Способ калибровки измерителя напряженности магнитного поля

)5 601829/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к способам радиоизмерений и может быть использовано для калибровки измерителя напряженности магнитного поля как в воздухе, так и в проводящей среде. Цель иэобретения - расширение частотного диапазона калибИзобретение относится к радиоизмерениям и может быть использована для калибровки измерителя напряженности магнитного поля.Цель изобретения - расширение частотного диапазона калибровки,На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ,Устройство содержит кольца Гельмгольца 1, подключенные к выходу генератора 2 сигналов через симметрирующий трансформатор 3, исследуемый зонд 4, выход которого через ключ 5 подсоединен к входу предварительного усилителя 6 и размещен в центре колец Гельмгольца 1 в зоне индукции калибровочного поля, Выход предварительного усилителя 6 подключен к входу микровольтметра 7. Выход зонда 4 через 2 ровки. Способ позволяет осуществить калибровку измерителя напряженности магнитного поля во всем частотном диапазоне за счет дополнительного измерения напряжения сигнала непосредственно на выходе зонда. Для определения коэффициента ка-. либровки К(в) выбирают частоту диапазона калибровки в 0 в низкочастотной части диапазона измерений, на которой калибровочное поле известно или не зависит от проводимости среды (при проведении калибровки в проводящей среде), На этой частоте рассчитывают наиболее точную абсолютную величину напряженности калибровочного поля, Выбранное таким образом значение поля используется для вычисления калибровочного коэффициента по при- а веденной формуле, 1 ил. ключ 8 подсоединен к входу микровольтмет; ра 9, Вольтметр 10 через согласующий трансформатор 11 подключен к резистору, включенному в цепи вторичной обмотки симметрирующего трансформатора 3.Способ калибровки измерителя напряженности магнитного поля реализуют следующим образом,Измерение напряжения О (в) непосредственно на выходе зонда в совокупности с измерением напряжения сигнала 0(в) на выходе измерительного устройства на этой же частоте позволяет определить по их отношению общий коэффициент передачи системы зонд- выход измерительного устройства и тем самым исключить необходимость определения абсолютного значения напряженности калибровочного поля Н(в) для всех значений частот, 1659912Измерение напряжения сигнала О к(ЮЪ ) непосредственно на выходе зонда на какой-либо частоте (в, ) диапазона позволяет определить значение постоянной зонда, определяемой его геометрическими 5 размерами и количеством витков.Совокупность указанных измерений в калибровочном поле позволяет при выполнении условия квазистационарности, определяющего "электрически малые" зонды: 102 лВср (1) где Вср - средний радиус витка зонда;А - длина волны,Определить калибровочный коэффициент Измерительного зонда, используя закон 15 Электромагнитной индукции фарадея.Закон электромагнитной индукции фарадея при выполнении условия квазиСтационарности (1) позволяет определить напряжение сигнала на выходе измерителя 20напряженности поля, которое с учетом коЭффициента передачи системы зонд -выход измерителя напряженности поля Ро)запишется следующим образом:25(2) Индекс к соответствует размещению зонда в калибровочном поле. Калибровочный коэффициент согласно (2) определяется какк(и) =Ы =г - -, Б Р)Добавим к уравнению (2) уравнения описывающие дополнительные измерения, выделяя отдельно уравнение, описывающее измерение напряжения сигнала непосредственно на выходе зонда на частоте и при которой величина Нк(в, калибровочного поля известна:О к(го) = вроЯМНк(со) (4) О к(сто ) =йоиоЯИНк(йэо ) (5)Уравнения (2), (4) и (5) образуют систему45 уравнений; решая которую, можно определить неизвестную величину 1(го)измерительного зонда. Из уравнений (2) и (4), исключая неизвестное значение Ндв)калибровочного поля на частоте в требуемого исследовательского диапазона, выразим Гвставляя в уравнение (3), получимк(ш) = - р - ирмой,Я(щ)Постоянную зонда выразим изния (5) и, подставляя в (б), получимК(в) = Я(а) - Н(, Оо, й 5и, подДля определения коэффициенровки Ко) необходимо выбрат(б) диапазона калибровки го, при ковисимостью от проводимости с УРавне- "0 выражении(8) можно пренебречь,циент трансформации и = 1, На этопроизводят измерения паренияния сигнала Ор на резисторе В вол та калибь частоту торой зареды и в и коэффий частоте напряжеьтмет ром Ок(со ) = Р(й го,иоЯМНк(в) Использование предлагаемого способа позволяет учесть не только коэффициент передачи системы зонд - измерительное устройство, но и учесть влияние изменения добротности образованного контура (индуктивность зонда - входная емкость измерительного устройстав) при проведении исследований в проводящей среде, так как изменение добротности выходного сопротивления зонда в зависимости от частоты автоматически учитываются проведением калибровочных измерений на тех же частотах исследовательского диапазона при той же проводимости внешней среды,Устройство работает следующим образом,Калйбровочное магнитное поле возбуждается током, проходящим в кольцах Гельмгольца 1, плоскости которых находятся на расстоянии г, равном их радиусу, Кольца включены синфазно с выходом генератора 2 сигналов через трансформатор 3. Зонд 4, выход которого через ключ 5 нагружен на усилитель б, размещается в центре колец Гельмгольца 1 в зоне индукции калибровочного поля. Подавая с генератора 2 сигнал в кольца Гельмгольца 1, измеряют напряжение сигнала Ок(э) на выходе усилителя 6 микровольтметром 7, При этом ключ 5 находится во включенном состоянии, а ключ 8 - в выключенном. Изменяя состояние ключей 5 и 8 на противоположное, на этой же частоте измеряют напряжение сигнала О к(йнепосредственно на выходе зонда 41 микровольтметром 9 с высокоомным входом. Изменяя частоту сигнала генератора 2, производят аналогично измерения на всех частотах требуемого диапазона калибровки,Определение значения абсолютной величины напряженности калибровочного поля осуществляется, исходя из значения падения напряжения на резисторе ВОй(сооВ измеряемого вольтметром 10 через трансформатор 11 с коэффициентом трансформации и = 1, первичная обмотка которого нагружена на резистор В, согласно выражениюЦ)Нк(го) =0,716 В 1+(0 б 25 г 2 ао 0)2Редакт Тираж 425 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж; Раушская наб 4/5 каз, 1842 ВНИИПИ Госуд.Гагарина, 101 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго 10 и рассчитывают абсолютную величинунапряженности калибровочного поля Нм(ОЪ ) = 0,716 --.Выбранное таким образом значение Нф,используется для вычисления калибровочного коэффициента по формуле (7).Предлагаемый способ по сравнений с известными обеспечивает значительное расширение частотного диапазона калибровки и возможность осуществления калибровки измерителя в диапазоне 1 - 30 МГц в проводящей среде.ф о р мул а из обре те ни я Способ калибровки измерителя напряженности магнитного поля, включающий облучение зонда измерителя калибровочным магнитным полем, измерение напряжения сигнала на выходе измерителя и вычисление калибровочного коэффициента, отл ича ющийсятем,что.сцелью расширения частотного диапазона калиб. ровки, дополнительно измеряют напряжение сигнала непосредственно на выходезонда в требуемом диапазоне частот О кЫ, в том числе на частоте вь 0 кв, при кото 1.рой известна величина напряженности 10 калибровочного магнитного поля Нкм, ивычисляют калибровочный коэффициент измерителя напряженности магнитного поля по формуле где 0 - напряжение сигнала на выходе измерителя на частоте в,