Феррозонд

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19у (11) (51)5 6 01 8 ЗЗ/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4624662/21 (22) 26.12.88 (46) 30,05.91. Бюл. М 20 (72) Л.К,Сафронов и T.Ñ.Mèðoíñâà (53) 621.317.44 (088.8) (56) Афанасьев Ю.В. Феррозондовые приборы. Л.: Знергоатомиздат, 1986, с.153. (54) ФЕРРОЗОНД (57) Изобретение относится к магнитным измерениям с помощью прибора с ферро. зондовыми датчиками и может быть использовано при разработке измерителей инфранизкочастотных магнитных полей.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона за счет уменьшения остаточного намагничивания концентратора. Устройст-во содержит магнитный концентратор 1, состоящий из двух полусердечников 2 и 3, между которыми расположен модулятор 4 с размещенными на нем обмотками возбуждения 5, измерения 6, компенсации 7 и смещения 8. Полусердечники 2 и 3 состоят из 2п кольцевых элементов, в каждом из которых размещена секция обмотки 9 размагничивания. Секции обмотки 9 соединены последовательно-встречно, создавая в смежных кольцевых элементах полусердечников магнитные индукции противоположного направления. Предлагаемая структура концентратора позволяет на два порядка уменьшить его остаточную намагниченность, что позволяет измерять магнитные поля с частотой от 0,001 Гц. 2 ил.

1652950

Изобретение относится к магнитным измерениям с помощью приборов с ферроэондовыми датчиками и может быть использовано при разработке измерителей инфраниэких магнитных полей, 5

Целью изобретения является расширение частотного диапазона Феррозонда за счет уменьшения остаточного намагничивания концентраторов.

На фиг. 1а показано устройство ферро- 10 зонда; на фиг. 16 — спадающий энакопеременный ток размагничивания; на фиг. 2а— условное изображение магнитных элементов полусердечника концентратора ь зеркальной символике; на фиг. 26, в — токи 15 размагничивания нечетного и четного соответственно элементов полусердечника.

Ферроэонд состоит из магнитного концентратора 1, включающего в себя магнитные полусердечники 2 и 3, между которыми 20 расположен модулятор 4, содержащий обмотки возбуждения 5, измерения б, компенсации 7 и смещейия 8, На полусердечниках концентратора размещена многосекционная обмотка 9 раз- 25 магничивания, которая состоит М3 секций

9-1, 9-2, „., 9-40, расположенных на отдельных кольцевых магни-ных элементах 10-1, 10-2, „., 10-40 концентратора.

В общем случае кольцевые элементы 30 могут быть разделены слоем немагнитного материала и выполнены в виде цилиндров, примыкающих друг к другу.

Феррозонд работает следующим образом. 35

До начала измерений индукции внешнего поля Бе (фиг. 1а) необходимо расмагнитить концентратор ", который может быть намагничен предыдущими более мощными магнитными полями, что искажает иэмеряе- 40 мое поле.

Полусердечники 2 и 3 концентратора 1 содержит для определенности по 20 отверстий каждый. На полусердечнике 3 расположены отверстия, образующие регулярную 45 структуру идентичных магнитных элементов 10-1, 10-2, .„10-20. На полусердечнике

2 расположены отдельные магнитные элементы 10-21, 10-22...., 10-40.

Элементы полусердечников объедине- 50 ны в пары. Элементы 10-1 и t0-2 образуют первую пару, 10-3 и 10-4 — вторую и т.д.

Число пар "n" на каждом полусердечнике для определенности структуры разно 10.

Через отверстия элемента 10-1 одновитко- 55 вый провод обмотки 9 размагничивания проходит сверху вниз, т.е. ток секции 9-1 приводит в какой-то мгновенный отрезок времени размагничивание элемента 10-1 против часовой стрелки (фиг. 1а). Через элемент 10-2 ток секции 9-2 обмотки размагничивания проходит в обратном направлении, размагничивая элемент 10-2 в встречном элементу 10-1 направлении, Период размагничивания равен То, а в промежутке между токами размагничивания (t> < t < То) измеряется сигнал Ве(фиг. 1б). Остальные пары устроены идентично. образуя структуры концентратора, напоминающие фрагмент шахматной доски. На фиг. 2а изображена структура концентратора в зеркальной символике, а на фиг. 2б и 2а приведен противофазный ток размагничивания любой пары на примере первой пары элементов.

Сущность изобретения заключается в том, что весь объем V< полусердечников концентратора разбивается на п малых кольцевых отдельных элементов, каждый из которых имеет \4 (объем, равный Ч,/и) и размагничивается в противоположном, чем соседний элемент, направлении, что уменьшает остаточную намагниченность и шумы концентратора.

Известно, что шум магнитного материала ФЬ определяется.вы ражением где Ф- изменение потока, создаваемого при скачке Баркгаузена;

m — магнитный момент объема, создающего скачок, остаточная намагниченность полусердечника концентратора.

Если объем материала уменьшается в и раз, а элементарные объемы Чо имеют круговую намагниченность, физически не создающие магнитных полюсов, то шум концентратора становится равным

Для уменьшения остаточной намагниченности полученной дискретной структуры она выполняется в виде шахматной доски, когда области намагничивания а двух ортогональных направлениях чередуются со знаком то "+", то "-", либо в виде цилиндрической магнитной структуры, что уменьшает магнитостатическую энергию образца.

Такая структура обеспечивается перемагничиванием соседних элементов а противоположном направлении. Воздействие противофазного спадающего пОля на соседние элементы эквивалентно эффекту многократного суммирования, уменьшающему суммарную остаточную намагниченность в

10 — 10 раэ.

1652950

Таким образом, суммарный шум концентратора становится равным

00

9Составитель Г. Клитотехнис

Редактор А.Маковская Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Шевкун

Заказ 1772 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

При делении (3) на (1) получим мультипликативный коэффициент ослабления Ко шума концентратора, равный

Ко— C4)

i/n е где е = lo/ Л 4 — отношение средней остаточной Io намагниченности элементов паРы 15 к Л to отклонению от среднего.

Очевидно,что суммарная намагниченность концентратора равна

Iz 1 Ко (5)

Если n - -10, е = 10 — l0, получим 20

Ко 0,01-0,03, т.е. шум концентратора (или суммарная намагниченность) уменьшается приблизительно на два порядка по сравнеwe с конструкциями из сплошного ферромагнитного материала. 25

В процессе размагничивания для обес-, печения высокой точности измерений Be целесообразно довести шум концентратора до шума модулятора ФЬ| од, определяемого аналогично (1) 30

Приравняв (б) и (3), получим выражение для оптимального обьема полусердечника концентратора

Чх=V« rt e (7)

После подстановки 4) в (7) имеем

Чк = Чмод/Ко (8)

Таким образом, в предложенном феррозонде благодаря уменьшению остаточной намагниченности концентраторов диапазон измерений расширяется в область низких частот до уровня 0,001 Гц, Формула изобретения

Феррозонд, содержащий модулятор, на котором расположены обмотки возбуждения, смещения, измерения и компенсации, и магнитный концентратор, включающий в себя два магнитных полусердечника, на ко-. торых расположена многосекционная обмотка размагничивания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения частотного диапазона устройства, полусердечники концентратора выполнены в виде структуры, содержащей и пар отдельных кольцевых магнитных элементов, через которые проходят секции обмотки размагничивания, включенные встречно внутри смежных элементов пары.