Устройство для поверки магни-TOMETPOB Советский патент 1981 года по МПК G01V13/00 G01R35/00 

(54) УСТРОЙСТВО Изобретение относится к области метрологии и предназначено для поверки измерителей слабых постоянных и переменных магнитных полей и их приращений. Известно устройство, включающее в себя кольца Гельмгольца, в которьах помимо основных обмоток, создающих требуемое образцовое магнитное п ле, имеются еще обмотки компенсации трех составляющих магнитного поля Земли, а также обмотки и соединенные с ними последовательно другие катушки, с сопряженными постоянньлми в центре которых помещается вариометр Iкомпенсатор вариаций) 1 Недостатками известного устройства являются сложЕ Ьсть конструкции, чувствительность к неоднородным помехам, что не позволяет производить поверку в полях с индукцией менее единиц нанотеслы. Известно также устройство для градуировки и поверки технических измерителей слабых магнитных полей, которое содержит трехслойный ферромагнитный (ФМ) экран, с размещенной внутри однослойной катушкой (мерой) при этом оси катушки и экрана совпад JOT. В центре однослойной катушки, ус ОВЕРКИ МАГНИТОМЕТРф тановленной в трехслойном ФМ-экране, помещают датчик поверяемого магнитометра. Магнитную ось датчика выставляют вдоль продольной оси катушки. ФМэкран обеспечивает защиту от воздействия поля Земли, его вариаций и помех. Затем проводят гградуировку магнитометра в единицах индукции, подавая в катушку последовательность токов 3 и рассчитывая индукцию В в центре катушки по формуле Ж Ц-З: , где k - постоянная катушки 2 . Недостатком из вестного устройства является неоднородность ма гнитного. поля в центре катушки, что объясняется остаточным полем ФМ-экрана и неоднородностью магнитного сопротивления различных участков вокруг катушки. Это приводит к наличию компонент неоднородности индукции , Oi и Aii- , воздействующих в реальных условиях в объеме датчика магнитометра. В результате показания магнитометра изменяются, что отражается на точности поверки магнитометра. Цель изобретения - повышение точности поверки магнитометров за счет повышения однородности магрштного поля в центре экранированной меры. Поставленная цель достигается тем, что устройство для поверки магнитометров, содержащее магнитный экран и размещенную внутри него меру, снабжено тремя независиксзгми парами катушек, установленных внутри экрана так, что образуют взаимно ортогональную симметричную систему с центром в центре меры, при этом ось одной пары катушек соосна оси меры, а оси других катушек параллельны ей, причем обмотки катушек в каждой паре включены межлу собою встречно. Такое расположение и включение пар катушек компенсирует компоненты неоднородности поля f - и - , Воздушный зазор между внутренним слоем экрана и катушками выбирается таким образом, чтобы снизит влияние полей рассеяния катушек. Такая конструкция предлагаемого устройства исключает влияние магнитной неоднородности в центре экранированной меры и позволяет тем самым по высить точность проводимых в нем поверок . На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 показана конфигурация дополнительных магнитных полей.. Устройство состоит из магнитного экрана 1, меры 2 (катушки), поверх которой установлена соосная пара катушек 3 ( ff ) , if (-||i) и 5 (-- ) . Датчик 6 поверяемого магнитометра установлен в центре меры 2. Оси катушек 4 и 5 параллельны оси меры 2, а обмотки катушек в каждой паре 3, 4,5 включены между собою встречно. Три пары катушек 3, 4 и 5 установлены симметрично и так, что образуют ортогональную систему zyx, имеющую обишй центр с мерой 2. Устройство работает следующим образом. В магнитном экране 1, который обеспечивает защиту от действия пол Земли, его вариаций и помех, в центр меры устанавливают поверяемый датчи 6 так, чтобы его магнитная ось совпадала с осью Z (ось мерн 2). Затем в обмотки меры 2 подеиот ток 3 изве стной величины, а в обмотки пар кат шек 3, 4 и 5 подают соответственно такие токи , 4, и i , чтобы при небольшом смещении датчика б в Направлениях 2, у их, его; показания не.изменялись бы. Индукция в це ре меры 2 при этом определяется по формуле k 3 ., так как встречно включенные катушки пар 3, 4 и 5 име ют общий с мерой 2 центр и не созда ют, следовательно,дополнительного п ля в центре, Однако они компенсирую неоднородность индукции (- , д ) в объеме датчика б, и поэтом его показания не отягощены дополнительными погрешностями из-за неодно родности. Далее проводят градуировку Шоверку) магнитометра в единицах ндукции, подавая в меру 2 последоательность токов О известных з ачеий, а в катушки 3, 4 и 5 токи j также известных значений, коорые определены заранее, при исслеовании экранированной меры 2. Так ак при этом обеспечивается максиально возможная однородность поля месте расположения датчика 6, то сключается погрешность,обусловленная аличием компонент неоднородности поя в центральной области меры 2. Конигурация дополнительных полей, создавав «ых катушек 3 и Ь, поясняется на фиг. 2. До включения тока в катушки 3 и 3 показания магнитометра В снижаются на -- Д2 при движении датчика вправо н д Z и возрастают на при. движении его вниз на лх. На фиг. 2 эти изменения показаны пунктиром. После включения токов в обмотках катушек 3 и 5 показания магнитометра не изменяются при сдвигах на дх и л Z (то же на лу). Макет устройства испытан в работе. Перед включением токов в трех независимых парах катушек неоднородность компонент магнитной индукции в центре меры достигала 1,5 нТ/см. После включений соответствующих токов в обмотках катушек испытываемого устройства неоднородность удалось снизить до 0,01-0,015 нТ/см в различных компонентах, т. е. однородность повысили более, чем на порядок. Точность поверок магнитометров, работающих в диапазоне 1-10 нТ, удается при этом повысить в несколько раз. Для приборов, работающих в мере при BQ 20-80 мкТ (например квантовых), удается снизить погрешность определения ориентационного сдвига в 58 раз. Данное устройство может быть использовано в метрологии и измерительной технике. Формула изобретения Устройство для поверки магнитометров, содержс1щее магнитный экран и размещенную внутри него меру, о тличающееся тем, что, с целью повьш ения точности поверки за счет улучшения однородности поля в центре меры, оноснабжено тремя независимыми Псфами катушек, установленных внутри экрана, причем указанные пары образуют взаимно ортогональную симметричную систему с центром в центре меры, при этом ось одной пары катушек соосна оси меры, оси других катушек параллельны ей.

а обмотки катушек в каждой паре включены между собою встречно.

Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе

1. Чернышев Б. Т. и др. Магнитные измерения. М., Изд-во комитета стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР. 1969, с. 25-26.

2. Ягола Г. К. и др. Устройство для градуировки и поверки техничвских измерителей слабых магнитных 5 полей.Измерительная техника, 1968, 11, с. 77-78 (прототип).

./