Мера магнитной индукции Советский патент 1980 года по МПК G01R33/12 

(54) МЕРА МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Изобретение относится к измерител нрй технике и может использоваться дря получения высокооднородного магнитного поля при незначительном внеш нем поле рассеяния, а более конкрбтно - в случаях, когда требуется избежать воздействия поля рассеяния на окружа асдие измерительные приборы, например.магнитный спектрометр, или устранить магнитные помехи, обус-. ловленные намагничиванием окружающих предметов, в частности магнитных экранов. Известна мера магнитной индукции, содержащая две соединенные последова тельно обмотки, навитые на поверхности конфокальных эллипсоидов apaiae иия 1 . Обмотки включены встречно, и суьм площадей витков взаимно скомпенсирована (т.е. сумма всех площадей витков, взятых со знаком, соответствующим направлению намотки, равна нулю) . Мера имеет только теоретический интерес и в настоящее время на практике не реализована ввиду сложности изготовления эллипсоидальных обмоток, обеспечения конфокальности и затрудненности доступа в центральную полость, внутри которой создается однородно м гнитное попе при про- j пускании тока по обмоткам. Известна другая мера магнитной индукции, которая, содержит две соединенные последовательно коаксиальные цилиндрические обмотки, диаметЕЯЛ Х, и D, и длины L, и Lfi обмоток котк)рых выбраны из соотношения 3(0,- CD MLV ф С2Ь Обмотки включены встречно, а их суммарные площади витков равны, благодаря чему сумма площадей витков заимно скомпенсирована. Недостатками этой меры являются невысокая однородность создаваемого поля и большие габариты. С целью повышения точности и уменьшения габаритов в мере магнитной индукции, содержащей соединенные последовательно и встречно коаксиальные цилиндрические обмотки, сумма.площадей витков которых, взаимно скомпенсирована, края обмоток равноудалены от общего центра. Кроме того, дополнительно скомпенсирована сумма N-X степеней площадей витков, где ,...,K-1, К - число обмоток. На фиг. 1 изображен вариант выпол нения меры из двух обмоток , на фиг, вариант меры из трех обмоток. Эффект, достигаемый предлагаемым решением, можно пояснить слудеющим образом. Известно, что на оси jnoeoft симме ричной системы круговых токов магни ное поле внутри источника Hj и вне источника Нр записывается в виде «;n--% - 2 -; 1 /т, 012 т .е-2гЛ7 ; -). где HQ - напряженность поля в цент ре, г - расстояние от центра источника, т,т,, - коэффициенты, вызываемые магнитными моментами, h,, h - коэффициенты неоднородности поля. В мере, принятой за прототип, ко фигурация обмоток выбрана так, что т,0 и т,0 и поле рассеяния убывает обратно пропорционально седьмой степени расстояЕШЯ, однако коэффици енты, неоднородности не скомпенсированы, и Поэтому однородность поля . невысока. Размещение краев обмоток на обще сферической поверхности приводит к тому, что одновременно с компенсаци магнитных моментов т,, ш... компен сируются коэффициенты неоднородност h, ,h..., так как в этом случае име ет место соотношение 2,+- -4. S-jx -i сф .r-f

где Исф. - диаметр сферы.

Известно, что для аксиально-симметричной системы обмоток

,S-,

t-1 где 1 - силы тока,

К - количество обмоток,

W, 5 - число витков и площадь

витка L -и обмотки. Таким образом, компенсация магнитного момента т., означает компенсацию суммы площадей витков. Если края обмоток размещены на сфере, то одновременно Ъ., 0, т.е. однородност поля повышается. На практике достигаемый эффект обеспечивает повышение однородности при уменьшении габаритов меры.

При количестве обмоток К 2 компенсация суммы N-X степеней площаФормула изобретения

которых взаимно скомпенсирована,о тличающаяся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения габаритов, в ней края обмоток равноудалёны от общего центра.

Источники информации

принятые во внимание при экспертизе

. Scient. Instr;) 1960, 31, 2, С. 171 (прототип). деи витков, где ,...,K-1. приводит к дальнейшему повышению однородности поля, уменьшению габаритов меры, кроме того, к ослаблению поля рассеяния. Указанные эффекты усили- . ваются по мере увеличения количества обмоток. Объясняется это тем, что компенсируются моменты старших порядков, так как , при. (Tip 0, ,..,N-l. При конструировании меры требование компенсации суммы N-x степеней площадей витков учитывается путем выбора числа витков в обмотках (или . диаметров обмоток). На фиг. 1 изображен вариант выполнения меры магнитной индукции из двух соединенных последовательно обмоток 1,2, края которых равноудалены от общего центра, причем ее диаметр и длины обмоток составляют пропорцию Dj. .Lju,fMi5. Обмотки включены встречно. При этом условии сумма площадей витков получается взаимно скомпенсированной. Когда по обмоткам протекает ток, мера создает однородное магнитное поле со слабым полем рассеяния. На фиг. 2 изображен вариант меры из трех обмоток 3,4,5, края которых равноудалены от общего Центра. Обмотки имеют одинаковую плотность намотки, и средняя включена навстречу по отношению к крайним, благодаря чему достигается взаимная компенсация суммы площадей витков и суммы квадратов площадей витков.

767675