(5) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
1
Изобретение относится к технике магнитных измерений и предназначено для исследования неоднородных магнитных полей.
Известны способы измерения магнит ного поля, основанные на взаимодействии поля с заряженными частицами ионизованной среды (плазмы), и магнитоэлектрический датчик, выполнен-, ный Q виде диска с присоединенными к его центру и периферии проводниками и снабженный кольцом, соосно расположенным с диском и герметически соединенными с ним двумя диэлектрическими шайбами, причем пространство между кольцом и диском заполнено газообразным реагентом. Под влиянием напряжения возникает разряд и газ переходит к плазму. В магнитном поле траектории частиц отклоняются от прямолинейных. В результате увеличивается внутреннее сопротивление датчика, которое и принимается за
меру величины измеряемого магнитного поля til.
Указанный магнитоэлектрический датчик является датчиком магнитосопротивления,и из-за малой чувстви. 5 тельности и малого пространственного разрешения он.непригоден дляизмерения неоднородного магнитного поля.
Известен также способ измерения
10 величины и направления магнитного поля, заключающийся в том, что создают кольцевой контрагированный раз ряд, ограниченный по всем степеням свободы, кроме радиальной, а за меtsру величины измеряемого магнитного гюля принимают изменение частоты колебаний электрического .тока в разряде. Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего газоразряд20ную с двумя электродами и электрический блок, камера выполнена из, .диэлектрика и герметично разделена поперечной диэлектрической стенкой, а электроды расположены по обе стороны разделительной стенки и выполнены штыревыми .2. Известный способ и устройство обладают высокой чувствительностью, но мало эффективны для измерения неоднородных магнитных полей. Это связано с тем, что устройство, реализующее способ, усредняет измеряемые значения неоднородного поля. Цель изобретения - увеличение то ности и пространственного разрешени Для достижения указанной цели, в способе измерения градиента магнитного, поля, основанном на помещении плаамы в измеряемое магнитное поле, формируют слой плазмы, имеющий учас ки со встречным движением токоне-j сущих компонент, измеряют разностны ток в смежных накрест лежащих точках этих участков и по его величине судят о градиенте магнитного поля. Кроме foro, в устройстве, содержащем газоразрядную ячейку с электродами и электрический блок, газоразрядная ячейка снабжена двумя раз несенными штыревыми катодами и двумя линейно протяженными зондовыми электродами, расположенными между катодами и включенными по дифференциальной схеме. На фиг.1 показано воздействие ма нитного поля на плазМу; на фиг.2 структурная схема устройства для осуществления способа. Способ измерения градиента Mai- нитного поля осуществляется следующим образом. В газонаполненном баллоне (на фиг.1 не показан) создают слой плаз мы, имеющий Участки 1 и 2 со встреч ным движением токонесущих компонентов - электронов и ионов. Баллон с плазмой помещают в измеряемое магнитное поле В . В магнитном поле на движущиеся заряженные частицы плазмы действует сила Лоренца F. При этом частицы смещаются относительно первоначальных направлений их движения. Направление смещения заряженных частиц зависит от , направления дрейфовой скорости V, Поэтому направления их смещения получаются различными для каждого из участков 1 и 2 плазмы. В результате в каждом из участков 1 и 2 плазмы возникают два накрест смещенных относительно друг друга встречных потока заряженных частиц. Интенсивность каждого из этих потоков заряженных частиц оказывается пропорциональной локальному значению напряженности магнитного поля, воздействующего на каждый из участков 1 и 2 плазмы. Вследствие этого разностный ток этих потоков заряженных частиц пропорционален градиенту магнитного поля; в случае однородного поля потоки имеют одинаковую интенсивность и разностный ток равен нулю. В неоднородном магнитном поле интенсивность потоков различна, разностный ток не равен нулю, а его величина пропорциональна градиенту поля. Таким образом, измеряя разностный ток д1 в смежных накрест лежащих точках q и b на участках 1 и 2 плазмы, можно судить о градиенте изменяемого магнитного поля. Устройство (фиг.2) содержит газонаполненный баллон 3, два разнесенных штыревых катода t и 5 и два линейно протяженных анода 6 и 7 между ними, включенных по дифференциальной схеме; 8-1 и 8-2 - участки плазменного слоя со встречным движением токонесущих компонент. Электрическая схема содержит блок 9 питания, ограничивающий разрядный ток резистор 10, переменные резисторы 11 и 12 для управления величиной, разрядного тока каждого из участков 8-1;и 8-2 плазмы, резисторы 13 и , являющиеся плечами измерительного моста, индикатор 15 для регистрации разностного тока д каждого из участков 8-1 и 8-2 плазмы. Устройство работает следующим образом. В газонаполненном баллоне 3 . включенном в электрическую схему, возникает слой газоразрядной плазмы с участками 8-1 и 8-2, имеющими встречное движение токонесущих компонент электронов и ионов. Баллон 3 с плазмой вносится в измеряемое магнитное поле В. В магнитном поле на заряженные частицы плазмы действует сила Лоренца. Поэтому заряженные частицы смещаются относительно дифференциальных анодов 6 и 7- При этом направление смещения частич различно дли каждого из участков 8-1 и 8-2 плазмы, так как они имеют встречное движение на этих участках. В результате на дифференциальные электроды-аноды 6 и 7 с каждого из участкое плазмы поступают два накрест смещенных потока заряженных частиц, имеющих равную интенсивность в случае однородного и различную интенсивность в случае неоднородного магнитного поля.
1НескомпенЬированные в случае неоднородного магнитного поля потоки заряженных частиц создают на дифференциальных электродах-анодах 6 и 7 электрический градиент, пропорциональный градиенту магнитного поля В. В результате в диагонали мостовой схемы возникает ток разбаланса Ai, величина которого пропорциональна; градиенту измеряемого магнитного поля.
Ток разбаланса ui регистрируют с помощью индикатора 15 и по его величине судят о градиенте магнитного поля.
Устройство в целом оказывается чувствительным только к градиенту магнитного поля, к однородному магнитному полю оно не чувствительно, рмула изобретения
1. Способ измерения градиента магнитного поля, основанный на помещении газоразрядной плазмы в измеряемое магнитное поле, от л и чающийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения пространственного разрешения, формируют спой плазмы, имеющий участки со встречным движением токонесущих компонент, измеряют разностный ток в смежных накрест лежащих точках этих
участков и по его величине судят о градиенте магнитного поля.
2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее газоразрядную ячейку с электродами и электрический блок, о т л и ч а ю щ е ё с я тем, что Газоразрядная ячейка снабжена двумя разнесенными штыревыми катодами и двумя линейно протяженными зондовыми электродами, расположенными между катодами и включенными по дифференциальной схеме.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 46i|875, кл. G 01 R 33/02, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР № 785811, кп. G 01 R 33/02, 1978.
I I
-Il9 3v
}-; «7 i-гf
/
к
