Способ градуировки холловских градиентометров

 

Изобретение касается магнитных измерений и предназначено для градуировки образцовых и рабочих градиентометров с холловскими измерительными преобразователями . Цель изобретения - расширение диапазона градуировки и повышение ее точности в области сильных градиентов магнитной индукции. Для этого в мере градиента магнитной индукции определяют зависимость выходного напряжения преобразователя Холла измерительного зонда от магнитной индукции. Находят значение магнитной индукции В в местах расположения магнитных центров преобразователей Холла и определяют базу АХ измерительного зонда. Последний помещают в неоднородное магнитное поле с последовательно увеличиваемым градиентом магнитной индукции . Фиксируют значение выходного сигнала градиентометра и сигналы преобразователей Холла зонда после каждой ступени увеличения градиента магнитной индукции. По зависимостям выходных сигналов преобразователей Холла от магнитной индукции В определяют значения магнитных индукций BI, 62 в местах расположения магнитных центров преобразователей и рассчитывают значение градиента магнитной индукции по формуле В (Bi - В2)/А X. Способ основан на помещении зонда в неоднородное магнитное поле с известным gradB и измерении выходного сигнала, соответствующего этому значению градиента. Зил. & е

,, Ы„,1756841 А1

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 33/06

ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ilO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

ТЕНИЯ „,".;;

" -1

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2.1) 4712378/21 (22) 18.07.89 (46) 23.08;92, Бюл. N. 31 (71) Научно-производственное объединение

"Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии им.Д.И,Менделеева" (72) А.И.Синяков и А,П,Щелкин . (56) Измерительная техника, 1984, М 2, с.55. (54) СПОСОБ ГРАДУИРОВКИ ХОЛЛОВСКИХ ГРАДИЕНТОМЕТРОВ (57) Изобретение.касается магнитных измерений и предназначено для градуировки.об-. разцовых и рабочих градиентометров с холловскими измерительными преобразователями. Цель изобретения — расширение диапазона градуировки и повышение ее точности в области сильных градиентов магнитной индукции. Для этого в мере градиента магнитной индукции определяют завйсимость выходного напряжения преобразователя Холла. измерительного зонда от магнитной индукции. Находят значение магнитной индукции В в местах расположения магнитных центров преобразователей

Холла и определяют базу ЛХ измерительного зонда. Последний помещают в неоднородное магнитное поле с последовательно увеличмваемым градиентом магнитной индукции, Фиксируют значение выходного сигнала градиентометра и сигналы преобразователей Холла зонда после каждой ступени увеличения градиента магнитной индукции. По зависимостям выходных сигналов преобразователей Холла от магнитной индукции В определяют значения магнитных индукций В1, В2 в местах расположения магнитных центров преобразователей и рассчитывают значение градиента магнитной индукции по формуле В = (В1 — Вг)/Л Х.

Способ основан на помещении зонда s нео- 3 днородное магйитйое поле с известным дгабВ и измерении выходногб сигнала. соответствующего этому значению градиента.

3 ил.

Ф

I в области сильных градиентов магнитной индукции.

Указанная цель достигается за счет того; что согласно способу градуировки холловских градиентометров, основанному на помещении измерительного зонда в магнитное поле с известным градиентом магнит-. ной индукции и измерении выходного сигнала зонда, соответствующего заданйому значению градиента, вначале в мере магИзобретение относится к области метрологического обеспечения средств измерений градиентов магнитных индукций и может быть использовано для градуйровки образцовых и рабочих градиентометров с .холловскими измерительными преобразователями. . Цель изобретения — расширение диапазона и повышение точности градуировки холловских градиентометров с малой базой

1756841

3 4 нитной индукции определяют зависимость электромагнита 1 с плоскопараллельными выходного напряжения преобразователя полюсами 2. При этом однородность поля в

Холла измерительного зонда от магнитной межполюсном пространстве должна быть индукции О = f(B), затем в мере градиента в 1акой, чтобы значение магнитных индукций виде катушек с током при заданном значе- 5 в местах расположения первичных преобрании градиента gradB измеряют напряжения:зователей Холла 14 и 15 были бы практичеОtuUgнавыходахобоихпреобразователей ски равны (отличие не должно превышать

Холлаизмерительногоэондаипозависимо- . 0,1+ 0,37). Для измерения значения магсти U = f(B) определяютзначения магнитных . нитной индукции поля используется теслоиндукций В1и В2вместахихрасположения, 10 метр 4, обеспечивающий погрешность на основании чего вычисляют базу йзмери- измерейия не более 0,.1 7О тельного зонда градиентометра по формуле Изменяя с помощью регулируемого исВ1 — В2 - точника 3 намагничивающего тока значение

9гад В после чего M t " . тока, протекающего по обмоткам электро зонд помещают в магнитное поле с после- 15 магнита 1, ступенями увеличивают от нуля довательно увеличиваемым градиентом до максимального значения магнитную инмагнитной индукции и после ка>кдой ступе- дукцию в его межполюсном пространстве. ни увеличения градиента измеряют напря- - При этом с помощью вольтметра 5 поочежения на выходах преобразователей Холла редно после каждой ступени увеличения изи самого градиентометра, вновь позависи-. меряют напряжения U< и Uz на выходах мости U = =f(B) определяют значения маг- 20 обоих первичных преобразователей Холла нитных индукций Bj и . В2 в местах 14 и 15, По результатам. измерений строят расположения преобразователей Холла, по кривые зависимости выходного напряже — Bg ния первичных преобразователей Холла от

ФОРМУЛЕ Qrdd B= > — PaCCurrrataaiOr, од лядущля значение градиента и таким образом уста- 25 При изготовлении градиентометров панавливают связь между значением градиен- . ры первичных преобразователей Холла подта магнитной индукции и соответствующим бираются таким образом, чтобы ему выходным сигналом градиентометра. характеристики зависимостей выходного

На фиг,1 изображено устройство, реа- напряжения от индукции поля были бы лизующее предлагаемый способ; на фиг,2 — 30 идентичными. В противном случае на выхо кривая зависимости выходного напряжения де измерительного зонда будет иметься сигпреобразователя Холла от магнитной ин- нал да>ке в отсутствие градиента поля. что дукции поля О = f(B); на фиг.3 — градуировоч- недопустимо. Поэтому при тщательно подоная характеристика холловского бранных преобразователях Холла кривые градиентометра. 35 Оi -- f(B) и Ог = f(B) практически совпадают, Устройство, реализующее способ, и, следовательно, зависимость напряжения включает меру магнитной индукции сильно- на их выходах от индукции поля выражается го однородйого поля — электромагнит 1 с одной кривой U = f(B). После получения в .плоскопараллельными полюсами 2, снаб- мере магнитной индукции зависимости U женный регулируемым источником 3 намаг- 40 =f(B) измерительный зонд 12 градиентомет- ничивающего тока, тесламетр 4, вольтметр ра 13 помещается на оси меры градиента в

5, расчетную меру градиента магнитной ин- . виде катушки 6 с током. Пропуская по кадукции в виде катушки 6 с током, снабжен- тушке 6 определенный ток от регулируемого .ную регулируемым источником 7 тока и источника 7 тока и контролируя его значе" амперметром 8, источник сильного неодно- 45 ние по амперметру 8, воспроизводят в мере родного поля-электромагнит 9 с профиль- градиент заданного значения для gradB. ными йаконечниками 10, снабженный При заданном значении градиента поля с регулируемым источником 11 намагничива- помощью вольтметра 5 поочередно измеряющего тока, измерительный зонд 12 гради- ют напряжение на выходах обоих преобраентометра13,преобразователиХолла14и15, 50 эователей Холла 14 и 15 U< и Ug. Зная эти

Вначале измерительный зонд 12 гради- . напряжения, по кривой зависимости U = f(B) ентометра 13, состоящий из двух первичных определяют значения магнитных индукций преобразователей Холла14 и15, магнитные В1 и В2 в месте расположения магнитных центры которых находятся на некотором центров каждого из преобразователей Холрасстоянии ЛХ друг от друга, называемом 55 ла. После чего по выражению базой градиентометра, помещается в одно- — 2 ы„

>1 — Вг родное маглнитйое поле меры магнитной ин- grad В дукции — межполюсное пространство метра ЬХ. у т:. 1756841

Формула изобретения и

Способ градуировки холловских гради- з ентометров, основанный на помещении йз- 35 мерительного зонда в неоднородиное магнитное поле с известньм градиентом :: з магнитной йндукции и измерении выходно- и

ro сигнала градиентометра, соответствую- и щего этому значению градиента, о т л и ч а- 40

Далее измерительный зонд 12 градиентометра 13 помещают в неоднородное магнитное поле с некоторым неизвестным градиентом, создаваемое в межполюсном пространстве электромагнита 9 с профиль- 5 ными наконечниками 10. После этого последовательно ступенями увеличивают, начиная от нулевого до максимального значения, градиент магнитной индукции rio- средством увеличения тока, протекающего 10 по обмоткам электромагнита 9 от источника

11 регулйруемого намагничивающего тока.

После каждой ступени увеличения градиента (тока) измеряют напряжения 01 и 02 на выходах преобразователей Холла, а также 15 самого градиентометра Ugrad Затем, используя зависимость 0 = f(B) (фиг,2), определяют значения магнитных индукцйй В1 И

Вг в местах расположения преобразователей Холла (в местах расположения магййт- 20 ных центров преобразователей) и по

В1 — Вг формуле grad B= — т — рассчитывают градиент магHMTHoA индукции поля.

Таким образом, устанавливается связь 25 между значениями градиента магнитной ин- "

: дукции gradВ и соответствующими ему значениями напряжения (сигнала) на выходе градиентометра 13 Ugrag, т.е. определяется градуировочная характеристика градиенто - 30 метра (фиг,3). ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона градуировки и повышения ее точности в области сильнь|х градиентов магнитной индукции, помещают измерительный зонд градиентометра в расчетную меру градиента магнитной индукции, устанавливают в мере заданное значение градиента и фиксируют соответствующее ему значение выходного сигнала зонда и сигналов на выходах обоих преобразователей Холла измерительного зонда градиейтометра, по результатам измерения и: зависимости выходного напряЖеййя преобразователей

Холла от магнитной ийддукции определяют значения магнитной индукции в местах расположения магнитных центров преобразователей Холла и определяют базу измерительного зонда градйентометра

В1 В2

ЛХ = В, после этого измерительный

grad В зонд грэдиентометра пбмещэют в неоднородное магнитное. поле с последовательно увеличиваемым градиентом магнитной индукции и фиксируют значение выходного сигнала градиентометра, а также"сигналы преобразователей Холла измерительного зонда после каждой ступени увеличения градиента магнитной .индукции, по зависимости выходных Сигналов преобразователей Холла от магнитной индукции определяют значения магнитных индукций в местах расйоложенйя магнитных центров реобразователей Холла, рассчитывают начение градиента мэгснитной индукции по

В1 -В2 ормуле grad В= — а — —, где Bi u Ba— начения магнитной индукции в местах расоложения преобразователей; Ь Х вЂ” база змерительного зонда.

1756841

1ZW

12 14

Фиг. 3

Составитель А.Романов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор Е.Папп

Заказ 3086 Тираж Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретенйям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб.,4/5

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