Устройство для измерения индукции магнитного поля Советский патент 1978 года по МПК G01R33/00 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Известно устройство для измерения индукции магнитного поля, выполненное в виде зонда, содержащее магнитопровод в виде ферритового стержня с заостренным рабочим концом и электрические контакты в виде незамкнутых колец, расположенных на магнитопроводе 1.

Недостаток этих устройств состоит в низ кой точности измерения.

Наиболее близко к предлагаемому устройство, содержащее магнитооптический чувствительный элемент, поляризатор, анализатор и световоды 2.

В этом устройстве магнитооптический чувствительнь1Й элемент из вещества, обладающего константой Верде, работает при вра,щении ПЛОСКОСТИ поляризации света, проходящего через этот элемент, когда он оказывается в магнитном поле. Величина индукции измеряемого магнитного поля определяется по изменению интенсивности проходящего через устройство света, которая, в свою очередь, определяется углом поворота ПЛОСКОСТИ поляризации.

Недостаток этого устройства также заключается в низкой точности измерения. Это

объясняется зависимостью угла поворота ПЛОСКОСТИ поляризации от длины магнитооптического чувствительного элемента и величины индукции магнитного поля.

Цель изобретения - повыщение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство ДЛЯ измерения индукции магнитного ПОЛЯ, содержащее магнитооптический чувствительный элемент, поляризатор, анализатор и световоды, введен блок формирования градиентного магнитного поля с градиентом, совпадающим по направлению с ПОЛОСОВЫМИ доменами чувствительного элемента, выполненного в виде пластины ортоферрита с оптической осью, перпендикулярной ПЛОСКОСТИ пластин.

На фиг. 1 изображена конструкция устройства; на фиг. 2 - схема, поясняющая принцип работы устройства.

Устройство ДЛЯ измерения индукции магнитного ПОЛЯ содержит световоды 1, магнитооптический чувствительный элемент 2, поляр.изатор 3, анализатор 4, блок формирования градиентного магнитного поля 5, корпус 6, цилиндр 7 и гибкий металлический рукав 8. Применение в качестве световодов селфоков (самофокусирующихся световодов) позволяет отказываться от фокусирующей оптики, что существенно уменьшает размеры устройства. Световоды полностью деполяризуют свет, что позволяет исключить погрешности, связанные с врашением плоскоети поляризации в световодах, а также с селективностью фотоумножителя к направлению плоскости поляризации. Магнитооптический чувствительный элемент 2 выполнен в виде пластины ортоферрита, а поляризатором 3 и анализатором 4 служат поляроиды, помещенные в непосредственной близости от чувствительного элемента. Блок формирования градиентного магнитного поля 5 выполнен в виде электромагнитов. Ёся конструкция жестко зафиксирована в корпусе 6 и помещена в цилиндр 7 из немагнитного материала, который соединяется с измерительным прибором и источником света (например, лазером) с-помощью световодов 1, помешенных в гибкий металлический рукав 8. Устройство работает следующим образом. В магнитооптическом чувствительном элементе 2 при отсутствии внешнего магнитного поля образуется система параллельных полосовых доменов, направление которых совпадает с проекцией оси слабого ферромагнетизма на плоскость пластины. Как показано на фиг. 2, при помещении такой пластины в постоянное магнитное поле Нд,образованное блоком формирования градиентного магнитного поля 5 с градиентом, совпадающим по направлению с полосовыми доменами, в пластине образуются специфические клиновидные домены, имеющие высокую подвижность вдоль проекции оси слабого ферромагнетизма на плоскость пластины. Это объясняется анизотропией магнитных свойств в пластине ортоферрита. Наложение крайне малых, порядка тысячной доли эрстеда, магнитных полей позволяет создавать возвратно-поступательное движение клиновидного домена {«а и «б - два положения домена для разных значений внещнего магнитного поля). Луч света, прогнедщий через поляризатор 3, фокусируется световодом 1 на определенный участок пластины (порядка 10 мкм), который частично перекрывается доменом с противоположно направленной намагниченностью. После прохождения луча через пластину ортоферрита первоначальная поляризация излучения благодаря эффекту Фарадея оказывается повернутой на некоторый угол, величина которого определяется толщиной пластины, а знак - направлением магнитного момента. Толщину пластины выбирают в зависимости от материала; так, для диспрозиевого ортоферрита оптимальная толщина составляет 110 мкм. Анализатор 4 устанавливают таким образом, чтобы он полностью гасил свет одной поляризации и пропускал излучение другой поляризации. При этом интенсивность света, поступающего на измерительный прибор, определяется величиной смещения клиновидного домена, высокая подвижность которого обеспечивает повышение точности измерения. Таким образом, величина индукции магнитного поля определяется по изменению интенсивности проходящего через устройство света при помещении устройства в магнитное поле. Введение блока формирования магнитного поля с градиентом, совпадающим по направлению с полосовыми доменами чувствительного элемента, выполненного в виде пластины ортоферрита с оптической осью, перпендикулярной плоскости пластины, позво- i ляет повысить точность измерения индукции магнитного поля в 2,62-3,13 раза по сравнению с известными устройствами. Формула изобретения Устройство для измерения индукции магнитного пиля, содержащее магнитооптический чувствительный элемент, поляризатор, анализатор и световоды, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен блок формирования градиентного магнитного поля с градиентом, совпадающим по направлению с полосовыми доменами чувствительного элемента, выполненного в виде пластины ортоферрита с оптической осью, перпендикулярной плоскости пластины. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 458789, кл. G 01 R 33/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 454511, кл. G OIR 33/00, 1973.

7S