Устройство для измерения относительного градиента магнитного поля

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 367396 Союз Саветских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваКл. б 01 г 33/О Заявлено 18 Л 11.1970 ( 146172 И 8-10)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 23.1.1973. БюллетеньДата опубликования описания 16.111.1973 Коееитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРУДК 621.317.42(088,8) Авторыизобретени М. П. Васильев, С. М. Лужанский и И. В, Мозин Заявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯдатчик 1 У=К,1,В датчик 2 У, - К,1 вВв,Изобретение относится к устройствам для исследования с помощью датчиков Холла магнитных полей в ускорителях заряженных частиц.Относительный градиент магнитного поля 5 (величину отношения градиента к величине магнитного поля) обычно определяют путем вычисления по результатам независимых измерений величины магнитного поля и его градиента в заданном направлении. 10Известно устроиство с двумя датчиками Холла и двумя индикаторами, позволяющее измерять величины магнитного поля и его градиента, причем показания отсчитывают по р азны м индикатор ам. 15Однако при определении относительного градиента необходимо проводить независимые измерения величин магнитного поля и его градиента, что приводит к появлению дополнительной погрешности в определении относи тельного градиента. Если эти два измерения проводят в разные моменты времени, то возникает ошибка, обусловленная нестабильностью системы питания исследуемого электромагнита. 25Цель изобретения - повышение точности измерений и получение результата измерений в величинах, пропорциональных относительному градиенту магнитного поля.Это достигается тем, что выходы обоих дат чиков последовательно подключены к входу усилителя разностного сигнала, соединенного с регулируемым источником тока, питающим измерительный датчик Холла, причем в качестве измерителя разности токов в цепях питания обоих датчиков использован логометр,На фиг. 1 показана блок-схема устройства для измерения относительного градиента магнитного поля,Устройство содержит датчики 1 и 2 Холла, источник д тока, дифференциальный усилитель 4, источник 5 питания датчика 2, индикатор б.Датчики Холла жестко зафиксированы на определенном расстоянии г, друг от друга и помещены в исследуемое магнитное поле. Датчик 1 питается током 1 постоянным по величине, а ток 1 х, питающий датчик 2, регулируется так, чтобы сигналы обоих датчиков были равны по величине.Сигналы датчиков, установленных в разные по величине магнитные поля, определяются следующими выражениями: где К и К 2 - коэффициенты чувствительности датчиков;Вй и В - величины магнитного поля в точках установки датчиков.Поскольку И=И то из выражений (1) и (2) имеем 1,=1,= (3) В Если коэффициенты чувствительности используемых датчиков равны, т. е,=1, (4) к,то выражение (3) принимает вид Ф) Вй Разность токов, питающих датчики Холла,определяется как 1,=1,=1,1 В 2 или, учитывая, что градиент магнитного поля равен(7) окончательно имеемА(1, - 1,) =б где Л = =- сопз 1.1Из выражения (8) следует, что разность токов питания датчиков Холла, включенных указанным образом, пропорциональна отношению градиента магнитного поля к величине магнитного поля в точке расположения второго датчика. Однако для определения относительного градиента согласно выражению (8) достаточно измерить величину тока 1 й, так как остальные величины 1 й и т, остаются неизменными в течение всех измерений.Известные ускорители заряженных частиц с сильной фокусировкой имеют, как правило, магнитное поле с постоянной величиной градиента, поэтому неточность в определении относительного градиента из выражения (8), как(2 6величины - , а неВв данномслучае не - (В+В)2существенна, В случае необходимости эта погрешность может быть исключена путем повторного измерения величины 1 й - 1 о. после поворота пары датчиков в исследуемом поле на 180 вокруг центра второго датчика Холлы (фиг, 2).Аналогично выражению (1) сигналы датчика 1 при установке его в поле В, и В", могут быть представлены в видеУ, =К,1,В, (9)У, = К,1,В, (10)Поскольку ток питания второго датчика регулируется так, чтобы сигналы обоих датчиков были равны, тоК:в - Кз 12 Взв (1 1)(1 о) 6065 15 20 25 30 35 40 45 50 411 ри первом измерении И=Иследовательно, результат измерений согласно выражениям (4), (9) и (11) составляетВ, - В,Ь,: 1 г - 1,:1,в,При втором измерении после поворота датчиков И", И"и, следовательно, результат измерений согласно выражениям (4), (10) и (12) составляет иЬ 1- 12 - 1 й - 1 дВ,В 1(В(В"1, поэтому 1")11)12 и результаты измерений У и Л имеют разныезнаки. Взяв среднее арифметическое из выражений (13) и (14), окончательно получаем:у - Ж 1 В 1 - В 1г 2 В,Следовательно, среднее арифметическое результатов двух измерений Л и У, пропорционально отношению градиента магнитного поля между точками расположения первого датчика к величине, магнитного поля в точке расположения второго датчика.Блок-схема измерителя относительного градиента магнитного поля показана на фиг. 1,Датчики 1 и 2 Холла установлены на общемдержателе. Датчик 1 питается стабилизированным током 1 й от источника 3 тока. Сигналы датчиков подаются на вход дифференциального усилителя 4, который управляет источником 5 питания датчика 2. Схема настраивается так, чтобы автоматически поддерживалось равенство сигналов К, и У,Индикатор б измеряет либо величину тока 1 либо разность токов 1 - 1 ь Во втором случае вкачестве индикатора может быть использованлогометр со шкалой, проградуированной непосредственно в величинах относительногоградиента магнитного поля (О 1 о/см),При использовании датчиков Холла с раз/Кличной чувствительностью- 1),в Ииффе.к.ренциальном усилителе может быть предусмотрена раздельная регулировка коэффициента передачи по входам, настраиваемая так,чтобы произведение коэффициента передачина коэффициент чувствительности соответствующего датчика было одинаковым для обоихвходов усилителя,Предмет изобретенияУстройство для измерения относительного градиента магнитного поля, содержащее опорный и измерительный датчики Холла, закрепленные на общем держателе, источники питания и измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и получения результата измерений в величинах, пропорциональных относительному градиенту магнитного поля, выходыобоих дат367396 измерительный датчик Холла, причем в качестве измерителя разности токов в целях питания обоих датчиков использован логометр,чиков последовательно подключены к входу усилителя разностного сигнала, соединенного с регулируемым источником тока, питающим ставитель Л. УстиноваТехред Л, Грачева Редакт ковле зд.1164 Тираж 755 П елам изобретений и открытий при Совете Министр осква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 писное СССР ипография, пр. Сапунова Заказ 530/9ЦНИИПИ Комитета орректоры: Е. Талалаев и Е. Сапунов