Устройство для измерения дипольного магнитного момента

Авторы патента:

G01R33/02 - измерение направления или напряженности магнитных полей или магнитных потоков (G01R 33/20 имеет преимущество; измерение направления или напряженности магнитного поля земли для целей навигации или съемки G01C; для разведки, для измерения магнитного поля земли G01V 3/00)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения магнитного момента различных источников при наличии внешней однородной помехи. Цель изобретения состоит в повышении точности определения магнитного момента дипольного источника поля при наличии однородной помехи путем исключения зависимости результата измерений от ориентации магнитных осей датчиков . Устройство для измерения дипольного магнитного момента содержит дипольный источник магнитного момента 6, трехкомпонентные магнитометрические преобразова тели (датчики) 1-5, и электронный блок 7, три датчика 1-3 расположены в равноудаленных от измеряемого дипольного источника магнитного момента 6 точках на трех взаимно перпендикулярных осях, пересекающихся в центре источника, на одной из которых на разных расстояниях от источника магнитного момента расположены еще два датчика 4 и 5, причем выходы датчиков 1-5 соединены с входами 15 - входового вычислительного блока 7, осуществляющее следующее преобразование: Dm Оft 2, KjBji . где Um - полезный сигнал. j Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! !) (5!)5 6 01 R 33/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4902010/21 (22) 11.01,91 (46) 23.04.93. Бюл, ¹ 15 (7) Ленинградское производственное злектромашиностроительное объединение

"Электросила" им. С.M,Kèðîaý (72) Л.А.Ефименко (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1064251, кл. G 01 R 33/02, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИПОЛЬНОГО МАГНИТНОГО МОМЕНТА (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения магнитного момента различных источников при наличии внешней однородной помехи. Цель изобретения состоит в повышении точности определения магнитного момента дипольного источника поля при наличии однородной помехи путем исключения зависимости результата измерений от ориентации магнитных осей датчиков, Устройство для измерения дипольного магнитного момента содержит дипольный источник магнитного момента б, трехкомпонентные магнитометрические преобразова тели (датчики) 1 вЂ” 5, и электронный блок 7, три датчика 1 вЂ” 3 расположены в равноудаленных от измеряемого дипольного источника магнитного момента 6 точках на трех взаимно перпендикулярных осях, пересекающихся в центре источника. на одной из которых на разных расстояниях от источника магнитного момента расположены еще два датчика 4 и 5, причем выходы датчиков

1-5 соединены с входами 15 вЂ” входового вычислительного блока 7, осуществляющее следующее преобразование: Um = з ,, KjBji . где Um вЂ” полезный сигнал, 2

j = li =1

1810854

M )+ Вп (3) r4x = r4I l 4y = О: r4z = О; при этом (4) Г1 = Г2 = ГЗ = Г.

Следовательно, 25 - 2C18nM+ В

М )+ Bn, Тл, (1) 8j = CI( (5) j вЂ” номер датчика, I вЂ” номер выхода датчика, BIl вЂ” сигнал íà I-том выходе j-ro датчика, KI вЂ” весовой коэффициент суммирования сигналов )-ro датчика: K1 = К2 = К Кз =

= К-ЗКг3 / ГЗ -Г4)(r3 Г5 1),K4=-3КГ43/(r46 3 3 3 3 3

- Г5 )(r4 - r3 )), К5 = ЗКГ6 /((Г5 - r3 )(r5 - r4 ))

rj - расстояние от /-го датчика до центра дипольного источника. К вЂ” постоянный коэффиИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения магнитного момента различных источников при наличии внешней однородной помехи.

Цель изобретения вЂ” повышение точности определения магнитного момента дийольного источника поля при наличии однородной помехи путем исключения зависимости результата измерений от ориентации магнитных осей датчиков.

На фиг.1 показано взаимное расположение датчиков и дипольного источника магнитного момента; на фиг.2 вЂ” соединения электронного блока; на фиг.3 вЂ” возможное оснащение электронного .блока дополнительными элементами.

Устройство содержит датчики магнитной индукции 1-5, дипольный источник магнитного момента 6, электр%нный блок 7, элементы возведения в квадрат 8, 15-входовой масштабный алгебраический сумматор

9, элемент извлечения квадратного корня

10, масштабирующий элемент 11, Устройство работает следующим образом.

Значение вектора магнитной индукции в j-той точке поля дипольного источника магнитного момента выражается формулой где М вЂ” вектор магнитного момента дипольного источника, А м;

r вЂ” радиус-.вектор, проведенный из начала координат, совпадающего с геометрическим центром источника, в точку определения поля, м;

Вп вЂ” магнитная индукция, помехи Тл, С = 10 7/ 3 Г /

При этом модуль вектора индукции

82 вЂ” В 2=Г2 3(М,ГД ™ Я

+ циент. Лри этом электронный блок содержит пятнадцать элементов возведения в квадрат 8, соединенных входами с входами блока, выходы элементов возведения в квадрат соединены с входами масштабного алгебраического сумматора 9, выход масштабного алгебраического сумматора 9 соединен с выходом электронного блока 7. 1 з.п. ф-лы. 1 ил, 1 фиг.

+г Cj В.( (2) В точках 1 вЂ” 5, где расположены показанные на схеме фиг.1 датчики, соответственно:

Г1х=О, Г1у=О; Г1к= r1;

r2x 0; l2y = I2, r2z 0;

3x = ГЗ ГЗу = 0; ГЗг = 0

Г5х = l 5, t 5y = 0; 5z = О.

B1 = С (ЗМг + М ) + 6C18nzMz

2 12 2 2

82 = C2 (ЗМу + М ) + 6C28nyMy2 2 2 2

- 2C28nM+ Вп, B3 = C3 (3Mx + M ) + 6СЗВпхМхвЂ”

2 2 2 2 вЂ” 2СЗВпМ + Вп, 84 = C4 (ЗМх + M )+ 6С48пхМх

- 2С48пМ + Вп, 40

85 = C5 (ЗМх + М ) + 6C58nxMx

2С58пМ + Вп и

0m= g g ;8 2=k1(Cl (3Mz «М )+

45 =И=1

+ 6C18nzMz - 2С18пМ + Вп ) k2(C (3My ««

+ М ) + 6С28пуМу вЂ” 2С28пМ - Bn ) +

1810854

Аз =(Кз- k)+ k4+ k5, (10) А1=Аг = 0 и

Аз = -Çk. (12) Действительно, 30

-Г4 )j)=0; (13) (14) 45

Um= 6kC1 М (16) Зз(Сз (ЗМ, + M ) + 6СзВ M„- 2СзВ„М +

Вп ) + ka(C4 (ЗМк + М + 6С4Вз„М„- 2саВзм + Bn 1+ зз(с2 (зм,з + M ) +

+ 6С5ВпхМ" - 2С5ВпМ + Вп ). (6) Подставим значения коэффициентов: з

{с1В{(г = k(Ciг(ЗМ г+ Mã)+

+ 6C)BnzMz - 2Ñ{ÂnÌ + Вп )+ k+C) (ЗМ +

+ М ) + 6C)BnyMy - 2С)ВпМ + Bn ) +

+ k(C1 (ЗМх + М ) + 6C1BnxMx - 2С(ВпМ +

+ Вп )+ А1(ЗМ){г + М ) + A((6BnxMx -2ВпМ)+

+ АЗВп .= 6kC1 M + ÇkBn + А1(ЗМх + М ) +

+ Аг(6ВпхМх - 2BnM).+ АзВп . P) где А1 =({сз - к)СЗ + k4C4 + k5C5; (8) Аг = (ka {с)Сз + k4C4 + {с5С5: (9) Установленные коэффициенты таковы. что

A1 = -Зк10 (1/((гз - г4 Кгз - Г5З)) +

+ 1/((Г4 - Г5 )(Г4 - ГЗ ))+ 1/((Г5 - ГЗ КГ5

Аг =-Çk10 (Гз /((Гз l4 КГз f5 )+

+ Г4 /((r4 - Г5 КГ4 - гз ))+ Г5 /((r5

-гЗ Кг5 -г4 )))=0;

Ау = -ЗЦГЗ /((гз - Г4ЗКгз - Г5з))+ r4 /(г4

- Г5 КГ4 - ГЗ ))+ Г5 /()Г5 - ГЗ )(Г5 "Г4 ))) =

= -ЗК, (15)

Итак.

Электронный -блок может содержать также элемент извлечения квадратного корня 10 и масштабирующий элемент 11(фиг.3).

Ниже представлены результаты математического моделирования предлагаемого измерительного устройства при различном положении датчиков, разных индукциях однородного поля внешней помехи и значения измеряемого магнитного момента дипольного источника.

Формула изобретения

5 1. Устройство для измерения дипольного магнитного момента, содержащее дипольный источник магнитного момента. трехкомпонентные магнитометрические преобразователи (датчики) и электронный

10 блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения магнитного момента дипольного источника поля при наличии однородной помехи путем иск.лючения зависимости результата иэмере15 ний от ориентации магнитных осей датчиков, три датчика расположены в равноудаленных от измеряемого дипольного источника магнитного момента точках на трех взаимно перпендикулярных осях, пересека20 ющихся в центре источника. на одной из которых на разных расстояниях от источника магнитного момента расположены еще два датчика, причем выходы датчиков соединены с входами 15-входового вычисли25 тельного блока, осуществляющего следующее преобразование: где U)n вЂ” полезный сигнал;

j вЂ” номер датчика;

I вЂ” номер выхода датчика;

Bji вЂ” сигнал на {-м выходе j-ro датчика;

kj вЂ” весовой коэффициент суммирования сигналов j-го датчика;

k) = kg - =kg

40 {сЗ = К - Зкгз/((ГЗ - г4 КгЗ - г5 )j

k4 = -Зкг4 lf(r4 вЂ” г5 )(r4 - гз )), (С5 = З(СГ5 /((Г5 вЂ” ГЗ КГ5 - r4 ));

Г(вЂ” расстояние от j-го датчика до центра дипольного источника;

k вЂ” постоянный коэффициент.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е50 с я тем, что электронный блок содержит 15 элементов возведения в квадрат, соединенных входами с входами блока, выходы элементов возведения в квадрат соединены с входами масштабного алгебраического сум55 матора, выход масштабного алгебраического сумматора соединен с выходом электронного блока.

1810854

18 085

1810854

Составитель Л.Ефименко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Патрушева

Редактор Т.Иванова

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

Заказ 1444 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., 4/5

Устройство для измерения дипольного магнитного момента

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения магнитного момента различных источников

Устройство для измерения параметров слабых магнитных полей // 1810852

Устройство сбора информации для спектрального анализа квазипериодических процессов // 1805479

Первичный индукционный преобразователь // 1788483

Изобретение относится к магнитным измерениям и может использоваться для измерения дипольного магнитного момента, а

Способ измерения токов в плазме // 1778715

Изобретение относится к области контроля герметичности и может быть использовано для контроля нарушений целостности элементов конструкции реактивного двигателя

Способ измерения напряженности магнитного поля и устройство для его осуществления // 1775693

Изобретение относится к магнитным измерениям с помощью магнитомодуляционных приборов и может быть использовано в простых измерителях средней точности

Устройство для поверки магнитометров // 1762283

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для метрологической аттестации магнитометров

Устройство для сканирования магнитных полей // 1762282

Изобретение относится к области магнитных измерений с помощью феррозондовых приборов и может быть использовано в измерительной технике и неразрушающем контроле магнитными методами

Феррозондовый преобразователь // 1760479

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в приборах для прецизионных измерений компонент вектора магнитного поля, а также угловых перемещений объектов, находящихся в магнитном поле

Способ определения пространственных составляющих амплитуды вектора напряженности магнитного поля вблизи массивных проводников // 1758614

Изобретение относится к магнитометрии и предназначено для определения импульсных магнитных полей однофазных , конденсаторных, низкочастотных машин с выпрямлением сварочного тока вблизи рабочих мест сварщиков, обслуживающих это оборудование для контактной сварки

Магнитометр // 2100819

Изобретение относится к магнитометрам и может быть использовано для измерения напряженности магнитного поля и вектора магнитной индукции в науке, промышленности, медицине

Феррозондовый магнитометр // 2103703

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения параметров магнитного поля на основе феррозондов

Устройство для измерения магнитных полей // 2118831

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к феррозондовым бортовым навигационным магнитометрам

Устройство для дистанционного определения координат и углового положения объекта (его варианты) // 2119171

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения положения объекта в системах управления

Магнитометр (варианты) // 2124736

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в магниторазведке для поиска полезных ископаемых, в навигации для определения координат судна, в аварийно-спасательных работах, например, для определения местоположения намагниченных тел, в частности затонувших судов, самолетов и т.д

Устройство для измерения магнитных полей // 2124737

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к феррозондовым магнитометрам, предназначенным для измерения компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли (МПЗ)

Магнитометрическое устройство для определения углового положения тела (его варианты) // 2130619

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для создания средств измерения угловых величин в автоматических схемах управления, в геомагнитной навигации, в прецизионном машиностроении и приборостроении и т.д

Устройство для определения местоположения инородного ферромагнитного тела в полости глаза // 2132638

Устройство для локализации инородного ферромагнитного тела в тканях и органах человека // 2132639

Изобретение относится к медицине, в частности к общей хирургии и предназначено для локализации инородных ферромагнитных тел при хирургическом извлечении их из тканей человека, а также может быть использовано в измерительной технике для неразрушающего контроля качества материалов

Устройство для определения местоположения инородного ферромагнитного тела при малотравматичных операциях // 2132640