Нутационный измеритель для определения постоянных проводниковых мер магнитной индукции Советский патент 1979 года по МПК G01R33/08 

Изобретение относится к области измерения постоянных магнитных полей методом, нутации суммарного вектора намагнйченнЬсти в проточной жидкости, в частности оно может быть использовано для метрологической аттестации проводниковых йер Магйитной индукции, измерения создаваемой проводниковыми катушками индукций слабого магнитного поля в условиях помех от внешних источников постоянных и медленно Меняющихся магнитных полей, для изучения влияния ферромагнитных экранов на параметры проводниковых катушек.

Известен широкодиапазонный протонный тесламетр для измерения йнДукции Магнитного поля, содержащий поляризующий объем, размещенный в измерительном данде, измерительную к:атушку нутации, соединительную трубку с текущей жидкостью, генераторы высокой частоты,анализатор сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР) I.

Основным недостатком этого тесЛаметра является низкая точность измеренйй ИДУй:ции слабых магнитных полей в провОднйковых мерах из-за применения поляризаций njjoточной жидкости измеряемым магнйтнБШШлем.

Наиболее близким к данному изобретению техническим решением является установка для йзиере{В1яйнДукВДймагнйтного поля нутап;йонним аётеДОй; сОдёрЖЁщая пОляризующйй объем, магнит поляризатора,

измерительную катушку нутации, соединительную трубку с текущей жидкостью, генератор высокой частоты, анализатор сигнала ЯМР 2.

В этой установке на измерительную катушку нута Ци и действует паразитное магнитное поле, вызванноепойём рассейвания поляризатора, анализатора, магнитным полем Земли и других технических объектов, что резко увеличивает Т10грёшнОсть измерения магнитной индукции, создаваемой проводниковой мерой, которая по абсолютной величине может достигать значений, равных величине паразитного магнйтногр поля в рабочем пространстве меры. Исключить влияние паразитного магнитного поля на резульд тат определения постоянных проводниковйх

мер не представляется вОзмо ньгм, так как в установке используется одночастотное осцйллйруЮщеёмаг1Чйтн6ё поЖ, создаваемое высокочастотньгй ГШератером:

Целью изобретения является повышение точности определения постоянных проводниковых мер магнитной индукции. Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем поляризующий объем, связанный с источником поляризующего магнитного поля, и .через соединительную трубку с текущей жидкостью, с анализатором сигнала ядерного магнитного резонанса, генератор высокой частоты, а также измерительную катущку нутации, расположенную вокруг соединительной трубки с текущей жидкостью, введены последовательно соединенные генератор низкой частоты, фильтр низких частот и высокочастотный тройник, выход которого подключен к измерительной катущке нутации, а также фильтр высоких частот, вход которого подключен к выходу генератора высокой частоты, а выход - ко второму входу высокочастотного тройника. Функциональная схема нутационного измерителя приведена на чертеже. Измеритель содержит поляризующий объ ем 1, источник поляризующего магнитного поля 2, измерительную катущку нутации 3, соединительную трубку с текущей жидкостью 4, анализатор сигнала ядерного магнитного резонанса 5, генератор высокой чистоты 6, фильтр высоких частот 7, высокочастотный тройник 8, генератор низкой частоты 9, фильтр низких частот 10. Нутационный измеритель работает следующим образом. Предварительно поляризованная жидкость в поляризующем объеме 1 источником поляризующего магнитного поля 2 по соединительной трубке 4 поступает через из- мерительную катущку нутации 3 в анализатор ЯМР 5. На поляризованную жидкость в месте расположения измерительной катушки нутации 3 одновременно действу1рт паразитное магнитное поле; поле; создаваемое проводниковой мерой магнитной индукции (на чертеже не указана), двухчастотное осциллирующее магнитное поле, создаваемое генератором низкой частоты 9, и генератором высокой частоты 6. Для развязки частот ЭТИХ генераторов их подсоединение к высокочастотному тройнику 8, выход которого подсоединен к измерительной катущке нутации осуществляется через фильтр низких частот 10 и фильтр высоких частот 7. При соблюдении резонансных условий, когда со . Ур В (со - частота ЭДС генератора вь сокой частоты, Т5р -гиромагнитное отнощение протона, В - модуль суммарного вектора магнитной индукции в месте нахождения измерительной катушки нутации), происходит нутация суммарного вектора ядерной намагниченности. Она наблюдается по изменению амплитуды сигнала ЯМР на выходе анализатора 5. Так как нутационный измеритель реагирует на модуль суммарного вектора магнитной индукции, действующего на измерительную катущку нутации, то при измерении индукции магнитного поля, создаваемой мерой, наблюдается дополнительная погрешность измерения за счет, паразитного магнитного поля. Для исключения этой погрешности в нутационном измерителе предусмотрено два одновременно действующих осциллирующих магнитных поля, создаваемых генераторами низкой и высокой частоты. При определении истинного значения магнитной индукции, создаваемой мерой, частоту генератора низкой частоты 9 устанавливают равной центру резонансной линии нутационного сигнала от паразитного магнитного поля. Затем включают ток питания проводниковой меры индукции магнитного поля и устанавливают требуемое его значение 1. Меняя частоту генератора высокой частоты 6, из.меряют модули суммарных значений векторов магнитной индукции В и В Т действующих на измерительную катушку нутации соответственно при плюсовом и минусовом направлении тока питания меры. Контроль и определение индукции паразитного магнитного поля БП производят при этом в процессе измерения составляющих Ви В посредством генератора низкой частоты, кратковременно включая ток питания меры. Истинное значение создаваемой проводниковой мерой индукции магнитного поля Вм определяют из выражения (в) (&-)--г &п В этом случае значение постоянной проводниковой меры, магнитной индукции равно В„/1. Применение двухчастотного осциллирующегополя минимизирует время измерения составляющих выражения (1), позволяет исключить влияние индукции паразитного магнитного поля и ее нестабильности и свести погрещность определения магнитной индукции, создаваемой мерой, к минимальному ее значению, определяемому возможностями нутационного метода измерений. Погрещность определения постоянных проводниковых мер при этом снижается на несколько порядков. Это обеспечено введением в нутационный измеритель соответствующим образом включенных новых элементов: генератора низкой частоты, фильтров низких и высоких частот и высокочастотного тройника. Абсолютное значение погрешности измерения создаваемых проводниковыми мерами полей с индукцией (10-500) Т известными нутационными тесламетрами в зависимости от условий измерения и параметров источника поляризующего магнитного поля лежит в пределах (0,2-3)10Т. При использовании предлагаемого измерителя погрещность определения индукции магнитного поля, создаваемого проводниковой мерой, не зависит от величины магнитной индукции паразитного поля, имеет минимальное значение, которое определялось аттпаратурной по грешностью прибора и в наихудшем случае при измерении полей с индукцией 1 10 не превышает 0,1 %. Погрешность определений постоянных проводниковых мер тгри этом снижена на порядок. Формула изобретения Нутационный измеритель для определения постоянных проводниковых мер магнитной индукции, содержаший поляризующий объем, связанный с источником поляризующего магнитного поля, и через соединительт ную трубку с текущей жидкостью, с анализатором сигнала ядерного магнитного резонанса , генератор высокой частоты, а также измерительную катушку нутации, расположенную вокруг с оёдйнительной трубки с текущей жидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения постоянных проводниковых мер магнитной индукции, в него введены последовательно соединенные , генератор низкой частоты, фильтр низких частот и высокочастотный тройник, выход которого подключен к измерительной катушке нутации, а также фильтр высоких частот, вход которого подключен к выходу генератора высокой частоты, а выход - ко второму входу высокочастотного тройника. Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе 1.«Измерительная техника, 1975, № 10, с. 76. 2.«Измерительная техника, 1973, № 11, С. 81.