Устройство для измерения параметров магнитного поля

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 25.04.79 (21 2758303/18-21с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 070383. Бюллетень Мо 9Дата опубликования описания 070383 151 М.Кл з С 01 К 33/02 Государственный комитет СССР но делам нзооретеннй и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВМАГНИТНОГО ПОЛЯ 30 Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в метрологии для создания образцовых средств измерения параметров магнитного поля,Известно устройство, содержащее стабилизированный высоковольтный элемент, измеритель напряжения, в котором в качестве чувствительного эле мента использован магнитоуправляемый контакт, подключенный к стабилизированному, высоковольтному источнику тока, а параллельно магнитоуправляемому контакту подключен измеритель напряжения 1 3Недостатком данного устройства является сравнительно невысокая точ ность измерения, обусловленная значительной нестабильностью срабаты.вания магнитного контакта и гистерезисом. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для измерения магнитных полей, содержащее электронный возбудитель, акустический концентратор, сопряженный с полым проводящим полуволновым стаканом, в котором размещен электромеханический преобраэователь, включенный в противофазес первым 21,Недостатком известного устройства является сравнительно невысокаяточность, обусловленная малой чувствительностью и пьеэопреобраэователями .к внешним управляющим воздействиям.10 Целью изобретения является повышение точности изменения параметровмагнитного поля,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения параметров магнитного поля, содержащем последовательно соединенные пьеэопреобразователь, электронный возбудитель и регистратор измеряемого параметра, введен источник единичного тока, а в монокристалл пьезопреобразователя введено макровключение в виде магнетика, к концам которого подключен источник единичного .тока чувствительности монокристалла, положение которого ориентировано относительно оси.На фиг. 1 изображена функциональ" ная схема устройства 1 на фиг, 2 вторая проекция чувствительного эле-, мента.Устройство содержит монокристаллпьезоэлектрика 1 с активной зоной2 и с наружн.ми электродами 3, магнетик 4, электронный возбудитель5, регистратор б параметров, источник 7 магнитного поля, источйик 6единичного тока, корпус 9.На монокристалле пьезоэлектрика1, выполненном; например, в видепьеэокварцевой пластины АТ среза,имеется эона 2 (зона пьезоэлектрических колебаний), габариты. которой определяются размерами наружных;электродов 3.Внутрь монокристалла пьезоэлектрика 1 внедрен (при выращиваниипьезоэлектрика впроцессе кристал,лообразования) магнетик 4Наруж"ные электроды 3 подключены к электронному возбудителю 5, выход которого подключен к регистратору б параметра. Магнетик 4 связан с источником 7 магнитного поля, вектормагнитного поля которого направлен перпендикулярно оси магнетика 4.Источник 8 тока подключен к концаммагнетика, Электронный возбудитель5, регистратор б параметра, источник 7 магнитного поля и источник 8тока укреплены на корпусе 9.Вмонокристалле пьезоэлектрика 1через активную зону 2 и магнетик 4проходит ось силочастотной чувствительности - ось ХХ (фиг. 2).Магнетик 4 представляет собоймакроскопическое тело, способноенамагничиваться - приобретать магнитные свойства.В качестве магнетика 4 может бытьприменен диамагнетик (цинк, золотои др.), парамагнетик (платина, палладий, железо, кобальт, никель идр , ферромагнетик железо, никель,кобальт и др. и антиферромаг нетик (кристаллы элементов переходных групп периодической системыд.И, Менделеева) .Форма магнетика 4 может бытьразличной, На фиг. 1 и 2 показанмагнетик 4, выполненный в Форме цилиндра,Характеристиками магнетика 4 являются материал, форма, размеры;намагниченность и положение внутримонокристалла пьезоэлектрика 1.Материал, форма, размеры и расположение магнетика 4 выбираютсяиз условий конструктивных требований,Намагниченность магнетика 4 представляет собой векторную сумму магнитных моментов атомов (молекул),находящихся в единице объема и определяется следующим выражением1 йН (1)где ЭЕ - магнитная восприимчивостьвещества;Н - напряженность. Устройство работает следующимобразом.Магнитная индукция (В) численноравна силе (ЙР), действующей со.стороны магнитного поля на единицудлины проводника (Й 2), расположенного перпендикулярно к направлениюмагнитного поля, по которому течетэлектрический ток единичной силы(1),10где К - коэффициент пропорциональности,15 В активной зоне 2, с помощьюэлектронного возбудителя 5, возбуждаются пьезоэлектрические колебаниятипа сдвига по толщине, начальнаячастота которых определяется толщи 20 ной кристалла пьезоэлектрика 1.Измеренная частота электрического сигнала с помощью регистратораизмеряемого параметра б, будет равна нулевому значению входного сиг 25Для преобразования и измерениявектора магнитной индукции (В) вмагнетик 4, имеющий фиксированнуюдлину д 2, от источника 8 тока подают ток единичной величины (1), аЗО с помощью источника 7 магнитногополя создают вектор магнитной индукции (В), направление которогоориентировано относительно оси си-лочастотной чувствительности ХХ35 ф (перпендикулярно этой оси).По закону Ампера в магнетике 4возникает сила (ЙР), действующаясо стороны магнетика 4 на активнуюзону 2 вдоль оси силочастотной чув"ствительности ХХ монокристалла пьезоэлемента 1,В силу действия силочастотногоэффекта, частота пьезоэлектрическихколебаний в активной зоне 2 отклоняется и будет равна50 где Ы - изменение частоты пьезоэлектрических колебанийактивной эоныК - силочастотный коэффициентмонокристалла пьеэоэлектрикаф55Г - значение начальной частоОты пьеэоэлектрич ских колебаний;-.коэффициент, характеризующий качество крепления моно- бО кристалла пьезоэлектрика накорпусе;и " номер гармоникиПгеометрический коэффициент.При постоянстве всех входящих в б 5 выражение (2) величин (кроме индук-.:1002992 Составитель Е, Данилинаор Л. Гратилло Техред Е.Харитончик Корректор О. Билак каз 1543/28 Тираж 708 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, РаушсПодписноетета СССРкрытийая наб., д. 4/5 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 сии (В), отклонение частоты (4 Е)является линейной функцией измененияиндукции (В) магнитного поля, т.е. ь Ко В, (3)2где К= -- К 1 ЙХ - коэффициент.Ка Еос характеризующий преобразование индук ции магнитного поля в частоту.С выхода электронного возбудителя 5 на регистратор 6 параметра снимает ется электрический сигнал, отклонение частоты которого является мерой измерения индукции (В) магнитного поля.С помощью предлагаемого устройства. возможно измерение других параметров магнитного поля, например, напряженности магнитного поля (Н) и относительной магнитной проницаемости среды (уд,) . Формула изобретенияУстройство для измерения парамет-ров магнитного поля, содержащее последовательно соединенные пьезопреобразователь, электронный возбудитель и реитратор измеряемого параметра, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности измерения параметров магнитногополя, в него введен источник единич 10 ного тока, а вмонокристалл пьеэопреобраэователя введено макровключение в виде магнетика, положение которого ориентировано относительнооси, к концам которого подключен15 источник единичного тока чувствительности монокристалла.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 363055, кл. С 01 к 33/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССРР 335628, кл. С.01 й 33/02, 1970,