Зонд для магнитных измерений в жидких средах

 

1. ЗОНД ДЛЯ МАГНИТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ЖИДКИХ СРЕДАХ, содержащий магниточувствительный преобразователь , заключенный в герметичную немагнитную оболочку в виде эллипсоида вращения, отличающййс я тем, что, с целью повышения точности, в него введен гидравлический патрубок, a оболочка выполнена в виде жесткого кольцевого экваториального каркаса и двух полярных эластичных мембран, закрепленных на каркасе с возможностью деформации в направлении р,сй вращения эллипсоида , при этом гидравлический патрубок , сообщающийсяс внутренней полостью зонда, размещен на каркасе. 2. Зонд пр п. 1, о т л и ч a ю щ и и с я тем, чт.о жесткий кольцевой экваториальный каркас выполнен СП жесткими немагнитныкт огра- , ничителями, размещенными симметрично относительно оси вращения эллипсоида пр обе стороны каждой мембраны .

„.SV„„, 098 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОН 3

РЕСПУБЛИК з<д) Я 01 Я 33/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3400078/18-21 (22) 26.02.83 (46) 30.06.83 . Бюл. Р 24 (72) И.П.Ананьев (71) Агрофнзический научно-иссле довательский институт (53) 621.317.44 (088.8) (56). 1. Ливотов Л.Л., Николаев A.A., Семенский P.Á. Морской буксируемый магнитометр МБМ.-"Геофизическая аппаратура", вып. 69. Л. "Недра", 1979, с. 31-40.

2. Авторское свидетельство СССР М 941914, кл. Q 01 К 33/00, 1980, (54) (57) 1. ЗОНД ДЛЯ МАГНИТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В ЖИДКИХ СРЕДАХ, содержащий магниточувствительный преобразователь, заключенный в герметичную немагнитную оболочку в виде эллипсо-. ида вращения, о т л и ч а ю щ и и -. с я тем, что, .с целью повышения точности, в него введен гидравлический патрубок, а оболочка выполнена в виде жесткого кольцевого экваториального каркаса и двух полярных эластичных мембран, закрепленных на каркасе с возможностью деформации в направлении оси вращения эллипсо» ида, при этом гидравлический патрубок, сообщающийся с внутренней полостью зонда, размещен .на каркасе.

2. Зонд по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что жесткий кольцевой экваториальный каркас выполнен с.п жесткими немагнитными ограничителями, размещенными симметрич« 1 но отноеительно оси вращения эллип. соида по обе стороны каждой мембраны.

1026098 полнены в. форме эллипсоидов вращения с Различными коэффициентами формы.

При помещении Преобразователей в обо40 лочках в исследуемую среду паРаметры магнитного поля внутри оболочек вследствие различных коэффициентов формы оболочек и влияния магнитной восприимчивости среды в разной степени отличаются от параметров первичного поля, благодаря чему с помощью измерительно-вычислительного блока обеспечивается определение параметров первичного магнитного поля и магнитной восприимчивости средый1.

Недостатками такого устройства являются наличие погрешностей измерения, вызванных взаимным влиянием оболочек, на параметры магнитного поля внутри них и влиянием неоднород= ности магнитного поля s среде, а также высокий порог чувствительнос45

55 ти к магнитной восприимчивости среды.

Цель изобретения — повышение точ" ности.

Указанная цель достигается тем, .60 что в зонд для магнитных измерений в жидких средах, содержащий магниточувствительный преобразователь, заключенный в герметичную немагнитную, оболочку в виде эллипсоида вращения, 65

Изобретение предназначено для измерения параметров магнитного поля (индукции, напряженности) в жидких магнитных средах, а также для измерения магнитной восприимчивости жидких сред в.естественных или искусственно создаваемых магнитных полях, действующих в среде. Зонд может быть, использован для изме. рения парметров магнитногс псля с малой погрешностью в жидких средах 10 с повышенной и высокой магнитной восприимчивостью, а также для одновременного определения параметров магнитного поля в среде и магнитной восприимчивости среды. 15

Известен зонд для измерения параметров магнитного поля в жидкости, содержащий .магниточувствительный преобразователь, заключенный в немагнитную оболочку (11 .

Известный зонд йспользуется обычно для измерений в морской воде,а при измерениях в жидкостях с повышенной и вы". сокой магнитной восприимчивостью дает большую погрешность, так как параметры магнитного поля внутри, оболочки в этом случае существенно отличаются от параметров первоначального поля в среде.

Известно также устройство для магнитных измерений в жидких средах, содержащее два зонда, каждый из которых имеет заключенные в герметичные немагнитные оболочки магниточув ствительные преобразователи, которые подключены к измерительно-вычислительному блоку. Оболочки зондов вывведен гидравлический патрубок, а оболочка выполнена в виде жесткого кольцевого экваториального каркаса и двух полярных эластичных мембран, закрепленных на каркасе с возможностью деформации в направлении оси вращения эллипсоида, при этом гидравлический патрубок, сообщающийся с внутренней полостью зонда, размещен на каркасе.

Кроме того, жесткий кольцевой экваториальный каркас выполнен с 1 жесткими немагнитными ограничителями, размещенными симметрично относительно оси вращения эллипсоида по обе стороны каждой мембраны.

На фиг. 1 показан зонд, разрез, симметричный вариант конструкции; на фиг. 2 - то же, несимметричный вариант на фиг.. 3 — то же, с заданным коэффициентом модуляции формы.

Зонд для магнитных измерений в жидких средах содержит магниточувствительный преобразователь 1, заклю- . ченный в герметичную немагнитную оболочку, имеющую форму эллипсоида вращения. Оболочка выполнена из жесткого кольцевого экваториального каркаса 2 и полярных эластичных мембран 3 и 4, причем в несимметрйчном, варианте фиг. 2): одна из мембран 4 может быть жесткой и является частью жесткого каркаса 2. Мембраны 3 и 4 закреплены на каркасе 2 с возможностью деформацйй в йаправлении оси вращения эллипсоида 00 (фиг. 1) .

Ось максимальной чувствительности магниточувствительного преобразователя 1 также ориентирована в направлении оси вращения эллипсоида.

На каркасе 2 установлен гидравлический патрубок 8 для подключения внутренней полости оболочки-корпуса к, пневматической или гидравлической системе и разъем б для электрического подсоединения преобразователя 1 к измерительной цепи.

Зонд может содержать также жесткие немагнитные ограничители 7 и 8 перемещения мембран 3 и 4,в данном случае выполненные в виде перфорированных немагнитных диафрагм (фиг, 3), которые обеспечивают стабильную фиксацию минимального и максимального значений коэффициента форма оболочки, В качестве магниточувствительного преобразователя 1 используются преобразователи. Холла, Феррозонды (размеры которых Малы rio сравнению с размерами оболочки ), измерительные катушки, Зонд для магнитных измерений в жидких средах работает следующим образом.

При измерениях зонд устанавливают в жидкой среде так, чтобы вектор напряженности Й (индукции B ) 1026098

30 первичного магнитного поля был нап, равлен вдоль оси вращения эллипсоида 00, с помощью пневматической йлй гидравлической системы (не показана), подключаемой к патрубку 5, создают в оболочке зонда изменяющееся давление и измеряют выходной сигнал магниточувствительного преобразователя 1.

Возможны два основных способа измерения параметров первичного маг- 10 нитного поля в среде и магнитной восприимчивости среды с помощью зонда.

Согласно первому способу измерения проводят при двух положениях мембран 3 и 4 - при двух значениях »5 коэффициента формы оболочки зондаминимальном N» и максимальном й2 (что обеспечивается созданием последовательно двух уровней давления внутри зонда) и измеряют параметры 20 магнитного поля внутри оболочки. Па" раметры первичного магнитного поля в среде Во, Н и магнитную восприимчивость среды определяют по формулам .

Мг- И, s -- В„„е, .» 8Ä (1-»»»1 Ег (»-Мг1 2

Й2 N» о»<Е2» г Н» . »)

Но= », Нг, У«

4»е» 35, I е2 е»л

ЭВ =

8,;(»."»1- ег (»-"г1 где В» Bz;, Н»,, Нг, - инцкуции 40 и напряженности магнитного поля внутри ° оболочки зонда при минимальном Й» и максимальном N 2 значениях коэффициента формы po = 4 10,Г/м.магнитная проницаемость вакуума. 45

Согласно второму способу производят периодическое изменение Формы ,. оболочки.зонда созданием.периодически изменяющегося давления внутри него, с помощью преобразователя 1 выделяют и измеряют составляющие параметров магнитного поля внутри оболочки, представляющие собой при постоянном внешнем магнитном поле постоянную составляющую (индукции или напряженности) и составляющую с частотой изменения коэффициента формы, а при. переменноМ внешнем магнитном поле — составляющую с частотой внешнего поля и составляющую с комбинационными частотами, обра- 60 зованными частотой внешнего поля и частотой изменения коэффициента форw,.и по величинам обеих составляющих индукции судят о параметрах магнитного поля и магнитной восприим чивости среды.

При гармоническом изменении коэффициента формы

М = й„(1+ в сов ЯЦ и» «1, () магнитная индукция постоянного или амплитуда индукции переменного первичного поля В в среде определяется выражением е где  — постоянное значение или амплитуда первой составляющей магнитной индукции внутри оболоч: ки (т.е. постоянная составляющая индукции при постоянном внешнем магнитном поле или составляющая с частотой внешнего магнитного поля при переменном внешнем магнитном поле).

Во - амплитудное значение или суммарная амплитуда слагаемых втор» и составляющей магнитной индукции внутри оболочки (т.е. составляющая с частотой модуляции при постоянном внешнем магнитном поле или составляющая с комбинационными частотами

4)»S2 при переменном внешнем магнитном полу с частотой М;

1»о, П» — среднее. значение и глубина модуляции коэффициента формы оболочкикорпуса.

Магнитная восприимчивость среды при гармоническом изменении коэффициента формы оболочки и постоянном первичном поле определяется по формуле е2

М - z (lg)

Е» о» ("- "оl ег

I I где В», В2 - постоянная составляющая и амплитуда переменной составляющей магнитной индукции внутри оболочки. Для слабомагнитных .жидкостей X « f эта формула упрощается

1 о2 н,»„е„

По сравнению с прототипом предлагае,мтй зонд позволяет повысить точность

I8 10-50 раз за счет уменьшения неоднородности поля М на несколько порядков выше чувствительность при определении магнитной восприимчивости.

1026098 ur

Фи

4; ®

Составитель В. Новожилов

Техред С. Мигунова Корректор. A. Ильин

Редактор А, Безродная

Тираж 710 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, З-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4553/38

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4