Магнитометр импульсного магнитного поля

дРтг.Итие т у и",- .:.:ж; ттлбдиюус 3 к ,ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕН ИЯ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСоюз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 14. т 111.1967 ( 1177950118-10) Кл. 21 е, 37 1 О с присоединением заявкиПриоритет МПК С 01 гУДК 621.317.442(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий прн Совете Министров СССРОпубликовано 03.11.1969. Бюллетень7 Дата опубликования описания 23.у 1.1969 Лвторыизобретения3 иЗаявитель В. Д. Воронков и Д. Е. Громзин МАГНИТОМЕТР ИМПУЛЪСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к электроизмерительной технике, которая предназначена для измерения импульсных магнитных полей большой напряженности (10 е - 10 в а/м), создаваемых соленоидами без сердечника.Известные магнитометры импульсного магнитного поля, содержащие СВЧ-генератор, феррорезонансный датчик, детектор, усилитель и индикаторный блок, не обеспечивают достаточно высокой точности при определении мгновенных значений больших напряженностей магнитного поля, а рабочий объем соленоида ограничен необходимостью размещения в нем датчика магнитного поля.Предлагаемый магнитометр отличается от известных тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения рабочего объема соленоида, он снабжен вторым феррорезонансным датчиком, калибрационным, соединенным с отдельным тенератором, а ферритовая головка первого датчика расположена вне соленоида, а также тем, что, с целью расширения пределов измерения, во втором датчике использованы фсрриты с малой и большой крцсталлографцческой анизотропией и антиферромагнетики, а измерительные катушки первого датчика сскционированы. 11 а фиг, 1 представлена функциональнаяблок-схема описываемого магнитометра; на фиг. 2 схематически изображена измеритель ная головка с измерительными катушками,Магнитометр состоит цз трех функциональ-.ных узлов: блокаизмерительного сигнала, 5 блока П калибровочного сигнала и блока 111индикации.Блок измерительного сигнала содержитширокополосный (4,5 - 10,5 ггпу) генератор 1 сантиметрового диапазона волн с волноме ром 2. К выходу генератора подключена измерительная головка фсррорезонацсцого датчика 8, расположенного в пространстве между двумя измерительными катушками 4, Включснныхп последовательно с соленоцдох 1 15 5 прц измерении магнитных полей многовитковых соленоидов на импульсные токи до 10 т и. При измерении магнитного поля маловитковых сцльцогэчных соленоцдбв на 10 -- 5 1 От и цзмсриггсльная головка располагаст ся вблизи отрезка токовой шины на точноустановленном расстоянии. Сигнал с измерительной головки поступает на СВЧ-детектор 6, а затем на усилитель-преобразователь 7 блока индикации.25 Блок калибровочного сигнала состоит изгенератора 8 волн 4-миллиметрового диапазона с волномером 9. калцбрационной головки второго датчика 10, подключенной к генера 1 ору 8 через одно из плеч феррцтового у-цир кулятора 11, ко второму выходному плечу ко 236642разеп, 11 ФГ, при калиоровксмагнитных полей (В диапазоне 10 - 10 а 1 л) -моцакрцсталлцческая сфера высокоаццзотропного феррцта илц ацтифсрромагнетцка с5 большим Вцутреннц эффективным магнцтцым полем и достаточно узкой кривой резоНа СИ ОГО ПОГЛОЩЕПИ 51.Мсгнитаъетр ряоотяет В дВх ре 5 кцз 12 х --калибровки и измерении.0 В режиме ка.1 иорОВ 1 си ка;1 ибрЯццоцн 2 Я 1 Оловка датчика О находится в измеряемомсолсцоцде 5. В момент прохождения через саЛРЦОИД ЦМП,ЛЬСЯ ТОКЯ НЯ ЭКРЯНЕ ОСЦПЛЛОГРЯфа 14 регистрируются сигналы с датчиков 35 и 10. Импульс-метка измерительного;1 атчика3 совмещается с вершиной импульса феррорезонансного поглощения калцбрапцоццого датцика 10, что осуществляется на задержанныхбыстрых развертках перестройкой гецерато 0 ра 1. Прц известных ориентации кристалловдатчиков 3 и 10 и их ацизотропци Вьшисляютотношение К мап 1 итцых полей измеряемогосоленоида и измерительной магтц 1 тцой систеМЫ ДЛ 5 РЯЗЛИЧ 11 ЫХ ВЯРИЯНТОВ В 1 СЛ 10 ЧЕПИЯ СЕКпцй катушек (В случае слаботочцых соленоидов) цли для различных расстояний от монокристалла до измерительной шины (в случаесильнаточцых соленоидов).В режиме измерений мгновенных значенийпаля подвижный импульс-метка совмещаетсяс пячялоъ разВертки, задержанной (В Олоке16) по времени относительно начала Импульса поля. При совпадении импульсов-меток,возникающих на переднем и заднем фронтахимпульса поля, измеряют амплитуду импульса. Определение значения ног 51, соответствующего момсцту появления метки, при известных К и поле анизотропии ца датчике 3 сводится к измере 1 гию частоты Й генератора 1:Чс,где у - гиромагнитное отношение.Если необходимо сопоставить время появления или фазу сигнала какого-либо исследуемого процесса со зца сццем поля, этот сигналтактке совмещается с импульсом-меткой. Прцэтом удобно пользоваться разверткой осциллографа, линейной по полю ц задержанной вблоке 16 до момента, когда поле достигнетцапередзаданцого значения,торого подключена СВ 1 детекторная головка12. С выхода головки 12 калибраццонный сигнал подается на вход усилителя-смесителя 13блока Индикации, Блок индикации состоит изосциллографа 14 с запомцнающей трубкой,цизкоомц ого бсзындуктивного сопротцвления15, вкл 1 ачецного последовательно с соленоидом 5 ц измернтельцыми катушками 4, электронного блока 16, формирующего импульссцнхрапцзации и папр 515 кенис развертки Осциллографа, усилителя-преобразователя 7,формирующего узкий прямоугольный импульс-метку, соответствующий по временимаксимуму сигнала феррорезонансного поглощения с датчика 3, ц усилителя-смесителя 13, 1из которого сигнал калибровки, смешанный симпульсом-меткой, далее подается на входусилцтеля вертикального отклонения осциллографа 14,Прц цзмереццц мповенных значений импульсно го поля и исследовании физическихпроцессов в сильных магнитных полях временная развертка осциллографа 14 запускается импульсом сццхронного запуска блока 16.Этот импульс может быть задержан во времецц относительно момента начала импульсатока в соленоиде 5 при просматривании набыстрых развертках отдельных участков импульса магнитного поля. При исследовациипроцессов в магнитном поле и плохой повто- ЗОряемости импульса тока в соленоиде 5 напряжение развертки осциллографа и сигнал подсветки формцруются в блоке 16 из импугьсанапряткецця с сопротивления 15. Этот импульс калиброванно ограничивается снизу до 35напсрсдзаданного значения и подается на горцзоцтальцыс пластины осциллографа 14,Измерительная головка датчика магнитногополя состоит из отрезка прямоугольного волцовода 17 (с:. фцг. 2) сечением 35 ХЗ лл- из 40тоцкостеш 1 ой нержавеющей стали с разрезомвдоль одной из широких стенок для исключения спин-эффекта и монокристаллическойсферы И цттриевого феррит-граната (ИФГ)с узкой кривой феррорезонансного поглощения порядка 10- а/я, расположенной в волноводе в областц круговой поляризации СВь 1магнитного поля. Монокристалл ориентированна кварцевом держателе 19 таким образом,что одна из его главных осей симметрии параллельца магнитному полю катушек 20. Последние секционировапы таким образом, чтобы при последовательном включении отдельных секций ток рабочего соленоида 5 создавал в них магнитное поле в пределах 10 - 55- 3 105 а/,и В зависимости от пределав измерений поля соленоида в его цепь подключаются те цли иные секции катушек 20.Калибрациоппая головка выполнена ца кароткозамкнутом волноводс сеченном 5,2 Х 60Х 2,6 лл, В остальном по конструкции оня неотличается от измерительной головки. Прцкалибровке относительно низких импульсныхмагнитных нолей селеноида в пределах 10 вв 1 а/л датчиком является сферический об Предмет изобретения 1. Магпитсметр импульсно о мапНтного поля для измерений мгновенных значений напряженности в соленоидах без сердечника, содержащий СВ "1-генератор, феррорезонацсный датчцк, детектор, усилитель и индикаторный блок, О 1,ипаощийся тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения рабочего обьсма соленоида, оц снабжен вторым фсррорсзонаис 1 ым датчиком, калибра О 11;ыт 1, соединенным с отдельным генераторам, а фсррптовая головка первого датчика расположс 1 а Вне соленоида.236642 2. Магнн 1 гомстр по п. 1, от.ича,ощшся тем, что, с нелыо расширения пределов измерения, во втором датчике использованы фсррнты с малой и оог 1 ьшой кристаллографической аннг. Фг. Составитель В. Фетипа Тс;рсд Л К,"таов сдактор Б. Б. Федото оррскт В. Дятлов Заказ 16019 Тираж 480 Подписное ЦНИИПИ Копттета по делая изобретений и открытий прп Совете Министров СССР Москва, Цептр, пр. Серова, д. 4Типография, пр. Сапунова, 2 Г1 зотропней и антиферромагнстики, а измеритель 1 ыс ка Гшки пе 1 звого дат 1 ика секнионированы,