Устройство для измерения магнитных шумов Советский патент 1981 года по МПК G01R33/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ШУМОВ

Изобретение относится к технике и мерения электромагнитных параметров ферромагнитных материалов и может быть использовано при измерении магнитных шумов. Известно устройство для исследова ния потерь в ферромагнитных материалах, в котором катушка индуктивности с измеряемым ферромагнетиком и конденсатор переменной емкости составляют параллельный колебательный контур. Кроме этого, в устройстве имеется генератор синусоидального напряжения, служащий в качестве источника эталонного сигнала, с величи ной которого сравниваются шумы контура, содержащего измеряемьш ферромагнетик Clj . Однако это устройство из-за наличия внешнего генератора обладает сло ностью и громоздкостью. Кроме того, использование в измерении шумов гене ратора синусоидального напряжения в качестве эталонного сигнала приводит к дополнительной погрешности при измерении спектральной плотности или коэффициента магнитных шумов за счет необходимости определения эффективной шумовой полосы пропускания измерительнбго устройства. Целью изобретения является повышёточности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для.измерения магнитных шумов содержащее параллельный колебательный контур, состоящий из конденсатора переменной емкости и катущки индуктивности с ферромагнетиком, параллельно контуру введены катушка индуктивности без ферромагнетика,и эталонная цепь, а последовательно с эталонной цепью и катушкой индуктивности с ферромагнетиком введены два ключа. На фиг. 1 представлена структур-ная схема устройства; на фиг. 2 эквивалентная шумовая схема устройст ва при измерении магнитных шумов катушки с ферромагнетиком; на фиг, 3 эквивалентная шумовая схема устройства при измерении тепловых шумов эталонной цепи, эквивалентной и измеряемой. Устройство Сфиг. l) содержит конденсатор 1 переменной емкости, катушку 2 индуктивности с измеряемым ферромагнетиком, катушку 3 индуктивности без ферромагнетика, эталонную .цепь 4, эквивалентную измеряемо1Й: катушке 2 с ферромагнетиком и обладающую только тепловыми шумами, ключ 5 для подключения в цепь измерения катушки 2,ключ 6 для подключения этаотр ной цепи 4, В качестве ключей 5 и 6 могут быть использованы контактные группы поляризованного реле. При замкнутом ключе 5 и разомкнутом .ключе б устройство на резонансно частоте может быть представлено экви валентной шумовой схемой (фиг,2), на которой обозначены эквивалентная про водимость 7 контура, состоящего из конденсатора 1 и катушки 3 на резона смой частоте, генератор 8 шумового чока тепловых проводимости 7, активная составляющая 9 полной проводимости катушки 2, генератор 10 шу мового ток суммарных шумов катушки 2 При этом на выкоде устройства будет действовать шумовое напряжение и , средний квадрат которого tg9tRe(Y)

где ig - шумовой ток тепловых шумов

генератора 8;

g - эквивалентная проводимость контура на резонансной частоте;

Re(Y)- величина активной составляющей 9.

Если при замкнутом ключе 6 и разомкнутом ключе 5 устройство будет иметь ту же резонансную частоту и добротность, что и в предыдущем режиме , то его щумовые свойства можно описать с помощью эквивалентной шумовой схемы Сфиг.З), где. обозначены полная проводимость 1 эталонной цепи 4 и генератор 12 шумового тока тепловых шумов проводимости эталонной цепи 4. В этом случае на выходе устройства будет действовать шумовое напряжение Ug тепловых шумов провоuJf4. . (5) у п, Пг.

Спектральную плотность шумового на . пряжения магнитных шумов Зц; и ее по грешность можно записать в виде

s;- кTJ|Re(Y)(2iг-|);(в)

1-V /fHeH / W

Как следует из приведенного описания работы устройства, измерение магнитных шумов производится путем . сравнения шумов катушки 2 индуктивности с ферромагнетиком с тепловыми димости 7 и проводимости 11 эквивалентной цепи 4, средний квадрат которогополная проводимость этагДелонной цепи 4; Re(у) - активная составляющал полной проводимости эта-, лонной цепи 4; i - шумовой ток тепловых шумов проводимости , Воспользовавшись определением коэффициента шума двухполюсника у и выражая шумовые токи через соответствующие величины шумовых проводимое тей, получим 9э CY) 9 э + Re CY) Откуда Г-1()1.щуТ. При равенстве Re(Y) и д, которое можно осуществить регулировкой связи контура с катушкой 2 и цепью 4 с помощью емкостных элементов, квадратичный индикатор на выходе всего измерителя i . гга даст показания о. , 11,- и/ оТогда относительная погрешность коэффициента шума катушки 2

шумами эквивалентной цепи 4, поочередно подключаемых к параллельному контуру, не содержащему ферромагнетик. При этом внешних источников эталонных сигналов не требуется, соетавляющая погрешности за счет точности определения эффективной шумовой полосы пропускания измерителя исключается.

Устройство может использоваться дл измерения электрических шумов любых линейных и нелинейных двухполюсников с положительным значением проводимости Re(Y).

Использование новых элементов катушки индуктивности без ферромагнетика и эквивалентной цепи дает возможность исключить внешние генераторы эталонных сигналов, что упростит устройство, снизит расходы на его эксплуатацию, повысит точность измере.ния шумов. Введение новых элементов расширит область применения устройства и устранит необходимость разработки ряда устройств для измерения шумов различных двухполюсных структур.

Формула изобретения

f

Устройство для измерения магнитных шумов, содержащее параллельный клебательный контур, состоящий из конденсатора переменной емкости и катушки индуктивности с ферромагнетиком, отличающееся тем, что, с целью повьшгения точности измерения, параллельно контуру введены катушка индуктивности без ферромагнетика и эталонная цепь, а последовательно с эталонной цепью и катушкой индуктивности с ферромагнетиком введены два ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. Н. Btttet, Н, LUtgemeier, Uber spontane zeitliche schwankungen der Magnet isterung eines Ferromagnetikums. Zettschrift fur angewandte Physik, 1963, Bd 15, N 6, S.476-480