Устройство для измерения параметров магнитного поля

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22)Заявлено 01.03.78 (21) 2698992/18-21 (51)М. Кл.3 с присоединением заявки М С О 1 Н 33/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к области магнитных измерений, Устройство предназначено для измерений параметров слабых магнитных полей.Для измерения параметров магнит ного поля широко применяются феррозонды. В качестве чувствительных элементов в этих устройствах используются сердечники, изготовляемые из железоникелевых сплавов в виде тон О ких лент или пленок. Для придания сердечникам нужной формы и предохранения их от возможных механических напряжений и деформаций в процессе отжига и при настройке используют спе циальные каркасы-подложки, на которых и закрепляют сердечники, Закрепление, как правило, осуществляется перед отжигом путем намотки ленты или проволоки из железо-никелевого 20 сбулава на каркас-подложку либо путем осаждения на поверхность каркаса-подложкипленки из того. же сплава,Известны феррозонды, в которых каркасы-подложки выполнены из кера мики, фарфора и других жароупорных неметаллических материалов 111;После совместного отжига сердечников на таких каркасах-подложках ,их магнитные свойства оказываются, 30 недостаточно высокими и худшими по сравнению с образцами, изготовленными из того же железоникелевого сплава, но отожженными отдельна от каркаса- подложки. Кроме того, при работе ферроэондов с сердечниками на таких каркасах-подложках в широком температурном диапазоне возникают погрешности, обусловленные резким различием температурных коэффициентов линейного расширения материалов сердечника и каркаса-подложкиУказанные недостатки, проявляющиеся наиболее ярко при измерении параметров слабых магнитных полей, снижают точность измерений.Известно другое устройство, которое содержит ферромагнитный сердечник, установленный на каркасе-подложке, изготовленномиз немагнитного сплава типа 1 псопе 1 и имеющим температурный коэффициент линейного расширения, близкий к температурному коэффициенту линейного расширения ма-. териала сердечника 2 а также возбуждающую и измерительную обмотки.Ферроэонд помещается в магнитное поле, параметры которого необходимо измерить,. В обмотку возбуждения подается переменный ток возбуждения.Под действием магнитного поля в измерительной обмотке наводится ЭДСвторой гармоники частоты всзбуждения,амплитуда которой пропорциональна,значению измеряемой магнитной индукции, Далее этот сигнал усиливается,детектируется и измеряется с помощьюизмерительного прибора, например,магнитоэлектрического типа,Недостатком известного устройстваявляется невысокая точность измеренийпараметров магнитных полей из-за нестабильности нулевого уровня. Этообъясняется тем, что сплавы типа1 псопе имеют магнитную восприимчивость порядка нескольких единиц С 65 щ.Кроме того, так как температурные коэффициенты линейного расширения сплавов типа 1 псопь и материала сердечника близки, но не равны друг другу,то возникают дополнительные смещениянулевого уровня при работе устройства 20в .широком температурном диапазоне.С целью повышения точности измерения в устройстве для измерения параметров магнитного поля, содержащемферРомагнитный сердечник, расположенный на каркасе-подложке, возбуждающуюи измерительную обмотки, каркас-подложка выполнен из резистивного сплава на основе никеля,Указанные резистивные сплавы, например типа НМ 23 ХЮ, обладают наименьшей из известных немагнитных сплавовмагнитной восприимчивостью (менее единиц С 65). Кроме того, они имеют температурный коэффициент линейного расширения, равный температурному коэффициенту линейного расширения сплава 81 НМА, из которого изготовляютсясердечники феррозондов с низким уровнем шумов.40на фиг, 1 изображено устройство для измеренияпараметров магнитного поля; на фиг. 2 изображен ферромагнитный сердечник, установленный на каркасе-подложке.45Устройство состоит из ферромагнитного сердечника 1, выполненного изпермаллоя марки 81 НМА и установленного на каркасе-подложке 2, возбуждающей 3 и измерительной 4 обмоток. Сер 50дечник .размещен на каркасе-подложкетак, что их поверхности постоянноконтактируют друг с другом. Массакаркаса-подложки более чем на порядок превышает массу сердечника, их 55массы соответственно 1200 и 80 мг,Каркас-подложка выполнен из резистивного сплава, например, типа НМ 23 ХЮследующего состава, вес.3: молибден22-24, хром 2,5-2,5, алюминий 1,8-.2,2,остальное никель, Температурные коэффициенты линейного расширения сплавов 81 НМА и НМ 23 ХЮ одинаковы и равны 12110Устройство работает следующим образом,65 Сердечник 1, установленный на немагнитном каркасе-подложке 2, с нанесенными на них возбуждающей 3 и измерительной 4 обмотками помещаетсяЬ магнитное поле., параметры которогонеобходимо измерить.В возбуждающую обмотку подаетсяпеременный ток возбуждения. Под действием магнитного поля в измерительной обмотке 4 наводится ЭДС второйгармоники частоты возбуждения, амплитуда которой пропорциональна величинеизмеряемой магнитной индукции. Далееэтот сигнал усиливается, детектируется и измеряется с помощью измерительного прибора (на фигурах не показан),Из резистивного сплава НМ 23 ХЮ были изготовлены кольцевые каркасы-под"ложки диаметром 20 мм в количестве7 шт. Предварительно сплав НМ 23 ХЮпроверялся на немагнитность с помощью астатического магнитометра. Измерения показали, что магнитная восприимчивость сплава НМ 23 ХЮ составляет 0,8 ед, после закалки до 1100 С,что ниже по значению магнитной восприимчивости известных немагнитныхсплавов, Далее на каркасы-подложкинаматывалась лента из пермаллоя81 НМА толщиной 0,02 мм и шириной1,5 мм в несколько слоев. Причем поверхность первого витка сердечникапостоянно контактировала с поверхностью каркаса-подложки по всей своей длине. Масса каркаса-подложкисоставила 1200 мг, а масса сердечника - 80 мг, Изготовленные таким образом семь сердечников вместе с каркасами-подложками подвергались высокотемпературному отжигу. Одновременно отжигались и образцы, изготовленные из сплава 81 НМА той же плавки,что и сердечники, но без каркасовподложек. После отжига магнитные характеристики сердечников,. закрепленных на каркасах-подлокках из сплаваНМ 23 ХЙ, и образцов без каркасов-подложек были сопоставлены.В результате установлено,что магнитные параметры (значения коэрцитивной силы,начальной и максимальной магнитнойпроницаемости) в обоих случаях практически совпадают.Затем на основе сердечников, закрепленных на каркасах-подложках, прошедших отжиг, были изготовлены устройства для измерений параметров магнитных полей - кольцевые феррозонды. В результате испытаний этих феррозондов установлено, что они имеют более высокую стабильность нуля, примерно на порядок, чем феррозонды с сердечниками, закрепленными на керамических каркасах-подложках. На феррозондах с сердечниками, закрепленными на каркасах-подложках из сплава НМ 23 ХЮ, был достигнут наименьший уровень магнитных шумов по сравнению с771580 Составитель Ф. Тарнопольскаяедактор Т. Юрчикова Техред Т.Маточка КорректорС. Шекмар раж 1019 Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб, д. 4/5 з 6688/57 ТВНИИПИ Государствепо делам изобре 13035, Москва, Ж,ака Филиал 1 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна известными устройствами в инфранизкоаастотном диапазоне (0,1- Гц), примерно равный 0,01 нТ (10 Т). Кроме того, при испытании феррозондов с сердечниками, закрепленными на каркасах-подложках .из сплава НМ 23 Хй, в широком температурном диапазоне дополнительные погрешности уменьшились примерно на порядок.Предлагаемое устройство применимо не только в качестве феррозондов, но и в качестве магнитных усилителей, Кроме того, сердечники из железоникелевых сплавов могут закрепляться на каркасах-подложках из сплава НМ 23 Х 10 методами гальванического осаждения или напыления непосредственно на поверхность каркасов-подложек тонкой магнитной пленки. Формула изобретенияУстройство для измерения парамет. ров магнитного поля, содержащее ферромагнитный сердечник, расположенный на каркасе-подложке, возбуждающую и измерительную обмотки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, каркас-подложка выполнен из резистивного сплава на основе никеля. ОИсточники информации,принять:е во внимание при экспертизе1. Афанасьев Ю. Феррозонды. Л.,"Энергия", 1969, с. 83.2. Оогдоп О. 1. аУ еС А. Г 1 ихдаеБепьог оЕ НдЬ 5 СаЬ 111 йу аког си Г 1.1 е 1 д Мадпейощегу, УЕЕЕ Тгапя. опМадп. У. МАС-Й, М 3, 1968, рр,397-401,