Датчик магнитного поля Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

(54) ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ

1

Изобретение относится к технике измерения переменных и импульсных магнитных полей, предназначено для одновременного измерения в одной точке пространства трех составляющих вектора магнитного поля и самого вектора в системе декартовых координат и может быть использовано в технике сильных магнитных полей, ядерной физике и геофизике.

Известен высокочастотный электромагнитный микрозонд, содержащий три катушки индуктивности, в котором одновременное измерение трех взаимно перпендикулярных составляющих векто ра магнитного поля обеспечивается за счет того, что катушки намотаны на общей подложке в трех взаимно перпендикулярных плоскостях .

Недостатком данного зонда является наличие сильных помех при измерении переменных и импульсных магнитных полей, вследствие действия сопутствующего электрического поля (неэкранированные катушки зонда являются антеннами с определенной действукицей высотой) .

Наиболее близким техническим решением к предложенному изобретению является устройство, содержащее две пары чувствительных элементов, расположенных на сфере попарно-ортогонально и соединенных попарно-встречно 2l

Недостаток устройства заключается в его невысокой точности.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике магнитного поля, содержащем 2п идентичных чувствительных элементов, расположенных попарно-ортогонально, одни концы чувствительных элементов соединены попарно-встречено, а вторые концы соединены друг с другом в центре симметрии датчика.

На чертеже представлена схема датчика. 3898 . Датчик имеет три пары чувствительных элементов 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 1-6 в виде плоских спиральных катушек индуктивности, намотанных встречно-друг другу и шунтированных резисторами 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5, 2-6 величиной где (Л)- частота измеряемого поля, L -- индуктивность катушки. Катушки имеют одинаковое количество витков, одинаковые геометрические размеры и закреплены на шаре 3 из изоляционного материала симметрично относительно плоскостей декартовой системы координат. Все катушки электрически соединены одноименными. выводами непосредственно друг с другом в центре симметрии (начало координат . Потенциальными выводами катушки попарно подключены к дифференциальным измерительным приборам 4-1, 4-2, 4-3, а от них к сумматору 5. Датчик работает следующим образом. При воздействии переменного или им пульсного магнитного поля в каждой паре катушек 1 в соответствии с законом электромагнитной индукции Фараа;ья индуцируются положительные и отри цательные импульсы напряжения, пропор циональные напряженности той составляющей вектора магнитного поля, которая пронизывает данную пару катушек в осевом направлении. Импульсы напряжения с катушек подаются на дифференциаль ые измерительные приборы 4 и сумматор Ь, где полезный сигнал окончательно отфильтровывается от синфазных электрических помех и определяются эначенне вектора магнитного поля и его направление.Шунтирование катушек реэисторами 2 обеспечивает независимость чувствительности датчика от час тоты измеряемого поля. Регистраторы выходных импульсов с датчика - дифференциальные измеритель :-;ые приборы 4 и сумматор 5 можно конструктивно совместить с датчиком и выполнить в виде запоминающего устройства или электрооптического преоб« разователя с передачей информации от дат-:ика к сумматору по световодам не показано). Сопутствуюшее электрическое поле, направленное например, по оси Z, действует только на катушки, расположенные на этой же оси и имеющие в направлении поля минимальную высоту. Остальные катушки попадают в экранируемую верхней и нижней катушками зону. Условия взаимной экранировки катушек и их малой действующей высоты соблюдаются и при любом другом направлении электрического поля, в чем нетрудно убедиться, разложив вектор Е на составляющие. Кроме того, несмотря на разнесение катушек на iieKOTOpoe расстояние h от центра датчика, при выполнении условия h ГЛ,, где Д,- длина волны измеряемого магнитного поля, датчик дает близкую апроксимацию точечному измерению, и составляющие вектора Н в центре датчика с погрешностью не более 1% равны полусумме значений составляющих магнитного поля, измеряемых каждой парой катушек на осях X, Y, Z вокруг центра датчика. Опытная проверка на построенной аналогично описанию модели из двух катушек индуктивности в сильном элект ромагнитном поле показала, что фон от действия электрической составляющей напряженностью до 100 кВ/м не превышает 8% полезного сигнала. Формула изобретения Датчик магнитного поля, содержащий 2п идентичных чувствительных элементов , расположенных попарно-оргогонапьно, одни концы чувствительных элементов соединены попарно-встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, вторые концы чувствительных элементов соединены друг с другом в центре симметрии дат,чика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1..Авторское свидетельство СССР № 250293, кл. G О R 29/08, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2530212, кл. G01 R 33/02, 1977.

1-6

h

.. 1i

2-2