Феррозонд Советский патент 1979 года по МПК G01R33/02 

(54) ФЕРРОЗОНД

/ . : . .; , 1 , . Изобретение относится к области измерения слабых магнитных полей и может быть использовано в качестве входного преобразователя в тесламетрах npli измерении неоднородных магнитных полей, при скважинной магнитометрии и в другихслучаях, требующих применения малогабаритных датчиков магнитного поля. Известны малогабаритные для измерения слабых магнитных.полей, выполненные в виде кольцевых-, феррозондов 1. .Работа кольцевого феррозонда осн вана на модуляции измеряемого (постоянного или изменяющегося с малой скоростью) магнитного потока. Модул ция осуществляется с помощью обмотки возбуждения путем периодического перемагничивания сердечника по предельйой петле гистерезиса,. При этом периодически впределах своего максимального и минимального значений иэменяетдя магнитная проницаемость сердечника. Это влияет на конфигура цию измеряемого магнитного потока в про.странстве занимаемом феррозондом, в те моменты времени, когда магнитная проницаемость минимальна, ; 1агнитный поток практически равномерен и однороден как в сердечнике,так и в его экранируемой зоне. Экранируемой зоной называется область про- ; странства вблиз ферромагнитного сердечника, на магнитный поток в которой этот сердечник оказывает сущёст венное влияние, В те моменты врем.ени, когда магнитная проницаемость максимальна, поток стянут из экранируемой зоны в сердечник.. Таким образом,увеличение магнитной проницаемости ведет к увеличению магнитного потока в сердечнике и одновременному его уменьшению в экран ируемой зоне, и, наоборот, уменьшение магнитной проницаемости ведет к уменьшению магнитного пбтйка; всёрдечник е и одновременному его увеличению в экранируемой зоне. Это значит, что измеряемый магнитный поток в экранируемой зоне модулируется в протйвофазе по отношению к измеряемому потоку в сердечнике. Таким образом, в этих феррозондах: ;нет полного использования модулированного измеряемого магнитного потока,. .

Известен кольцевой„феррозонд, содержащий кольцевой ферромагнитный сердечник, на котором расположены обмотка возбуждения и измерительная обмотка. Обмотка возбуждения равномерно распределена по всей длине сердечника. Измерительная обмотка состоит из двух узких секций, расположённьах на диаметрально противоположных сторонах сердечника. Секции включены последовательно таким образом, чтобы наводимые в них ЭДС под воздействием потока возбуждения вычитались, а ЭДС, вызываемые измеряемым потоком - суммировались 2.

В этом феррозонде используется лишь измеряемый магнитный поток серде ника. Кроме того, очень сложна в изготовлении измерительная обмотка, поскольку каждая ее секция содержит до нескольких тысяч витков, а кольцевой (замкнутый) сердечник выполн-яется, как правило, вручную.

Цель изобретения - повышение Чувствительности кольцевого феррозонда. Это достигается тем, что в кольцевом ферромагнитном сердечнике с обмоткой возбуждения.и измерительной обмоткой измерительная обмотка выполнена .петлевой формы, две петли которой с одинаковым потокосцеплением охватывают диаметрально противоположные стороны сердечника, а петля с противоположным по отношению .к пёрвым двум петлям потокосцеплением расположена с внутренней стороны сердечника.

На чертеже показан предложенный феррозонд.

Феррозонд содержит кольцевой ферромагнитный сердечник 1. Равномерно по всей длине сердечника распределена обмотка возбуждения 2. Измеритель ная обмотка имеет петлевую форму,. Она состоит из трех петель 3, 4, 5. 4 и 5 охватывают диаметрально противоположные стороны сердечника 1. Петля 3 расположена в экранируемой зоне.

Работаёт устройство следующим образом.

Если измеряемый магнитный поток имеет вертикальное направление, то, видно из чертежа, петля 3 имеет противоположное потокосцепление с . измеряемым магнитным потоком по отношению к петлям 4, 5. Поскольку, как указывалось выше, измеряемый по- ТОК в сердечнике и в экранируемой зоне модулируется в противофазе, то ЭДС, наводимые этим потоком в петлях 3, 4 и 5 будут складываться, Поэтому чувствительность такого феррозонда будет равна сумме чувствительностей двух феррозондов, один из которых имеет секционированную измерительную обмотку, а другой .- измерительную обмотку, расположенную на месте петли 3.

Измерительная обмотка предлагаемого феррозонда проста в изготовлении. Из чертежа видно, что если противоположные стороны петли 3 перемещать навстречу друг другу, то , измерительна обмотка превратится в кольцо, геометрически не связанное с сердечником 1, и может быть легко снята с него. Измерительная обмотка изготавливается отдельно и в обратном порядке сопрягается с сердечником.

Более высокая чувствительность и простота конструкции могут оказаться полезными при серийном изготовлении феррозонда. Легкость смены измерительных катушек упростит эксперименты при его конструировании.

Основным преимуществом предлагаемого технического решения является увеличение чувствительности феррозонда при тех же габаритах кольцевого элемента и мощности цепи возбуждения. Это может оказаться полезным при измерении слабых магнитных полей в условиях ограниченного пространства, В этих условиях размеры феррозонда сильно ограничены диаметром скважины, а мощность цепи возбуждения - условиями искробезопасного исполнения шахтной аппаратуры.

Формула изобретения

Феррозонд, содержащий кольцевой ферромагнитный сердечник с обмоткой возбуждения и измерительную обмотку, отличаю,щий ся тем, что, с целью повышения чувствительности, измерительная обмотка имеет петлевую форму, две петли которой с о.динако-вым потокосцеплением охватывают диаметрально противоположные стороны сердечника, а петли с противоположным nd отношению к первым двум петлям потокосцеплением расположена с .внутренней стороны сердечника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Чечурина Е.Н. Приборы дпя измереки я магнитных величин. М., Энергия, 1969, с. 58-59.

2.-Афанасьев Ю.В. Феррозонды. Л., Энергия, 1969, с. 76,77-,