Способ измерения индукции магнитного поля Советский патент 1978 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения параметров магнитного поля: составляющих ьектора. магнилюй индукции, составляющих вектора напряженности, а также аи|жуля11ии этого вектора по замкнутому контуру. Известен способ измерения параметров магии люго поля, основаииый на использовании ферро зондов, сердЕшикл которых перематничивают переменным током ПЬ Недостатком зтото способа является малая точность изме,рега1Я. Известет шособ измерения параметров магнитного поля, согласно которому наряду с перемагничиванием сердечников феррозонда переменны синусоидальным полем, их дополнительно .подмагничивают в том же направлении дельтовидиыми импульсами поля более высокой частоты, причем полярность импульсов на восходящей и нисходящей полуволнах перемагничивающего поля вы&1рают противоположной 2. К недостаткам известного способа относится наличие в выходной ЭДС феррозонда ложного сигнала второй гармоники и избыточного шума вблизи нее, обусловленных длительной или кратковременной ассиметрией петли гастереэиса, возникающей, например, йэ-за наличия трудно перемагничиваемых областей, векторы намагниченности которых расположены параллельно или антипараллельно вектору перемагничивакшдего поля. Эти недостатки ограничивают точность измерения параметров магнитного поля; Целью изобретения является повьшюние точности измерений. Эта цель достигается тем, что в способе и мерекия параметров магнитного поля дополнительное импульсное подмагничивание осуществляют поперечным полем, причем импульсами одного знака зтого поля воздействуют в промежуток времени от 1/4 до 1/2 периода основной волны перемагничивающего 1ЮЛЯ, а импульсами другого знака-в промежуток времени от 3/4 до полного периода основной волны перемагничивающего поля. На фиг. 1 показан процесс опрокидывания вектора намагниченности трудно перемагничиваелюй области сердечника при наложении продольного перемагничивающего и поперечного подмагничива щего магнитных полей; на фиг. 2 -- устройство, реализующее предлагаемый способ.

На фиг. 1 изображены сердечник 1, направление 2, в котором дейсгвует перемагничивающее noneB|i(t), поперечное направление 3, в котором действует подмагничивающее поле Bi(t), ipyziHo перег гничиваемая область 4, устойчивое 5 (7) и неустойчивое 6 (8) положения трудно перемагничиваемой области.

Сущность способа заключается в следующем.

Сердечник феррозонда 1 перемагничивается в продольном направлении 2 переменным полем Bji (t) и указанные выше моменты времени в поперечном направлении 3 .подмапшчивается полем BI (t). В результате действия этих полей векюр намагниченности трудно перемагничиваемой области 4 переводится из устойчивого положения 5 в неустойчивое положение 6, а затем при смене знака поля B,i(t) - в положение 7 (показано штриховыми линиями), которое для рассматриваемой анизотропной формы области 4 также оказывается устойчивым. При опрокидывании вектора намагниченности в исходное состояние вектор пе. реводится с помощью импульсов подл агничивающего поля BI (t) другой полярности (показано 1нтриховыми лиршями) в некоторое новое неустойчивое положение 8, а затем при смене знака ноля BI 1 (t) - в устойчивое положение 5.

Таким образом, вектор намагниченности трудно перемагничиваемой области за один цикл поля перемагничивания опрокидывается дважды, поворачиваясь в результате на 360°. В отсутствие импульсов поперечного поля такого регулярного опрокидывания не происходит, поскольку оно носит в этом случае случайньш характер. Устройство содержит феррозонд, состоящий из трубчатого пермаллоевого или ферритового сердечника 9, тороидальной и соленоидальной обмоток 10 и 11 возбуждения, охватывающих этот сердечник, и измерительной обмотки 12. Тороидальная обмотка JO подключена к генератору 13, вырабатывающему синусоидальный ток перемагничивания сердечника. Генератор 13 сопряжен также с фазовращателем 1 и формирователем 15, вырабатывающим импульсы тока дополнительного подмагничивания, Импульсы тока формирователя 15 через ключ 16 поступают в соленоидальную обмотку 11 феррозонда. Измерительная обмотка 12 феррозонда сопряжена с таповыми элементами феррозондового магнитометра: избирательным усилителем 17, синхронным детектором 18 и регистрирующим прибором 19.

Измерения в соответствии с предлагаемым способом проводят следующим образом.

С помощью фазовращателя 14 устанавливают режим, согласно которому вырабатываемые формирователем 15 имп а1ьсы одного знака поступают в обмотку И в промежуток времени от 1/4 до. 1/2 периода основной волны перемагничивающего поля, а импульсы другого знака - в промежуток времени от 3/4 до 1 периода этой волны. Поскольку витки обмотки 11 ортогональны виткам обмотки 10, то в каждой точке сердечника 9 импульсный ток создает поперечное подмагничивающее поле, и полном соответствии с формулой изобретения. При

наличии внещнего поля BQ, действующего в направлении нормали к плоскости JBHTKOB измерительной обмотки 12 в последней, возникает ЭДС, которая усиливается усилителем 17, вьшрямпяется детектором 18 и регистрируется прибором 19.

Сравнение точностных характеристик устройства при отсутствии и наличии дополнительного подмагничивания сердечника по выходному сигналу феррозонда проводят след)тощим образом.

Феррозонд помещают в ферромагнитный или

сверхпроводящий экран, внутри которого отсутствует магнитное поле BO 0. Размыкают ключ 16 и записывают уровень шума и дрейф нуля феррозонда с помоп1ью прибора 19, затем ключ 16 замыкают и внрвь записывают шум и дрейф,

Таким образом, при наличии дополнительного

подмагничивания сердечника импульсали поперечного поля шум и дрейф феррозонда уменьшаютсл.

Фо.рмула изобретения

30

Способ измере1шя параметров магнитного поля, основанньш на перемагничивании сердечников феррозондов и магнитных усилителей периодически изменяющимся полем и дополнительным импульсным подмашичиванием этих сердечников с частотой следования импульсов, большей или равной частоте перемапшчивающего поля, о тли ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения

точности, дополнительное импульсное подмагничивание ос)тдествляют поперечным полем, причем импульсами одного знака .этого поля воздействуют в промежуток времени от 1/4 до 1/2 периода основной волны перемагничиваюшего поля, а импульса

МИ другого знака - в промежуток времени or 3/4 до полного периода основной перемагничивающего поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1- Афнасьев Ю. В., Феррозонды, Л., Энергия,

1969;

2. Авторское свидетельство СССР № 324593, кл. G 01 R. 33/02, 1972.

Bir(t}

B,,(t)