Феррозонд

Союа Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 25 Х 1971 ( 166466 О/18-10)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 26,1.1973. Бюллетень9Дата опубликования описания 27.111.1973 М. Кл. б 01 г Комитет по авлвм иаобрвтениЯ и открыти при Совете Министров СССРУДК 621.317.421(088,8) Авторыизобретен Ю. В. Афанасьев и Д. Я, Бушу аявитель ЕРРОЗОН Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может оыть использовано для одновременного измерения трех ортогональных компонент вектора магнитной индукции в заданной точке пространства.Известные решения указанной задачи предполагают одновременно использование трех стержневых феррозондов, ориентированных вдоль соответствующих осей, либо одновременное использование двух кольцевых феррозондов.Известное устройство содержит ферромагнитный сердечник в виде кольца, изготовленный из пермалоевой ленты, поверх которого нанесена тороидальная обмотка возбуждения и две ортогонально расположенные одна относительно другой измерительные обмотки, лежащие в плоскости кольца, и позволяет одновременно измерять две ортогональные компоненты вектора магнитной индукции, которые лежат в плоскости кольца.Недостатком известного устройства является невозможность одновременного измерения трех ортогональных компонент вектора магнитного поля. Эта задача решается только благодаря применению дополнительного стержневого или кольцевого феррозонда, что снижает точность измерения.Цель изобретения - повысить точность измерения и обеспечить одновременность измерения трех компонент вектора магнитной индукции. Эта цель достигается тем, что феррозонд снабжен установленной ортогональио5 образующей цилиндра дополнительной третьей измерительной обмоткой, а ферромагнитный сердечник выполнен в виде укрепленных на корпусе двух замкнутых витковэллиптической формы, например из пермалое 10 вой проволоки, расположенных ортогональиодруг друга и под углом 45 к образующейцилиндра, причем точки пересечения витковсердечника расположены в плоскости дополнительной измерительной обмотки,15 Кроме того, для обеспечения одинаковойчувствительности по всем трем компонентамизмеряемого вектора магнитной индукцииизмерительная обмотка, плоскость которойортогональна линии, соединяющей точки ис 20 ресечения эллиптических витков сердечника,содержит в 2 раз меньше витков, чем каждая из двух других измерительных обмоток.Предлагаемый феррозонд позволяет уменьшить погрешность измерения в неоднородных25 магнитных полях за счет уменьшения объемаферрозонда, связанного с наличием совмещенного магнитного центра для всех трехкомпонент измеряемой индукции.На фиг. 1 изображены сердечники и обмот 30 ка возбуждения предлагаемого феррозонда;40 45 50 55 60 65 3на фиг, 2 схематически изображены измерительные обмотки предлагаемого феррозонда; на фиг, 3 приведены эквивалентные длины и число эквивалентных прямолинейных сердечников вдоль соответствующих осей феррозонда.Предлагаемый феррозонд состоит из керамической трубки 1, на которой расположены два замкнутых эллиптических ферромагнитных сердечника 2, например, из пермаллоевой проволоки. На трубке 1 расположена тороидальная обмотка 3, являющаяся обмоткой возбуждения феррозонда, Измерительные обмотки 4 и б располагаются во взаимно ортогональных плоскостях, проходящих через ось цилиндра, а обмотка б располагается в плоскости, ортогональной образующей цилиндра, С выходных клемм этих обмоток снимаются э. д. с., пропорциональные измеряемым компонентам магнитной индукции внешнего поля. Феррозонд помещается во внешнее магнитное поле и от генератора в тороидальную обмотку д подается переменный ток возбуждения. Под действием компонент вектора внешней магнитной индукции в измерительных обмотках феррозонда 4, б и б наводятся э.д.с, второй гармоники частоты возбуждения, Эти сигналы усиливаются, детектируются и измеряются с помощью трех измерительных приборов,Для обеспечения одинаковой чувствительности предлагаемого феррозонда по всем трем компонентам измеряемого вектора магнитной индукции, измерительная обмотка, плоскость витков которой ортогональна линии, соединяющей точки пересечения витков сердечника, содержит в 2 раз меньше витков, чем каждая из двух других измерительных обмоток,Это объясняется следующим образом.Показанное на фиг. 1 расположение двух замкнутых эллиптических витков 2 по отношению к измерительным обмоткам 4, б и б обеспечивает одинаковую намагниченность сердечника по всем трем составляющим вектора магнитной индукции. Проекции намагниченности сердечника 2 на оси (нормали к плоскости витков) соответствующих измерительных обмоток представлены на фиг. 3. Два эллипса сердечника проектируются на плоскость витков обмотки Впроходящую через координатные оси Х и У, как две совмещенные окружности единичного диаметра (фиг. 3, а), соответствующего диаметру трубки 1. Эти окружности, в свою очередь, проектируются на ось обмотки В, в виде четырех эквивалентных прямолинейных сердечников длиной, равной диаметру трубки. На фиг. З,б показаны проекции двух эллипсов сердечника 2 на плоскость витков обмотки В на ось которой также проектируются четыре эквивалентных прямолинейных сердечника единичной длины. На плоскости витков обмотки В,. 5 10 15 20 25 30 35 4проекции эллипсов сердечника 2 вырождаются в две пары совмещенныхпрямых (фиг. З,в), которые на оси этой обмотки также проектируются в виде четырех прямолинейных сердечников единичной длинны,Таким образом, длина и число эквивалентных сердечников, проектируемых на оси всех трех обмоток, одна и та же. Но поскольку оси обмоток Вх и В, расположены под углом 45 к плоскостям, эллипсов сердечника, а ось обмотки В совпадает с плоскостями эллипсов, одинаковая чувствительность феррозонда к каждой составляющей вектора магнитной индукции будет достигнута при условии, если число витков обмотки В и Вг будет одинаковым, а число витков обмотки В в 2 раз меньше,При совмещении вектора магнитной индукции с большой осью одного из эллипсов сердечника, другой его эллипс, лежащий в перпендикулярной плоскости по отношению к вектору магнитной индукции, намагничиваться не будет (фиг. З,г). Намагничивающийся же первый эллипс сердечника можно рассматривать в виде двух прямолинейных сердечников с эквивалентной длиной 2. Этот эллипс вырабатывает в обмотках В и В, сигнал, пропорциональный 2 2, что и должно иметь место при указанной ориентации вектора поля относительно осей обмоток (4 соз 45=2 12). Таким образом, предлагаемый феррозондимеет одинаковые круговые диаграммы направленности в соответствующих трех плоскостях. Предмет изобретения 1, Феррозонд, содержащий цилиндрический керамический корпус, замкнутый ферромагнитный сердечник, обмотку возбуждения и измерительные обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения одновременности измерения трех компонент вектора магнитной индукции, он снабжен установленной ортогонально образующей цилиндра дполнительной третьей измерительной обмоткой, а ферромагнитный сердечник выполнен в виде укрепленных на корпусе двух замкнутых витков эллиптической формы, расположенных ортогонально относительно друг друга и под углом 45 к образующей цилиндра, причем точки пересечения витков сердечника расположены в плоскости дополнительной измерительной обмотки. 2, Феррозонд по п, 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения одинаковой чувствительности по всем трем компонентам измеряемого вектора магнитной индукции, измерительная обмотка, плоскость которой ортогональна линии, соединяющей точки пересечения эллиптических витков сердечника, содержит в 2 раз меньше витков, чем каждая из двух других измерительных обмоток,Типография, пр. Сапунова,Заказ 621/16ЦНИИПИ Комите Ш Изд, 0 о 182по делам изобретени Москва, Ж-З 5, Р 8 Тираж 755 Подписное и открытий при Совете Министров СССР шская наб., д. 4/5