Способ измерения распределения напряженности магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) (И) 01 В. 33/О ГОСУДПО ИЗОПРИ ГКН БРЕТЕН) СПОСОБ ИЗМЕРЕРЯЖЕННОСТИ ИАГНИ(57) Изобретение оизмерения магнитныхизобретения - повышности и точности иго разрешения, а тспектрального диапнитных излучений,ЛЕН ИЯ РАСТНОГОноситсвеличи ОПЯк техниЦельствител ке ение чу ний време ширение ектроиа зонаримен я АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ СССР ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ СВ(71) Институт хиАН СССР(56) Авторское свФ 9830600,кл. С 0Патент США 9 3кл. 324-43. 1969. облучения магниточувствительных датчиков. Устройство, реализукицее способ, содержит датчик 1 в виде неферромагнитной жидкости с регулируемымн магниточувствительной люминесценцией и оптической плотностью, источник 3 облучающего электромагнитного излучения, фотонриемник 5 для регист рации фотоотклика, например изменений люминесценции жидкости, систему 7 регистрации сигналов,.синхронный усилитель 8, схему 9 сравнения, счет , чик 10, сканирующую схему 11, самопишущий прибор 12. Данный способ реализуется излучением.от рентгеновс кого до радиодиапаэона, поскольку короткоживущие пары частиц в жидкости возбуждаются во всей этой области спектра. Такой спектральный диапазон позволяет измерять магнитные поля в агрессивных и неполностью прозрачных средах. 1 ил.Изобретение относится к техникеизмерения магнитных величин и предназначено для использования в устройствах.измерения распределения напря 5женности магнитного поля.Цель, изобретения - повышение чувствительности и точности измерений, вре.менного разрешения, а также расширения спектрального диапазона электромагнитных излучений, применяемыхдля облучения магниточувствительныхдатчиков.На чертеже представлено в схематическом виде устройство, реализующее 15способ, поясняющее его техническуюсущность.Устройство содержит датчик в виденеферромагнитной жидкости 1 с регу-,лируемой магниточувствительной люми" 201несценцией и оптической плотностью,помещенный в измеряемое магнитноеполе 2, источник 3 облучающего электромагнитного излучения, например источник. света, пространственно разделенный с жидкостью и связанный с нейчерез поток 4 оптического излучения,фотоприемник 5 для регистрации фотоот.клика, например изменений люминесценции 6 жидкости, пространственно удаленный от жидкости, систему 7 регистрации сигналов фотоприемника 5, гальванически связанную с фотоприемником.Для регистрации изменений оптическойплотности оптическая часть схемы претерпевает не показанные на чертежестандартные изменения.Система 7 регистрации включаетв себя синхронный. усилитель 8, соединенный электрически с нагрузкой фотоприемника 5, схему 9 сравнения, сигнальный вход которой электрическисоединен с выходом усилителя 8, счетчик 10, соединенный электрически поупр аВляющему ВхОду с Опорным ВхОдОм 45схемы 9 и по счетному входу с вьжодом схемы 9, сканирующую схему, 1,связанную с источником 3 и соединенную электрически через управляющиеканалы сканирования (по "строкам" и50по "столбцам") .с управляющим выходомсчетчика 10, самопишущий прибор 12,соединенный электрически по. сигнальному входу с выходом счетчика 10, апо управляющему входу - с управляющимвыходом счетчика 10. Способ измерения распределениянапряженности магнитного .поля реализуется следующим образом,. Включают источник 3 и через поток 4 электромагнитного излучения возбуждают люминесценцию 6 жидкости 1. Неферромагнитная жидкость 1 представляет собой раствор, содержащий молекулы растворителя и растворенного специального вещества В ней под действием возбуждающего излучения (например, света) образуются корот 7ко живущие (0 - 10 с) пары частиц, Под воздействием внешнего магнитного поля изменяется скорость переходов между зеемановскими возбужденными уровнями пар частиц с разными спиновыми состояниями. Изменение скорости переходов приводит к изменению интенсивности люминесценции, а также оптической полярности, что связано с изменением концентрации молекул в триплетном состоянии.Величину магниточувствительности интенсивности люминесценции (оптической плотности).жидкости 1 предвари. тельно устанавливают оптимальной для измеряемого диапазона напряженностей магнитного поля 2, Она регулируется изменением на молекулярном уровне пространственной структуры пар, например химическим связыванием частиц в пары молекулярным мостиком или введением в жидкость поверхност-. но-активных веществ, образующих мицеллы.фотоприемник 5 преобразует изменения интенсивности люминесценции 6 в адекватные электрические. сигналы.По команде ввода-вывода данных со счетчика 10 включется сканирующая схема 11 и источник 3 сканирует последовательно с заданным шагом каждый участок объема жидкости 1 "построчно" с переключением после окончания каж-; дой предыдущей строки на начало следующей. Магнитное поле 2.изменяет величину интенсивности магниточувствительной люминесценции 6 жидкости 1. Сигнал с фотоприемника 5 через синхронный усилитель 8 системы 7 регистрации поступает на схему 9. Одновременно выполняется сравнение сигнала фотоприемника с опорным сигналом, поступающим со счетчика 10 и калиброванным для заданного диапазона изменений интенсивности люминесценции, соответствующей заданной величине напряженности магнитного поля.1456920 способа, в котором датчиком являетсяферромагнитная жидкость,Временное разрешение предложенного способа определяется временем жиз 5ни короткоживущих пар парамагнитныхчастиц в жидкости и позволяет изме-.т сорять поля с частотой - 10 - 1 О Гцпротив 10 Гц в известном способе.10 При этом известный способ реализуется при облучении датчика оптическимизлучением, а предложенный - излучением от рентгеновского до радиодиапазона, поскольку короткоживущие па 15 ры частиц в жидкости возбуждаютсяво всей этой области спектра. Такойспектральный диапазон позволяет измерять магнитные поля в агрессивныхи неполностью прозрачных средах,20 61где К - эмпирическая константа, пропорциональная магниточувствительности люминесценции. Для донорно-акцепторной системы с мостиками в углеводородном растворителе, например раствора 1-0, Я - диметиланилинил-пиренил-додекан в ацетонитриле с концентрациейд 10 моль/л, К 51(Г (А/м) для Н 6 16 кА/м. Принимая, что Ь 1/1 нз,меримо на уровне 10 - 10 , можнооценить чувствительность измерения Н по предложенному способу на уровне1 А/м, что на 3 порядка выше чувствительности известного способа. 40 Существенный вклад в этот положительный эффект вносит регулирование магни. точувствительности люминесценции, повышающее. ее до 207 и выше против ЗХ без этого регулирования. 45 Повышение точности измерений обеспечивает использование неферромагнитной жидкости, не оказывающей обратного влияния на измеряемое магнитное поле, характерного для известноГоСоставит Техред М Редактор В.Данко Заказ 7549/4 Тираж 711 ПодписноеВНИИПИ Государственного, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 После обработки и запоминания сигналов сравнения счетчик 1 О вырабатывает сигнал, величина которого пропорциональна разнице изменений магниточувствительности интенсивности люминесценции от предыдущего и последующего шагов сканирования (этот сигнал фиксируется через сигнальный вход прибором 12), а также сигналы управления для схемы 11 и прибора 12,Сканированием всего объема жид- кости 1 получается картина распределения напряженности измеряемого магнитного поля 2 в пределах этого объема.Относительное изменение интенсивности люминесценции в магнитном поле равно Формула изобретенияСпособ измерения распределения напряженности магнитного поля, заключающийся в том, что в измеряемое магнитное поле помещают датчик в виде магниточувствительной жидкости, облучают ее пучком электромагнитного излучения, регистрируют фотоотклик на взаимодействие магнитного поля с магниточувствительной жидкостью и по нему определяют распределение напряженности магнитного поля в объеме магниточувствительной жидкости, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, временного разрешения, а также расширения спектрального диапазона облучающего излучения, в качестве магниточувствительной жидкости используют неферромагнитную жидкость обладающую регулируемой магнитной чувствительностью интенсивности люминесценции и / или оптической плотности, а как фотоот-. клик регистрируют изменения интенсивности люминесценции и / или оптической плотности, причем предварительноустанавливают заданную сте- . пень магниточувствительности интенсивности люминесценции и / или оптической плотности.ель И.КоноваловДидык Корректор В, Бутяга