Способ измерения градиента магнитного поля и устройство для его осуществления

 

Союз Советсиии

Социалистических

Респубпни

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Иэе

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,924640 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 10.10.80 (21) 298922!/18-21 с присоединением заявки М (23 ) П риоритет

Опубликовано 30.04.82. Бюллетень Ре16

Дата опубликования описания 30.04 .82 о (53)N. Кл.

G 01.. R 33/02 фЬеудэрствеииый квмитет

СССР ив делам изебре1еиий и открытий (53) УД.К 621.317 °.44 (088.8) (72) Авторы изобретения

А.И.Рутман и И. Н. Медведев

Московский вечерний металлургический инстйтуУ-"---(7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ ГРАДИЕНТА ИАГНИТНОГО

ПОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к технике магнитных измерений и предназначено для исследования неоднородных магнитных полей.

Известны способы измерения магнитного поля, основанные на взаимодействии поля с заряженными частицами ионизованной среды (плазмы), и магнитоэлектрический датчик, выполнен-. ный в виде диска с присоединенными к его центру. и пери@ерин проводниками и снабженный кольцом, соосно расположенным с диском и герметически соединенными с ним двумя диэлектрическими шайбами, причем пространство

15 между кольцом и диском заполнено газообразным реагентом. Под влиянием напряжения возникает разряд и газ переходит к плазму. В магнитном по ле траектории частиц отклоняются от прямолинейных. В результате увеличивается внутреннее сопротивление датчика, которое и принимается за

-меру величины измеряемого магнитного поля (1 .

Указанный магнитоэлектрический датчик является датчиком магнитосопротивления,и из-эа малой чувствительности и малого пространственного разрешения он.непригоден для измерения неоднородного магнитного поля.

Известен также способ измерения величины и направления магнитного поля, заключающийся в том, что создают кольцевой контрагированный раз. ряд, ограниченный по всем степеням свободы, кроме радиальной, а эа меру величины измеряемого магнитного поля принимают изменение частоты колебаний электрического .тока в разряде. Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего гаэоразрядную камеру с двумя электродами и электрический блок, камера выполне- на из,,диэлектрика и герметично разделена поперечной диэлектрической

3 92464 стенкой, а электроды расположены по обе стороны разделительной стенки и выполнены штыревыми j2 J.

Известный способ и устройство обладают высокой чувствительностью, но мало эффективны для измерения неоднородных магнитных полей. Это связано с тем, что устройство, реализующее способ, усредняет измеряемые значения неоднородного поля. lO

Цель изобретения - увеличение точности и пространственного разрешения.

Для достижения указанной цели.:в способе измерения градиента магнитного. поля, основанном на помещении плаамы в измеряемое магнитное поле, формируют слой плазмы, имеющий участки со встречным движением токоне-) сущих компонент, измеряют разностный ток в смежных накрест лежащих точках этих участков и по его величине судят о градиенте магнитного поля.

Кроме 1 ого, в устройстве, содержащем газоразрядную ячейку с электродами и электрический блок, газоразрядная ячейка снабжена двумя разнесенными штыревыми катодами и двумя линейно протяженными зондовыми электродами, расположенными между катодами и включенными по дифференциальной схеме.

На фиг.l показано воздействие магнитного поля на плазму; на фиг.2 структурная схема устройства для осуществления способа.

Способ измерения градиента магнитного поля осуществляется следующим образом.

В газонаполненном баллоне (на фиг.1 не показан) создают слой плазмы, имеющий участки 1 и 2 со встречным движением токонесущих компонентов - электронов и ионов. Баллон с плазмой помещают в измеряемое магнитное поле В . В магнитном поле на движущиеся заряженные частицы плазмы действует сила Лоренца F . При этом частицы смещаются относительно первоначальных направлений их движения. Направление смещения заряжен50 ных частиц зависит от, надавления дрейфовой скорости V. Поэтому направления их смещения получаются различными для каждого из участков 1 и 2 плазмы. В. результате в каждом из участков 1 и 2 плазмы

55 возникают два накрест смещенных относительно друг друга встречных потока заряженных частиц. Интенсив0 4 ( ность каждого из этих потоков заряженных частиц оказывается пропорциональной локальному значению напряженности магнитного поля, воздействующего на каждый из участков 1 и 2 плазмы. Вследствие этого разностный ток этих потоков заряженных частиц пропорционален градиенту магнитного поля; в случае однородного поля потоки имеют одинаковую интенсивность и разностный ток равен нулю.

В неоднородном магнитном поле интенсивность потоков различна, разностный ток не равен нулю, а его величина пропорциональна градиенту поля.

Таким образом, измеряя разностный ток Ь в смежных накрест лежащих точках а и 5 на участках 1 и 2 плазмы, можно судить о градиенте изменяемого магнитного поля.

Устройство (фиг.2) содержит газонаполненный баллон 3, два разнесенных штыревых катода ч и 5 и два линейно протяженных анода 6 и 7 между ними, включенных по дифференциальной схеме; 8-1 и 8-2 — участки плазменного слоя со встречным движением токонесущих компонент. Электрическая схема содержит блок 9 питания, ограничивающий разрядный ток резистор 10, переменные резисторы 11 и 12 для управления величиной. разрядного тока каждого из участков 8- l,и 8-2 плазмы, резисторы 13 и lh, являющиеся плечами измерительного моста, индикатор 15 для регистрации разностного тока zi каждого из участков 8-1 и 8-2 плазмы.

Устройство работает следующим образом.

В газонаполненном баллоне 3, включенном в электрическую схему, возникает слой газоразрядной плазмы с участками 8-1 и 8-2, имеющими встречное движение токонесущих компонент электронов и ионов. Баллон 3 с плазмой вносится в измеряемое магнитное поле В. В магнитном поле на заряженные частицы плазмы действует сила Лоренца. Поэтому заряженные частицы смещаются относительно дифференциальных анодов 6 и 7. При этом направление смещения частич различно для каждого из участков 8-1 и 8-2 ппазмы, так как они имеют встречное движение на этих участках. В результате на дифференциальные электроды-аноды 6 и 7 с каждого из участИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

2s . 1. Авторское свидетельство СССР

У 464875, кл. G 01 R 33/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

0 785811, кл. G 01 R 33/02 1978.

5 9246 ков плазмы поступают два накрест смещенных потока заряженных частиц, имеющих равную интенсивность в случае однородного и различную интенсивность в случае неоднородного магнитного поля. Нескомпеисированные в случае неоднородного магнитного поля потоки заряженных частиц создают на дифференциальных электродах-анодах 6 и 7 о электрический градиент, пропорциональный градиенту магнитного поля В.

В .результате в диагонали мостовой схемы возникает ток разбаланса ь11, величина которого прогюрциональна.; градиенту измеряемого магнитного поля. .Ток разбаланса di регистрируют с помощью индикатора 15 и по его величине судят о градиенте магнитно. го поля.

Устройство в целом оказывается чувствительным только к градиенту магнитного поля, к однородному магнитному полю оно не чувствительно.

Формула изобретения

1. Способ измерения градиента магнитного поля, основанный на по40 6 мещении газоразрядной плазмы в из". меряемое магнитное поле, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и увеличения npo" странственного разрешения, формируют слой плазмы, имеющий участки со встречным движением токонесущих компонент, измеряют разностный ток в смежных накрест лежащих точках этих участков и по его величине судят о градиенте магнитного поля.

2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее газоразрядную ячейку с электродами и электрический блок, о т л и ч а ю щ е е "" с я тем, что Газоразрядная ячейка снабжена двумя разнесенными штыревыми катодами и двумя линейно протяжен. ными зондовыми электродами, расположенными между катодами и включенными по дифференциальной схеме.

Составитель А.Гуськов

Редактор В.Петраш Техред И. Гайду Корректор Н.Швыдкая

Заказ 2810/63 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4