Феррозонд

 

O.В. Афанасьев, А.H. бобров., В.Н. Горобей, А.В. Зайцев и В Я. Порфиров (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ФЕРРОЗОНД

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для измерения компонент вектора слабой магнитной индукции при проведении геофизических, космических и других исследований.

Известен феррозонд, содержащий ферромагнитные сердечники, размещенные в каркасах из немагнитного сплава с высоким удельным электрическим сопротивлением и с температурным коэффициентом линейного расширения, близким к температурному коэффициенту лермаллоя.

Известный феррозонд также снабжен последовательно установленными на каркасах с сердечниками измеритель ной катушкой, дополнительными катушками, в том числе компенсационной и внешним чехлом (1).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений при воздействии на него внешних факторов — механических напряжений и

2 изменений температуры окружающей среды. Низкая точность обусловлена тем,, что под влиянием указанных внешних факторов обмотки возбуждения (они изготавливаются из меди) изменяют свои размеры и смещаются вдоль кар- касов с сердечниками. Кроме того, изменяют свои размеры и смещаются измерительная и компенсационная катушки.

Указанные недостатки приводят к воз" © растанию.ЭДС небаланса и погрешности направленности, ограничивающих точность измерений. Кроме того, недоста" ток известного устройства, связанный с возрастанием погрешности направленности усугубляется тем, что каркасы с сердечниками непосредственно не связаны с механической основой, к которой крепится феррозонд.

Эта связь в известном устройстве осуществляется через ряд катушек и чехол. Такая многоступенчатая связь при воздействии внешних факторов приводит к флуктуациям положений сердеч3 935 ников относительно механической основы, что, в свою очередь, приводит к резкому возрастанию погрешности направленности и, следовательно, к снижению точности измерений компонент магнитной индукции.

Известен.феррозонд, содержащий два ферромагнитных сердечника, размещенных в каркасах с обмотками возбуждения, на которые последовательно одна на одну надеты измерительная катушка, дополнительные катушки, в том числе компенсационная, и внешний чехол 2 ).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения компонент магнитной индукции при воздействии на него внешних факторов " механических напряжений и изменений температуры окружающей среды.

Низкая точность обусловлена тем, что под влиянием указанных внешних факторов каркасы с сердечниками, обмотки возбуждения, измерительная и компенсационная катушки изменяют свои размеры, смещаются друг относительно друга, .что приводит к сущест" венному возрастанию ЭДС небаланса и погрешНости направленности.

Цель изобретения " повышения точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что феррозонд, содержащий ферромагнитные сердечники, размещенные в каркасах, на которых расположены обмотки возбуждения, измерительная обмотка, дополнительные обмотки и внешний чехол, снабжен немагнитной обоймой, каркасы выполнены с винтовой нарезкой, в пазах которой размещены обмотки возбуждения, при этом каркасы с сердечниками, измерительная, дополнительные обмотки, и внешний чехол закреплены на обойме из немагнитного материала, температурный коэффициент линейного расширения ко" торого (О"l2) 10 1/град.

Hb фиг. 1 схематически изображена конструкция феррозонда; на фиг. 2разрез А-А на фиг. 1.

Феррозонд содержит ферромагнитные стержневые сердечники 1, выполненные из железоникелевого сплава типа

82НИП, размещенные в каркасах 2, изготовленных из титанового сплава типа ВТ1-0, поверх которых намотаны обмотки 3 возбуждения, измерительную обмотку 4, дополнительные обмотки, состоящие из обмоток компенсации 5, 837 4 коррекции 6, калибровки 7, и внешний чехол 8.

Кроме того, предлагаемый феррозонд снабжен немагнитной обоймой 9, изготовленной иэ твердого немагнитного материала с низким ТКЛР (О12) 10"ь1/град, на которой непосред" ственно закреплены каркасы 2 с сердечниками 1, измерительная обмотка

4, обмотки компенсации 5, коррекции

6, калибровки 7, намотанные в три провода в один слой, и внешний чехол

8. При этом на каркасах 2 выполнена винтовая нарезка, в пазу 10 которой

10

15 уложены витки обмотки 3 возбуждения.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Устройство помещается в магнитgp ное поле, компоненты вектора индукции которого необходимо измерить.

Далее сердечники 1, размещенные в каркасах 2, возбуждают (перемагничивают) магнитным полем, создаваемым током, 25 протекающим по обмоткам 3 возбуждения, уложенным в пазах 10 винтовой нарезки. Под действием измеряемой компоненты вектора магнитной индукции в измерительной обмотке 4 воэнизо кает ЗДС второй гармоники частоты поля возбуждения. Амплитуда этой

ЭДС пропорциональна величине измеряемой компоненты вектора магнитной индукции. Далее сигнал усиливается, 35 детектируется и подается в компенсационную обмотку 5. В цепи компенса" ции происходит измерение полезного сигнала стрелочным прибором (не показан). Обмотка 6 коррекции служит о для установки нулевого уровня прибо" ра, а обмотка 7 - для контроля за процессом измерения. Так как в пред-. лагаемом феррозонде устранена мйогоступенчатая связь между каркасами 2

45 с обмотками 3 возбуждения, измерительной обмоткой 4, обмотками 5, 6, 7 с обоймой 9, являющейся механической основой, феррозонда, поскольку обмот" ки 3 возбуждения уложены в пазы 10 винтовой нарезки, нанесенной на каркасах 2, при воздействии внешних факторов смещения сердечников 1 и обмоток 3-7 относительно друг друга сведены к минимуму. В результате уменьшаются ЗДС небаланса и погреш55 ности направленности, что приводит к повышению точности измерений компонент вектора магнитной индукции.

В предлагаемом феррозонде обмотка 3

5 93583 возбуждения может одновременно вы" полнять роль компенсационной обмотки.

Лабораторные испытания макетов предлагаемого устройства показали, что по сравнению с известными точ- S ность повышается более чем в 3 раза за счет уменьшения ЭДС небаланса и погрешности направленности при воздействии на феррозонд внешних факторов - механических напряжений и изменений температуры окружающей среды.

Формула изобретения

f0

Фиг. 2

Ферроэонд, содержащий ферромагнитные сердечники, размещенные в карка" сах, на которых расположены обмотки возбуждения, измерительная обмотка, дополнительные обмотки и внешний

ВНИИПИ Заказ 4202/46

Тираж 717 Подписное филиал flflfl "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 6 чехол, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен немагнитной обой" мой, каркасы выполнены с винтовой нарезкой, в пазах которой размещены обмотки возбуждения, при этом каркасы с сердечниками, измерительная, дополнительные обмотки и внешний чехол закреплены на обойме из немагнитного материала, температурный коэффициент линейного расширения которого .(О- 12) -10 1/град.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зайцев А.В., Ферромодуляционные измерительные преобразователи с повышенной температурной стабильностью. - "Измерительная техника", 1979, И 2, с. 52-53.

2. Афанасьев Ю. В. Ферроэонд.

Л., "Энергия", 1969, с. 87. !

0,1