Феррозонд

(19) (11) ЗЗ 02 ГОСУДАРСТВЕ 1. ПО ИЗОБРЕТЕН ПРИ ГКНТ ССС 1 Й КОМИТЕТЯМ И ОТКРЫТИЯМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ вые прибо.153,магнитным ра с ферроет быть исзмерителей ных полей. е частотного остаточного а, Устройст- . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к измерениям с помощью прибо зондовыми датчиками и мож пользовано при разработке и инфранизкочастотных магнит Цель изобретения - расширени диапазона за счет уменьшения намагничивания концентратор во содержит магнитный концентратор 1, состоящий из двух полусердечников 2 и 3, между которыми расположен модулятор 4 с размещенными на нем обмотками возбуждения 5, измерения 6, компенсации 7 и смещения 8. Полусердечники 2 и 3 состоят из 2 п кольцевых элементов, а каждом из которых размещена секция обмотки 9 размагничивания, Секции обмотки 9 соединены последовательно-встречно, создавая в смежных кольцевых элементах полусердечников магнитные индукции противоположного направления, Предлагаемая структура концентратора позволяет на два порядка уменьшить его остаточную намагниченность, что позволяет измерять магнитные поля с частотой от 0,001 Гц. 2 ил,Изобретение относится к магнитнымизмерениям с помощью приборов с феррозондовыми датчиками и может быть использовано при разработке измерителейинфраниэких магнитных полей, 5Целью изобретения является расширение частотного диапазона феррозонда засчет уменьшения остаточного намагничивания концентраторов.На фиг. 1 а показано устройство феррозонда; на фиг, 16 - спадающий знакопеременный ток размагничивания; на фиг. 2 а -условное изображение магнитных элементов полусердечника концентратора ь зеркальной символике; на фиг. 2 б, в - токи 15размагничивания нечетного и четного соответственно элементов полусердечника.Ферроэонд состоит из магнитного концентратора 1, включающего в себя магнитные полусердечники 2 и 3, между которыми 20расположен модулятор 4, содержащий обмотки возбуждения 5, измерения б, компенсации 7 и смещейия В,На полусердечниках концентратора размещена многосекционная оЬмоткз 9 размзгничивания, которая состоит иэ секций9-1, 9-2, 9-40, расположенных на отдельных кольцевых магнитных элементах 10-1,10-2, 10-40 концентратора.В общем случае кольцевые элементы 30могут быть разделены слоем немагнитногоматериала и выполнены в виде цилиндров,примыкающих друг к другуФеррозонд работает следующим образом. 35До начала измерений индукции внешнего поля Бе (фиг, 1 а) необходимо расмагнитить концентратор 1, который может бытьнамагничен предыдущими более мощнымимагнитными полями, что искажает измеряемое поле,Полусердечники 2 и 3 концентратора 1содержит для определенности по 20 отверстий каждый. На полусердечнике 3 расположены отверстия, образующие регулярную 45структуру идентичных магнитных элементов 10-1, 10-2, .10-20. На полусердечнике2 расположены отдельные магнитные элементы 10-21, 10-22, 10-40.Элементы полусердечников объединены в пары. Элементы 10-1 и 10-2 образуютпервую пару, 10-3 и 10-4 - вторую и т.д.Число пар "и" на каждом полусердечникедля определенности структуры равно 10.Через отверстия элемента 10-1 одновитковый провод обмотки 9 размагничиванияпроходит сверху вниз, т.е, ток секции 9-1приводит в какой-то мгновенный отрезоквремени размагничивание элемента 10-1против часовой стрелки (фиг. 1 а). Через элемент 10-2 ток секции 9-2 обмотки размагничивания проходит в обратном направлении, размагничивая элемент 10-2 в встречном элементу 10-1 направлении, Период размагничивания равен То, а в промежутке между токами размагничивания (1тТ) измеряется сигнал Ве(фиг. 1 б). Остальные пары устроены идентично, образуя структуры концентратора, напоминающие фрагмент шахматной доски, На фиг. 2 з изображена структура концентратора в зеркальной символике, а на фиг. 2 б и 2 в приведен противофазный ток размагничивания любой пары на примере первой пары элементов.Сущность изобретения заключается в том, что весь объем Ук полусердечников концентратора разбивается на п малых кольцевых отдельных элементов, каждый из которых имеет Чо (объем, равный Ч,/и) и размагничивается в противоположном, чем соседний элемент, направлении, что уменьшает остаточную намагниченность и шумы концентратора.Известно, что шум магнитного материала ФЬ определяется. выражениемФь - 11 Члщгде Ф- изменение потока, создаваемого при скачке Баркгаузена;гл - магнитный момент объема, создающего скачок,остаточная намагниченность полусердечника концентратора.Если объем материала уменьшается в и раз, а элементарные объемы чо имеют круговую намагниченность, физически не создающие магнитных полюсов, то шум концентратора становится равным%во 6 /к. Ф Для уменьшения остаточной намагниченности полученной дискретной структуры она выполняется в виде шахматной доски, когда области намагничивания в двух ортогональных направлениях чередуются со знаком то "+", то "-", либо в виде цилиндрической магнитной структуры, что уменьшает магнитостатическую энергию образца, Такая структура обеспечивается перемагничиванием соседних элементов в противоположном направлении. Воздействие противофазного спадающего пОля на соседние элементы эквивалентно эффекту многократного суммирования, уменьшающему суммарную остаточную намагниченность в 10 - 10 раз.1652950 Таким образом, суммарный шум концентратора становится равным ф т" --- " ---Фо мод =-- )Чмод Илч я Фц, 1ч, (3)р а оп 1/е5 9. Составитель Г.КлитотехнисРедактор А,Маковская Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун Заказ 1772 Тираж 434 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 При делении (3) на (1) получим мультипликативный коэффициент ослабления Ко шума концентратора, равный10Ко - (4)1/и е где е =о/ Ь о - отношение средней остаточной 1 о намагниченности элементов паРы 15 к Ь 1 о отклонению от среднего.Очевидно,что суммарная намагниченность концентратора равнавакф=Ко(5)Если и - 10, е = 10 - 10, получим 20 Ко 6 0,01-0,03, т.е. шум концентратора (или суммарная намагниченность) уменьшается приблизительно на два порядка по сравнению с конструкциями из сплошного ферромагнитного материала. 25В процессе размагничивания для обес-, печения высокой точности измерений Ве целесообразно довести шум концентратора до шума модулятора Фй мод, определяемого аналогично (1) 30 Приравняв (б) и (3), получим выражение для оптимального обьема полусердечника концентратораЧх=Чод и е (7) После подстановки 4) в (7) имеемЧк = Чмод/Ко (8)Таким образом, в предложенном феррозонде благодаря уменьшению остаточной намагниченности концентраторов диапазон измерений расширяется в область низких частот до уровня 0,001 Гц,Формула изобретения Феррозонд, содержащий модулятор, на котором расположены обмотки возбуждения, смещения, измерения и компенсации, и магнитный концентратор, включающий в себя два магнитных полусердечника, на ко-. торых расположена многосекционная обмотка размагничивания, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения частотного диапазона устройства, полусердечники концентратора выполнены в виде структуры, содержащей и пар отдельных кольцевых магнитных элементов, через которые проходят секции обмотки размагничивания, включенные встречно внутри смежных элементов пары.