних механических напрял ений, определяющих уровень магнитных шумов феррозонда. Произведем конкретный расчет длниы сердечника для Предлагаемого феррозонда. Поскольку (0||, то j,,,. л ,„ где NIU. и С))ф. „. - коэффициеит размагиичивания и магнитострикция формы щара, Vc. и Ыф. с. - коэффициент раз:магничивания и магнитострикции формы сердечника феррозонда. Полагая, что матнитострикция формы уравновещивает магнитострнкцию вещества, т. е. (-сов+Ыф), и ограничиваясь рассмотрением только продольных .коэффициентов магИИтострикции, цолучим /V,. Л, (.ш.(.ш. где (Л///)ф. п. и (А///)ф.с.-.продольные коэффициенты формы для щара и сердечника феррозонда соответственно; К - отрицательное значение продольной магнитострикции вещества. Подставляя в (Выражение (2) численные значения, например: 111. 1/3, (А///)ф.ш. 4.10- находим Л. /-J 10 0,0084. Если сердечник имеет форму цилиндра, то такому значению б}дет COOTEGTствовать его относительная длина l/d, где d -диаметр, равная 15. Это значение может быть получено из выражения д In 1.21 Id-1 i V ц. . Таким образом, в феррозонде используется сердечник, параметры вещества которого жеетко взаимоевязаны с параметрами формы. Выбор длины сердечника зависит от магнитострикции его вещества. Поскольку магнитострикция формы всегда положительна, то повышение точности измерений за счет резкого снижения уровня собственных щумов феррозонда может быть достигнуто только нри использовании материалов с отрицательной магнитострикцией. Предлагаемый феррозонд позволяет реализовать Предельные возмомхноети феррозондоlibix приборов и снизить их порог чувствительности до . Он может быть нримеиен для измерения слабых н сверхслабых магнитных нолей. Ф о р м у л а и 3 обре т е н и я Феррозонд, содержащий ферромагнитный сердечник, возбуждающую И измерительную обмотки, о т vi и ч а ю HJ, и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, ферроматнитный сердечник выполнен из материала с отрицательной магнитострИКцией, зиачение которой скомпенснровано значением иоложительиой магнитострикции формы ферромагнитното сердечника в возбужденно.м состоянии. РЬсточники информации, принятые во внимание при эксиертизе 1. Афанасьев Ю. В. Феррозонды. Л., «Энергия, 1969, стр. 67.