Устройство для измерения магнитного момента объектов

Авторы патента:

Попов Александр Сергеевич (RU)

Мальцев Александр Михайлович (RU)

Голев Игорь Михайлович (RU)

Штанькова Надежда Викторовна (RU)

Ларечнев Виталий Владимирович (RU)

G01R33/12 - измерение магнитных свойств образцов твердых или текучих материалов или изделий из них (с применением электронного или ядерного магнитного резонанса G01R 33/20)

Владельцы патента RU 2774178:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к электротехнике и технической физике. Устройство для измерения магнитного момента объектов содержит магнитометрический датчик, выход которого подключен к вычислительному устройству, при этом дополнительно введен второй магнитометрический датчик, установленный на заданном расстоянии от первого, исходя из чувствительности датчиков, оси чувствительности которых должны совпадать, причем выход второго магнитометрического датчика соединен со входом блока определения магнитного момента. Технический результат – повышение точности определения магнитного момента объекта. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике и технической физике. Устройство может быть использовано для измерения магнитных характеристик источников магнитного поля - соленоидов и намагниченных тел, в частности для проведения измерений их магнитных моментов.

Известен способ измерения магнитных моментов объектов (патент RU 2628448, МПК G01R 33/12, 21.07.2016), в котором магнитные моменты объекта определяются по результатам измерения составляющих индукции магнитного поля магнитоизмерительными датчиками измерительной системы, в центре которой размещен объект. Известен также способ определения магнитного момента объекта (патент RU 2375721, МПК G01R 33/12, 31.03.2008), когда измерения производятся одновременно парой приборов, расположенных по разные стороны от исследуемого объекта. Также известен способ определения магнитного момента квадратной катушки с током (RU 2307370). Недостатками данных способов являются технически сложные измерительные системы, схемы измерения и процедуры вычислений результатов измерений.

Наиболее близким по технической сущности является устройство измерения магнитного момента токовых катушек (соленоидов) [Assessment of Parasitic Torques From Magnettorquers (AAS 03-031)/ Theil S., Offterdinger P., Matthews O. / American Astronautical Society 26th, Annual Rocky Mountain guidance and control conference. - 2003, Breckenridge, Vol.113, pp.315-324], содержащий магнитометрический датчик и блок определения магнитного момента объекта.

Недостатком данного способа является низкая точность определения магнитного момента объекта, обусловленная тем, что сложно определить расстояние R от магнитного центра намагниченного тела до магнитометрического датчика. Если источник магнитного поля не обладает геометрической симметрией, то погрешности определения расстояния R и, соответственно, вычисления магнитного момента будут большими.

Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение точности определения магнитного момента объекта.

Технический результат достигается тем, что в отличие от известного устройства, содержащего последовательно соединенные магнитометрический датчик и блок вычисления магнитного момента, дополнительно введен второй магнитометрический датчик, установленный на заданном расстоянии от первого магнитометрического датчика, выход которого соединен с соответствующим входом блока вычисления магнитного момента.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введен второй магнитометрический датчик, установленный на заданном расстоянии от первого, выход которого соединен со входом блока вычисления магнитного момента.

В известном устройстве-прототипе с помощью датчика измеряется магнитная индукция В магнитного поля магнитного диполя (соленоида), центр которого удален от датчика на некоторое расстоянии R. Известно [Савельев И.В. Курс общей физики: Учеб. пособие. В 3-х т. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. - 3-е изд., испр. - М.: Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит., 1988. - 496 с., см. стр. 138], что индукция магнитного поля для соленоида, в рамках модели магнитного диполя, равна:

где μ₀=1,26⋅10^-6 Гн⋅м^-1 - магнитная постоянная.

Измерив величину В можно, например, с помощью блока вычисления магнитного момента, определить по формуле 1 магнитный момент соленоида P_m.

Структура предлагаемого устройства приведена на фигуре, где введены обозначения: 1 - магнитометрический датчик, 2 - блок определения магнитного момента, d - расстояние между первым магнитометрическим датчиком 1.1 и вторым магнитометрическим датчиком 1.2.

Применение устройства основано на том, что для измерения магнитного момента объекта P_m на произвольном расстоянии R, превышающем линейные размеры объекта, и исходя из чувствительности датчиков, размещаются два, жестко механически соединенных, магнитометрических датчика 1.1 и 1.2, расстояние между которыми известно и равно d. Оси чувствительности датчиков должны совпадать. Перемещая датчики 1.1 и 1.2 вокруг объекта и сохраняя ориентацию оси чувствительности датчиков по направлению к объекту, находят местоположение датчиков, когда результаты измерения индукции поля В₁ и В₂ датчиком 1.1 и датчиком 1.2 соответственно, имеют наибольшее значение. Это означает, что вектор намагниченности объекта совпадает с осью чувствительности датчиков.

Индукции магнитного поля, измеряемые датчиками 1.1 и 1.2, определяются по формулам (2) соответственно:

где R - расстояние между объектом и ближайшим к нему датчиком 1.1 (неизвестная величина).

Из отношения

Видно, что расстояние от магнитного центра объекта до магнитометрического датчика 1.1 будет равно

Подставив (4) в (1) получаем, что искомый магнитный момент объекта можно определить как

Видно, что для его определения не требуется знать расстояние R.

Этим достигается указанный в изобретении технический результат.

Датчики должны быть векторными любого типа: датчики Холла; феррозондовые датчики; магниторезистивные и т.п.

Назначение блока определения магнитного момента объекта ясно из названия. Он может быть выполнен, например, на основе одноплатного микрокомпьютера Raspberry Pi3 (см. https://technopoint.ru, последнее обращение 11.03.20). На его входы поступают сигналы соответствующие значениям В₁ и В₂, далее, в соответствии с программным обеспечением, происходит вычисление магнитного момента по формуле (5).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности определения магнитного момента объекта.

Устройство для измерения магнитного момента объектов, содержащее магнитометрический датчик, выход которого подключен к вычислительному устройству, отличающееся тем, что дополнительно введен второй магнитометрический датчик, установленный на заданном расстоянии от первого, исходя из чувствительности датчиков, оси чувствительности которых должны совпадать, причем выход второго магнитометрического датчика соединен со входом блока определения магнитного момента.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в снижении потерь в железе железного сердечника, возбуждаемого инверторным источником питания.

Способ управления магнитоупругой связью с помощью когерентного оптического лазерного излучения в эпитаксиальных плёнках феррит-граната // 2767375

Изобретение относится к области сенсорики и сверхвысокочастотной (СВЧ) техники, в частности к созданию управляемых сенсоров магнитных полей, фильтров, модуляторов и маршрутизаторов СВЧ-излучения, оптически управляемых логических элементов, преобразователей сигналов, рабочим материалом которых являются эпитаксиальные пленки феррит-гранатов с перестраиваемыми свойствами за счет управления магнитоупругой связью в монокристалле с помощью когерентного оптического (лазерного) излучения.

Способ определения показателя степени магнитной индукции в потерях на гистерезис для стали сердечника трансформатора // 2764780

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электрическим машинам, и может быть использовано при определении потерь в трансформаторах. Техническим результатом является возможность определения показателя степени магнитной индукции, с которым она входит в выражение потерь на гистерезис (на перемагничивание) в стальном сердечнике трансформатора при номинальной частоте по результату двух измерений и одному паспортному параметру трансформатора, что позволит эффективно конструировать материал листов и снизить потери в стали трансформаторов.

Устройство и способ определения устойчивости и структурной стабильности магнитных жидкостей // 2760924

Использование: для определения устойчивости и структурной стабильности магнитных жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что в зазор в виде клина с углом 90-150° помещается емкость с исследуемой магнитной жидкостью с формой, идентичной зазору, и выдерживается в нем в течение 50-200 часов, при этом для оценки коллоидной устойчивости и структурной стабильности магнитной жидкости используется критериальная величина ω, равная отношению исходной намагниченности магнитной жидкости Jos к равновесной намагниченности JHs в магнитном поле: ω=Jos/Jhs.

Способ определения магнитных потерь в трансформаторе // 2755053

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при определении двух компонентов потерь в стали трансформатора. Техническим результатом является возможность определения потерь на вихревые токи и на гистерезис в трансформаторе на основании несложного измерения и расчета.

Способ определения магнитных потерь в трансформаторе // 2755053

Способ измерения магнитного момента тела удлиненной формы // 2755026

Изобретение относится к области измерений магнитного момента (ММ) тела удлиненной формы. Использование: для контроля параметров удлиненных образцов магнитных материалов и контроля показателей магнитной защиты кораблей.

Способ применения переменного магнитного поля для определения параметров остаточного намагничения ферромагнитных объектов в качестве аналога действия механической нагрузки // 2748850

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для оценки магнитного поля остаточного намагничивания ферромагнитных объектов при воздействии механической нагрузки. Технический результат состоит в упрощении и повышении производительности, в повышении точности определения параметров магнитного поля остаточного намагничивания при использовании знакопеременного затухающего магнитного поля взамен механической нагрузки.

Устройство для создания и диагностики зоны стабильной неоднородности магнитного поля // 2737609

Изобретение относится к устройствам для создания и контроля неоднородного магнитного поля. Устройство для создания и диагностики зоны стабильной неоднородности магнитного поля, в котором обмотка намагничивания выполнена диаметром, не превышающим диаметр полюсных наконечников, снабжено располагающимися в межполюсной области ограничителями, идентифицирующими внутреннюю хвнутр и внешнюю хвнеш радиальные границы зоны практически стабильного градиента, отстоящие от осевой линии полюсных наконечников соответственно на удалении хвнут=xextr-Δх/2 и хвнеш=xextr+Δх/2, а в случае предпочтительного позиционирования ограничителей относительно образующей внешней цилиндрической поверхности полюсных наконечников указанные границы отстоят от этой образующей соответственно на удалении Хвнут=(D/2)-xextr+(Δх/2) и Хвнеш=(D/2)-xextr-(Δх/2), где Δх - размер зоны практически стабильного градиента, а именно размер, в пределах которого отличия текущих показателей градиента от среднего показателя не превышают принимаемых допустимых значений.

Автоматизированное устройство измерения магнитных характеристик ферромагнитных пленок // 2774859

Изобретение относится к измерительной технике. Автоматизированное устройство измерения магнитных характеристик ферромагнитных пленок содержит управляющий компьютер, устройство хранения информации, блок регистрации образца, контроллер систем перемещения и вращения, СВЧ-генератор сигналов, цифровой осциллограф, источник постоянного тока, генератор тока низкой частоты, шину данных и управления, чувствительный элемент, общее основание с размещенными на нем первой и второй парами катушек Фанселау, измерительный столик с размещенным на нем образцом, систему перемещения чувствительного элемента, систему вращения измерительного столика. Технический результат – автоматизированное измерение магнитных характеристик ферромагнитных пленок с непрерывной регистрацией величины поля анизотропии по площади образца и формирование контурных карт распределения величины поля анизотропии по площади образца ферромагнитной пленки. 3 ил.