Источник стабильного магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 721599 9) 5 Р 7/00 ЕТЕН К АВ ОЧ 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 553606, кл. 6 05 Р 7/00, 1975.Авторское свидетельство СССР М 608143, кл. 6 05 Р 7/00, 1976,(54) ИСТОЧНИК СТАБИЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к аппаратуре воспроизведения постоянных магнитных полей. Цель - повышение качества стабильной цепи. Требуемое магнитное поле создается электромагнитом с первой полюсной системой и основными катушками. При изменении знаИзобретение относится к области создания постоянных магнитных полей в диапазоне 5 102 - 2 Тл и может быть использовано для метрологического исследования тесламетров высокой точности, спектрометрах ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и других аналогичных устройствах для проведения физических экспериментов.Известны устройства для создания стабильного магнитного поля. содержащие электромагниты, в которых для обеспечения стабильности магнитного поля используют различные схемы стабилизации тока электромагнита или самого магнитного поля. чения индукции магнитного поля в рабо.чем зазоре первой полюсной системы.возникает сигнал рассогласования, воспринимаемый промежуточным измерительно-усилительным узлом на основе ядерно-магнитного резонанса, После фазочувствительного детектирования сигнал рассогласования поступает в дополнительные катушки, создающие магнитный поток во второй полюсной системе. При этом его направление совпадает с направлением потока полей рассеяния первой полюсной системы. Чувствительный элемент фиксирует примерное изменение магнитного потока во второй полюсной системе, узел регулирования отрабатывает его, в результате напряжение источника питания изменяется так, что восстанавливаются резонансные условия и обеспечивается стабильность индукции в рабочем зазоре первой полюсной си.стемы. 1 з. и. ф-лы, 1 ил. Обеспечить высокую стабильность индукции магнитного поля в рабочем. зазоре при стабилизации тока в электромагните невозможно, так как в процессе работы электромагнита изменяются параметры магнитной цепи из-за изменения температуры или магнитной проницаемости материала магнитопровода, что вызывает изменения индукции магнитного поля,Достаточно высокую степень стабильности обеспечивают устройства, в которых одновременно применяются две системы стабилизации: система стабилизации тока и система стабилизации индукции магнитного поля в рабочем зазоре. Стабилизация.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 магнитного поля осуществляется стабилизатором, использующим эффект ЯМР. Такаясистема позволяет получить значительно более высокую степень стабильности (1 10 за 1 мин), так как этоустройство реагирует непосредственно наизменение магнитного поля в рабочем зазоре и учитывает все фаторы, определяющиестабильность поля,Недостатком такого устройства является необходимость размещать чувствительный элемент ЯМР-стабилизатора вмагнитном поле высокой однородности, чтоограничивает возможности использованияэлектромагнита. Необходимость увеличения зоны магнитного поля высокой однородности вызывает увеличение габаритовэлектромагнита и потребляемой им мощности.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для создания стабильного магнитного поля, содержащееэлектромагнит с катушками, размещенными на первой полюсной системе и подключенными к выходу источника питания,чувствительного элемента, расположенногов зазоре второй полюсной системы, узелрегулирования, вход которого соединен свыходом чувствительного элемента, а выход - с управляющим входом источника питания.Недостатком известного устройствадля создания стабильного магнитного поляявляется невозможность обеспечить качество стабильности выше 1 10 без применения специальных мер для охлаждениякатушек электромагнита или существенноповышающих однородность магнитного поля в объеме, в котором размещен чувствительный элемент, или без применениясложных электронных схем,Целью изобретения является повышение качества стабилизации индукции магнитного поля источника.Цель достигается тем, что в источникстабильного магнитного поля, содержащийэлектромагнит с катушками, размещенными на первой полюсной системе и подключенными к выходу источника питания,чувствительный элемент, расположенный взазоре второй полюсной системы, узел регулирования, вход которого соединен с выходом чувствительного элемента, а выход -с управляющим входом источника питания,введены промежуточный измерительноусилительный узел с дополнительным чувствительным элементом, расположенным взазоре первой полюсной системы, и дополнительные катушки, размещенные на второй полюсной системе и подключенные к выходу промежуточного измерительно-усилительногоо узла.Кроме того, промежуточный измерительно-усилительный узел содержит преобразователь ядерно-магнитного резонанса, входы которого соединены с выходами дополнительного чувствительного элемента и опорного генератора, фазочувствительный детектор, вход которого через согласующий узел подключен к выходу преобразователя ядерно-магнитного резонанса, а выход использован в качестве выхода данного функционального узла.На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого источника стабильного магнитного поля.Источник магнитного поля содержит электромагнит 1, катушки 2 которого подключены к выходу источника 3 питания, на вход его поступает сигнал от узла 4 регулирования, вход которого подключен к чувствительному элементу 5, расположенному в зазоре дополнительной полюсной системы 6, В рабочем воздушном зазоре электромагнита 1 с катушками 2 расположен чувствительный элемент 7 преобразователя 8 ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), в котором частота генератора синхронизируется от опорного генератора 9, Выход ЯМР-преобразователя подключен к входу фазочувствительного детектора 10, выход которого через согласующий узел 11 подключен к катушкам 12, расположенным на дополнительной полюсной системе 6,Источник стабильного магнитного поля работает следующим образом.При изменении значения индукции магнитного поля в рабочем зазоре электромагнита 1 с катушками 2 возникает сигнал рассогласования, который воспринимается чувствительным элементом 7 и поступает на вход ЯМР-преобразователя 8, резонансная частота которого синхронизируется опорным генератором 9, С выхода ЯМР-преобразователя. 8 сигнал рассогласования через фазочувствительный детектор 10 и согласующее устройство 11, представляющее собой усилитель постоянного тока, подается на катушки 12, создающие магнитный поток в дополнительной полюсной системе 6, причем направление магнитного потока должно совпадать с направлением магнитного потока полей рассеяния электромагнита 1. Таким образом, в дополнительной полюсной системе 6 создается магнитный поток, равный сумме магнитного потока полей рассеяния электромагнита 1 и магнитного потока, создаваемого катушками 12, на вход которых поступает усиленный сигнал рассогласования. Чувствительный элемент 5 узла 4 регулирования воспринимает суммарное изменение магнитного потока в дополнительной полюсной системе 6, отрабатывает его и напряжение источника 5 3 питания изменяется таким образом, чтобы восстановить резонансные условия и обеспечить стабильность значения индукции магнитного поля в рабочем зазоре электромагнита 1. 10 Формула изобретения1, Источник стабильного магнитного поля, содержащий электромагнит с катушками, размещенными на первой полюсной 15 системе и подключенными к выходу источника питания, чувствительный элемент, расположенный в зазоре второй полюсной системы, узел регулирования, вход которого соединен с выходом чувствительного эле мента, а выход - с управляющим входом источника питания, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качества ста-билизации, в него введены промежуточныйизмерительно-усилительный узел с дополнительным чувствительным элементом, расположенным в зазоре первой полюснойсистемы, и дополнительные катушки, размещенные на второй полюсной системе и подключенные к выходу промежуточногоизмерительно-усилительного узла,2. Источник поп.1, отл ичающийс я тем, что промежуточный иэмерительноусилительныйузел включает в себя преобразователь ядерно-магнитного резонанса,входы которого соединены с выходами дополнительного чувствительного элемента иопорного генератора, фазочувствительныйдетектор, вход которого через согласующийузел подключен к выходу преобразователяядерно-магнитного резонанса, а выход использован в качестве выхода узла.