Первичный индукционный преобразователь
Изобретение относится к магнитным измерениям и может использоваться для измерения дипольного магнитного момента, а . ., 2. ..... ... . .;,..; , также как безмоментная мера магнитной индукции. Целью изобретения является уменьшение габаритов при сохранении помехозащищенности . Первичный индукционный преобразователь содержиттри катушки разных габаритных размеров с последовательно согласным включением катушек меньшего размера и последовательно-; встречно к ним - включением катушки большего размера, причем катушка большего размера размещена между двумя катушками меньшего размера, параметры катушек связаны соотношением 2SiWi - .. SiWi - площадь витков и число витков катушки меньшего размера. - площадь витков и число витков катушки большего размера. Возможно выполнение катушек с одинаковым .числом витков, а при выполнении катушек круглыми расстояние L между катушками меньшего диаметра L (0,395-0,435) D, где D - диаметр катушки большего диаметра. 2 з.п.ф-лы, 9 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5у)5 6 01 R 33/02
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4347002/63 (22) 23.11.87 (46) 15.01.93, Бюл. М 2 (71) Харьковское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института электромеханики и Центральный научно-иссле довательский институт им; акад. А.H.
Крылова (72) С.А. Волохов, С.Т. Гузеев, Ю.И. Назаров и П.Ф. Ивлева (56) Студенцов Н.В„Хорев В.Н, Построение безмоментных мер магнитной индукции с однородным полем. Сб. научных трудов
Проблемы повышения точности средств измерений магнитной индукции, Энергоатом, Л.; 1983. с. 7 — 13. (54) ПЕРВИЧНЬ|Й ИНДУКЦИОННЫЙ ПРЕО Б РАЗО ВАТЕЛ Ь (57) Изобретение относится к магнитным измерениям и может использоваться для измерения дипольного магнитного момента, а
Изобретение относится к. области магнитных измерений и может использоваться в качестве измерителя дипольного магнитного момента, а также как безмоментная мера магнитной индукции.
Известен пер ичный индукционный преобразователь, являющийся наиболее близким техническим решением исодержащий соосно размещенные кагушки разных габаритных размеров с последовательно со-. гласным включением катушек меньшего размера и последовательно встречным к ним включением катушек большего размера.
„„5U ÄÄ 1788483A1
2 также как безмоментная мера магнитной индукции. Целью изобретения является уменьшение габаритов при сохранении помехозащищенности. Первичный индукционный преобразователь содержиттри катушки разных габаритных размеров с последовательно согласным включением катушек меньшего размера и последовательновстречно к нил — включением катушки бол ьшего размера, причем катушка большего размера размещена между двумя катушками меньшего размера, параметры катушек связаны соотношейием 2S1Rf) = Я2М/2,где.
$ М/1 — площадь витков и число витков каl тушки меньшего размера, 32чЧ2 — площадь витков и число витков катушки большего размера, Возможно. выполнение катушек с одинаковым числом витков, а при выполнении катушек круглыми расстояние L между катушками меньшего диаметра равно 1 (0,395 — 0,435) D, где D — диаметр катушки большего диаметра. 2 з.п.ф-лы, 9 ил.
ОО
Однако полезный объем сдвоенной сис-,ф темы в сравнении с обычными кольцами, @О
Гельмгольца уменьшается более чем на . (Ъ треть, что равносильно увеличению габаритов при том же полезном обьеме. Кроме того, число катушек удваивается, что усло княет конструкцию, Целью изобретения является уменьшение габаритов при сохранении помехозашищен ности.
Поставленная цель достигается тем, что преобразователь, содержащий соосно размещенные катушки разных габаритных размеров с последовательно" согласн ым включением катушек меньшего размера и
1788483 последовательно встречным к ним включением катушек больщего размера, содержит три катушки, при этом катушка большего размера размещена между двумя катушками меньшего размера, параметры катушек 5 связаны соотношением 2S1W1 = S2W2, где
S1W1 — площадь и число витков катушек меньшего диаметра, S2W2 — площадь и число витков катушки большего диаметра, при этом катушки могут быть выполнены круг- 10 лыми, при этом расстояние между катушками меньшего размера равно (0,395 — 0,435) О, где 0 — диаметр катушки большего размера, На фиг.1 и 2 представлен первичный 15 преобразователь с кольцевыми катушками; на фиг.3 — схема соединения катушек преобразователя, где точками показано начало катушек, э стрелками — направление ЭДС, наводимой равномерным магнитным по- 20 лем, на фиг,4 и 5 — преобразователь с квадратными катушками; на фиг.6 и 7— преобразователь, построенный из седлообразных катушек; на фиг,8 и 9 — преобразователь из катушек сфероидальной формы. 25
На всех фигурах показаны: катушка меньшего размера 1, катушка большего размера 2 и катушка меньшего размера 3, Соотношение габаритов катушек большего и меньшего размеров определяется 30 условиями помехозащищенности (безмоментности), Расстояние L между крайними катушками определяется условиями исключения сигнала оттретьей пространственной гармоники магнитного поля. Сигнал от чет- 35 ных (2-; 4-й и т.д.) пространственных гармоник исключается благодаря. симметричному расположению одинаковых крайних катушек относительно центральной, 40
Для любой кольцевой катушки, расположенной на поверхности сферы с радиусом R ЭДС., наводимая в ней "источником", который находится внутри той же сферы, равна: 45 гкО
Е=ой/f Br S о о д0 1О 1 d S =2 JTppcoW(p1c— «(COS Π— 1 ) + рго (cos Π— cos О) + г„ 3.3 2 R2 ypçî (5 соз Π— 6 cos2 0+1) +...1, 1 2 «з Сложив, с учетом соединения, ЭДС трех катушек и подставляя в формулу их координаты, приведенные к R, на выходе первичного индуктивного преобразователя получим: E = E1+ Ез - E2 = 2 xpo o> W )p10 „х Вк yy(з ssln nO)++pa 1 з» 1 «(5 Sin Π— 4 sln5 O — — ) +... ) п5 R2 где п= Вк Для обеспечения помехозащищенности центральная катушка включена встречно крайним катушкам, а их геометрические размеры связаны соотношением 2S1W1 = =S2W2. Отношение витков в катушках обратно пропорционально отношению площадей Мг 2 31 2 R k2 в/1 = $2 („к,)г = „г Число витков в катушках приняты одинаковыми W1 = W2 = Wз, т,к. при этом геометрические размеры поперечного сечения обмоток преобразователя меньше всего сказываются на величине его полезного объема. В этом случае n = 37",r.е. радиус центральной катушки должен быть в 1Рраз больше радиуса крайних катушек; как у известных систем сдвоенных контуров, Нэ практике обычно допускаются некоторые отклонения от расчетных значений параметров, что связано с технологическими допусками на изготовление и особенностями конструкции каркасов. В размерах катушек зона допуска может быть определена исходя из требования обеспечения помехозащищенности против обычного преобразователя не хуже, чем на порядок, т.е, отношение сигнала помехи в новом преобразователе Е, к сигналу в базовом непомехозащищенном Ес Ен ! = l <01 ° Е 1 В данйом случае Ен = E1+ Ез- Е2: Ес = E1+ ЕЗ: Ен Ео 1 — =1 —— Е1+Ез . 2$1 2 Отсюда -0,1 "-"1- — — + 0,1; или 1,34 2 n 1,48, т.e. n= 1,4+.1 5о/ Таким образом, диаметр центральной катушки в 1,34 — 1,48 раза больше диаметра остальных катушек. Значение О при котором сигнал от третьей гармоники исключается из измерений, определяется из условия 5 cos Π— 4 в!и Π— — =0 7» 5» 1 ю 1788483 55 При и =Л решения уравнения (графически) будет О = 67,5 и, следовательно, расстояние между крайними катушками L.= — = 0,41 Dlz, 0l< 1g 6) обеспечивает максимальный полезный объем преобразователя и помехозащищенность (безмоментность). Зона допуска по углу О (или расстоянию L) определяется из тех же соображений при условии, что за базовую берется центральная катушка, у которой э.д,с. от третьей гармоники максимальна, т.е. Ес(Рзо) = Кто з 3 2п R Ен (pro ) = К рю Rk : (5Sln Π— 4 sin Π— — ), 1 .п5 — =(5sln Π— 4яп Π— — )2п 01,. Ен 7, .5„1 3 Eñ 5 Решая это неравенство (графически) относительно для п = 1,34 — 1,48 получим 66,5 (O < 69, 1 = (0395 — 0,435) DK. Преобразователь может быть построен из катушек квадратной формы (фиг,4 и 5). Катушки меньшего размера 1 и 2 со стороной а, отстоят друг от друга на расстоянии, катушка большого размера 2 со стороной а При условии W1 = W2 = ЧЧз; аг = V 2 а которые обеспечивают помехозащищенность (безмоментность), с учетом зоны допусков для катушек получаем а2 (1,34 — 1,48) а, 1 = (0,435-0,48) а. Преобразователь может. быть построен из седлообразных катушек (фиг.6 и 7). Катушки меньшего размера 1 и 3 расположены на цилиндре радиуса R и отстоящие друг от друга на расстоянии 1 и катушка большего размера 2 расположена в центральной плоскости. Для обеспечения свободного доступа внутрь преобразователя витков в лобовых частях катушки поделены пополам и разведены по цилиндру радиуса Кг симметрично через две стороны. П р и усл О В и и W1 = \/Чг = ЧЧЗ Rz = R 2 sin p Zz = R 2 sin p Отношение размеров большей и меньшей катушек равно R2 22 R 2 — = z 2 sing = 1.27 45 с учетом зоны допусков для геометрических размеров седлообразных катушек получаем R2 Z2 L 1,21 — 1.33,— = 0,425— 0,467. Преобразователь, выполненный из катушек сфероидальной формы укладкой частей катушек по линиям и в сферической системе координат (фиг.8 и 9). " Одинаковые катушки меньшего размера 1 и 3 на сфере меньшего радиуса R катушка большего размера 2 расположена в центральной плоскости сферы большего радиуса Р2. При равенстве проекций площадей центральной 2 и двух остальных катушек 1 и 3 система приобретает свойства помехозащищенности при диаметре сферы, на которой расположена центральная катушка в 1,34 раза больше диаметра сферы, на которой расположены остальные катушки. с учетом зоны допусков на геометрические (угловые) размеры сфероидальных катушек: — = 1,28-1,41;P = 110-114 ;а .= 126-130О. Формула изобретения 1. Первичный индукционный преобразователь, содержащиЙ соосно размещенные катушки разных габаритных размеров с последовательно согласным включением катушек меньшего размера и последовательно встречно к ним включением катушек большего размера, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов при сохранении помехозащищенности, преобразователь содержит три катушки, при этом катушка большего размера размещена между двумя катушками меньшего размера, параметры катушек связаны соотношением 2S1W1 = S2W2, где 31ЧЧ1 — площадь витков и число витков катушки меньшего габаритного размера; S2W2 — площадь витков и число витков катушки большего габаритного размера. 2. Преобразователь ло п.1, о т л и ч а ю-. шийся тем, что катушки выполнены с одинакоВым числом ВиткОВ. 3. Преобразователь по п,2, о т л и ч а юшийся тем, что катушки выполнены круглыми, при этом расстояние между катушками меньшего размера равно =(0,395 — 0,435) 0, где 0 — диаметр катушки большегб диаметра. 1788483 1788483 Ю=д Составитель М.Кривенко Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А.Мотыль Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 72 . (Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 11303Ü, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
