Устройство для создания слабого однородного магнитного поля Советский патент 1979 года по МПК G01R33/02 

1

Изобретение касается магнитных измерений и может быть использовано для поверки, аттестаций и метрологических исследований магнитометрической аппаратуры, являюш;ейся основной частью образцовых средств измерений.

Известны устройства для создания слабых однородных магнитных полей, содержащие катушки с током, состоящие из двух или более коаксиальных секций, расположенных в одной либо в различных плоскостях симметрично относительно центра катушки 1 .

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее две последовательно и встречно включенные, симметрично расположенные относительно его центра, имеющие общую ось симметрии катущки Гельмгольца .

Однако для этого устройства характерна недостаточно большая область с требуемой етепенью однородности магнитного поля вдоль его оси.

Целью изобретения является увеличение области однородности магнитного поля вдоль его оси.

Это достигается тем, что в предложенном устройстве для создания слабого однородного магнитного поля, содержащем две последовательно и встречно включенные, сим2

метрично расположенные относительно его центра, имеющие общую ось симметрии катушки Гельмгольца, секции одной из катушек Гельмгольца выполнены кольцевыми, а секции другой-квадратными и при этом соотношение витков в секциях различных катушек удовлетворяет условию

-f. Aio(l ±i}-Kii IF,

R KSO (1 ± «) -

i Q, h,2h,...H; k 0,

где - количество витков в каждой из

квадратных секций; Wi - количество витков в каждой из

кольцевых секций;

а - половина длины стороны квадратной секции;

R - радиус кольцевой секции; /Сю - постоянная катзшек Гельмгольца с кольцевыми секциями в центре;

/Сго - постоянная катушек Гельмгольца с квадратными секциями в центре;

лХЮО-допускаемая неоднородность, %; ; - расстояние от центра, вдоль оси,

до /-той точки наблюдения; /г - шаг, с которым расположены точки наблюдения вдоль оси;

Н - расстояние от центра до граничной точки области, в которой однородность не хзже h; К - постоянная катушек Гельмгольца с кольцевыми секциями в /-той точке;

- иостоянная катушек Гельмгольца с квадратными секциями в /-той точке.

На чертеже схематически изображено предложенное устройство.

Устройство содержит катушку 1 Гельмгольца с кольцевыми секциями, катушку 2 Гельмгольца с квадратными секциями и характеризуется следующими параметрами;

,5;

R

R

W,

а, - 0,5445,

1,4077657,

где R - радиус, секций катушки 1;

а - половина длины секций катушки 2; Ci - расстояние от центра устройства

до центров секций катушки 1; Cz - расстояние от центра устройства

до центров секций катушки 2; Wi - количество витков в каждой из

секций катушки 1; Wz - количество витков в каждой из

секций катушки 2.

В этом случае область со степенью однородности не более 1,5% находится в пределах 0,86 с обеих сторон от центра устройства вдоль его оси.

Устройство работает следующим образом.

Его устанавливают в месте, где требуется создание слабого однородного магнитного поля. В обмотки катушек 1 и 2 подается ток (/), величина которого определяется соотношением:

где В - требуемая величина магнитной индукции;

Л - постоянная устройства в его центре.

Это позволяет в рабочем объеме устройства создать магнитное ноле с заранее заданной величиной магнитной индукции.

Таким образом, предложенное устройство позволяет значительно увеличить область с требуемой степенью однородности магнитного поля вдоль его оси. Например в том случае, когда требуется чтобы однородность магнитного поля была не более 1,5%, в предложенном устройстве имеем почти в 1,5 раза большую область, чем в известном, а это означает что для получения одинаковых областей с однородностью не 6o:iee

1,5% в известном устройстве длина секции должна быть в 1,5 раза больше длины секции в предложенном устройстве, т. е. значительно меньшими габаритами будет обладать предложенное устройство по сравнению с известным для решения одной и той же задачи.

Формула изобретения

Устройство для создания слабого однородного магнитного поля, содержашее две последовательно и встречно включенные, симметрично расположенные относительно его центра, имеющие общую ось сим.метрии катушки Гельмгольца, отличающееся тем, что, с целью увеличения области однородного магнитного поля вдоль его оси, секции одной из катушек Гельмгольца выполнены кольцевыми, а секции другой - квадратными и при этом соотношение витков в секциях различных катушек удовлетворяет условию

J /fio(l ± n) Wi R Л-2о(1 ± n} - K.,i

i 0,h, 2h,...H h 0,

где Wz - количество витков в каждой из квадратных секций;

Wi - количество витков в каждой из

кольцевых секций;

а - ноловина длины стороны квадратной секции;

R - радиус кольцевой секции;

/do - постоянная катушек Гельмгольца е кольцевыми секциями в центре;

KZO - постоянная катушек Гельмгольца с квадратными секциями в центре;

«ХЮО - требуемая степень однородности, %: / - расстояние от центра вдоль оси

до /-той точки наблюдения; h - шаг, с которым расположены точки наблюдения вдоль оси;

Н-расстояние от центра до граничной точки области, в которой однородность не хуже п.

К - постоянная катушек Гельмгольца с кольцевыми секциями в /-той точке;

/Сз - постоянная катушек Гельмгольца с квадратными секциями в /-той точке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Штамбергер Г. А. Устройство для создания слабых постоянных магнитных полей, Новосибирск, «Назка, 1972.

2.Студенцов Н. В. Меры основных магнитных величин и методика определения их значения, М., 1965, с. 30-31.