Феррозонд с поперечным возбуждением
2O67IO
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Соеа Советскит
Социалистическик
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 21.IV.1965 (№ 1005352/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 08.Х1!.1967. Бюллетень № 1
Дата опубликования описания 11.111,1968
Кл. 21е, 12
МПК G Olr
УДК 621.317.7(088.8) Комитет оо делаю изобретений и открытий лри Совете Министров
СССР
Авторы изобретения Ю. В. Афанасьев, В. Д, Канторович, 3. М, Абельская и Д. Г. Кадинская
Особое конструкторское бюро Министерства геологии СССР
Заявитель
ФЕРРОЗОНД С ПОПЕРЕЧНЫМ ВОЗВУЖДЕНИЕМ
Изобретение предназначено для использования в устройствах для измерения магнитных полей.
Предложенный феррозонд с поперечным возбуждением отличается от известных тем, что в нем цепь возбуждения выполнена в виде коаксиальных металлических цилиндров, охватывающих пустотелый цилиндрический ферромагнитный сердечник и жестко связанных с ним, а измерительная обмотка размещена поверх внешнего цилиндра.
Это позволяет повысить частоту возбуждающего поля, устранить помехи, создаваемые токоподводами и обеспечить жестко фиксированную и заранее рассчитываемую магнитную ось.
Схема предлагаемого феррозонда (без измерительной обмотки) изображена на фиг. 1, на фиг. 2 — изображена конструкция предлагаемого феррозонда 1.
Здесь осевой немагнитный провод 1 соединен в торце с металлическим пустотелым цилиндром 2, по которому ток возбуждения 1 протекает в обратном направлении. Между осевым проводом и цилиндром расположена ферромагнитная трубка 8, намагничиваемая в поперечном направлении полем Н и в продольном — измеряемым полем Н вЂ”. Токоподвод к феррозонду выполнен в виде коаксиального кабеля 4.
Основу феррозонда составляют две керамические трубки 5 и 6, изготавливаемые, например, из пирофиллита, вставляемые одна в другую. На керамическую трубку 5 нанесен слой металла, например серебра, разделенный на четыре равных и изолированных друг от друга сектора 7. Поверх металла нанесена изоляционная жаростойкая пленка 8, выполняемая, например, из эмали 3В-55, представ. ляющей собой стеклообразную массу, создающую сплошной блестящий слой и имеющую хорошую адгезию с металлом. На изоляционную пленку 8 методом испарения в вакууме или электрохимическим путем наносится ферромагнитная пленка 9, получаемая, например, из сплава пермаллоя с содержанием 80%% и 20%Fe. Толщина ферромагнитной пленки выбирается из расчета минимального скин-эффекта на данной рабочей частоте и не
20 превышает для частот порядка 50 кгпв нескольких десятков микрон. На керамическую трубку б металл нанесен с внутренней стороны и также секциями 10, изолированными друг от друга. С внешней стороны трубка име25 ет две щеки 11, между которыми наматывается измерительная обмотка (обмотка на фигуре не показана). В тыльной части феррозонда каждая секция 7 трубки 5 соединена с соответствующей секцией 10 трубки 6 с по30 мощью симметрично расположенных перемы206710
45 чек 12. Изолированные промежутки И между секциями трубок 5 и 6 необходимы для исключения короткозамкнутых витков, которые могли бы привести к потерям по полезному сигналу за счет вихревых токов. Трубка 5 отделяется от трубки 6 воздушным промежутком или дополнительной изоляционной трубкой 14.
Феррозонд работает следующим образом.
Ток возбуждения, протекая в осевом направлении по металлическим секторам 7 и перемычкам 12, возвращается обратно по металлическим секторам 10, образует как бы тороидальную обмотку с параллельно соединенными витками. При этом создается поперечное переменное поле, периодически доводящее ферромагнитную пленку 9 до состояния магнитного насыщения. Если учесть, что ферромагнитный материал пленки изотропный, то при наличии продольной составляющей внешнего (измеряемого) поля появляется продольная составляющая индукции, которая характеризуется четногармоническим спектром.
Благодаря этой составляющей в измерительной обмотке и появляется э.д.с. четных гармоник, амплитуды и фазы которых однозначно связаны с величиной и знаком измеряемого поля.
Чувствительность феррозонда к измеряемому полю может быть оценена по формуле: где о — круговая частота возбуждения, W— количество витков измерительной обмотки, S — поперечное сечение ферромагнитной пленки и рд,— дифференциальная проницаемость сердечника в продольном направлении, рассчитываемая по формуле: (Р— 0,27 РФ ) : (н — в)
1 до — 2 41
4S(- — 1) где l — длина сердечника в продольном направлении, l„— длина измерительной об5
30 мотки, Р» и Р, — соответственно наружный и внутренний диаметры ферромагнитной пленки.
Отсюда следует, что несмотря на малые значения Ь ферромагнитной пленки, ее проницаемость в продольном направлении даже при длине l, равной нескольким сантиметрам, может достигать значительных величин. Кроме того, чувствительность феррозонда прямо пропорциональна частоте возбуждающего переменного поля а. Поэтому на частотах порядка 50 кги и указанной мощности возбуждения феррозонда может быть без особых трудностей получена чувствительность порядка 1,2 10 вм/а (СГС: = 100 р,v/ó:
1у=10 - э).
Таким образом, предлагаемый феррозонд имеет чувствительность сравнимую и даже большую, чем чувствительность существующих феррозондов с продольным возбуждением при примерно одинаковой мощности, потребной на возбуждение. С другой стороны, он имеет явные преимущества по сравнению с известными феррозондами с поперечным возбуждением: предлагаемый феррозонд пригоден для высокоточных измерений, технологичен в изготовлении, не требует какой-либо юстировки перед установкой в магнитометр, повышенная частота возбуждения феррозонда позволяет электронную часть магнитометра выполнить в модульном или микромодульном исполнении, Предмет изобретения
Феррозонд с поперечным возбуждением, содержащий пустотелый цилиндрический ферромагнитный сердечник, отличающийся тем, что, с целью повышения частоты возбуждающего поля, устранения паводок от токоподводов и обеспечения жестко фиксированной магнитной оси, в нем цепь возбуждения выполнена в виде коаксиальных металлических цилиндров, охватывающих упомянутый сердечник и жестко связанных с ним, а измерительная обмотка размещена поверх внешнего цилиндра.
206710 юг, 2
Составитель Л. Ю. Байданова
Редактор В. В. Сорокин Техред Л. Я. Бриккер Корректоры: М. П. Ромашова и С. П. Усова
Заказ 23/10 Тираж 530 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, д. 2
