Устройство для измерения напряженности магнитного поля

ОПИС ИЗОБРЕ Союз Севетскик Социапистическик Республикк лвтОРСКО Кл.2 6 01 Р 33 Государственный комите Совета Министров СССР621.317.42по делам изобретений и открытий(71) Заявите ОЙСТВО ДЛ МА(61) Дополнительное к а (22) Заявлено 09.06,75 (2с присоединением за (23) Приоритет Опубликовано 15.04,77. Б Дата опубликования опи Йзобретение относится к области магнит. ных измерений.Известно устройство для измерения напряженности магнитного поля с помощью катушек поля и регистрирующего прибора. Для измерения напряженности магнитного поля на поверхности ферромагнитных образцов применяются катушки с двойной обмоткой, которые подключаются к регистрирующему прибору МОднако известное устройство имеет недостаточно высокую точность измерений.С целью повышения точности измерений в предлагаемое устройство для измерения величины напряженности магнитного поля, содержащем измерительную катушку с двумя рядами проводов, включенных встречно и расположенных параллельно один к другому на фиксированном расстоянии, регистрирующий прибор, подключенный к измерительной катушке, намагничивающую катушку, ряды измерительной катушки наматываются проводом одинаковой длины и располагаются на одинаковом расстоянии один от другого в направлении измеряемого изменения величины векторного магнитного потенциала, а провод каждого ряда проводов располагается в точках пространства, где векторый магнитный потенциал имеет одинаковую величину и направлен вдоль провода ряда,Все тела под влиянием магнитных полей на.ходятся в некотором состоянии (электротоническом). Любое изменение магнитного состояния пространства приводит к изменению со стояния тел, расположенных в этих же точках пространства.В качестве тела, изменяющего свое состояние под действием магнитного поля, берется контур из проводникового материала, В ре- О зультате изменения величины магнитного поляв точках пространства, где расположен провод контура, изменяется состояние этого провода, которое можно измерить по количеству электричества, протекающего в проволочном 5 контуре,При расположении проволочного контура впостоянном магнитном поле все элементарные частички контура находятся в некотором энергетическом состоянии, которое соответст- О вует магнитному энергетическому состояниюв тех точках пространства, где расположен провод контура. Магнитное энергетическое состояние в каждой точке пространства можно характеризовать некоторой потенциальной 5 функцией р т. е. магнитным потенциалом.Предположим, что в каждой точке пространства, где расположен провод контура, магнитный потенциал имеет одну и ту же величину. При изменении величины магнитного по- О тенциала либо путем перемещения проволоч 554 б 13ного контура в пространство с другой величиной магнитного потенциала, либо изменением величины магнитного потенциала в точках расположения неподвижного контура за счет источника магнитного поля в проводе контура протекает определенное количество электричества Я, пропорциональное разности энергетических состояний в точках пространства, где расположен провод контура, т. е, разности магнитных потенциаловЯ =1 (м Е - м О (1) где К - коэффициент пропорциональности;рм,Е - м,Е - разность магнитных потенциалов в точках расположения провода контура.При условии, если считать магнитный потенциал равным нулю, когда поблизости от рассматриваемой точки нет источников магнитного поля, тогда при изменении магнитно- ного потенциала от нуля до определенной величины мЛ она может быть определена по уравнению(2) при этом количество электричества пропорционально суммарному магнитному потенциалу по всей длине провода контура. Для определения магнитного потенциала в определенной точке пространства, окружающего источник магнитного поля, необходимо количество электричества разделить на длину проводника 1,Я С;,яу Ом Ь(3) В потенциальном магнитном поле напряженность магнитного поля Н равна градиенту магнитного потенциалаЙ=- дгас 1 , (4)Если измерять изменение магнитного потенциала в одном направлении, например направлении х, то уравнение (4) можно записать в следующией формеО 1 м (5)дх где х - единичный вектор в направлении измерения.На основании уравнения (5) величина напряженности определяется приблизительно следующим равенствомО-Ь =С ф (6)Ьх 1. Ьх где 9 м = 9 м, 9 м,Лх - расстояние между точками измерения величины магнитного потенциала.65 Изменение величины магнитного потенциала с измерением расстояния на Лх можно измерить с помощью двух рядов проводников,включенных встречно, которые подключены кбаллистическому гальванометру.На чертеже дана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.5 Устройство состоит из измерительной катушки 1 с двумя рядами проводов, включенных встречно. Ряды выполнены проводом одинаковой длины и расположены на фиксированном расстоянии один от другого. Измеритель 10 ная катушка расположена таким образом, чтолиния, соединяющая эти ряды, направляетсяпо направлению измеряемого вектора напряженности магнитного поля, а сам провод каждого ряда располагается в точках равного15 магнитного потенциала, Измерительная катушка, в цепи которой включены регулируемый резистор 2 и шунтирующий ключ 3, подключена к регистрирующему прибору 4. Катушка 5 намагничивания является источником20 магнитного поля и подключена к источникупостоянного электрического напряжения через переключатель б. В цепи катушки 5 включен резистор 7 для регулирования в ней величины постоянного тока, который контролиру 25 ется амперметром 8,Процесс измерения с помощью устройствазаключается в следующем.Фиксированную величину тока устанавливают в катушке 5 намагничивания. Если ис 30 точником магнитного поля служит постоянныймагнит, то располагают его внутри измерительной катушки 1,Величину тока коммутируют переключателем б от нуля до установившегося значения,35 либо убирают постояннный магнит из измерительной катушки в область пространства, гдене сказывается его влияние на катушку.Во время изменения магнитного поля производят отсчет показаний регистрирующего при 40 бора, по которым определяют величину на.пряженности магнитного поля,Таким образом, благодаря новой конструкции измерительной катушки в предлагаемомустройстве повышается точность измерений.45 Напряженность магнитного поля определяется по измерению магнитного потенциала визмеряемом направлении, следовательно, направление, в котором измеряется вектор напряженности, определяется линией, соединя 50 ющей ряды проводов.Провод каждого ряда расположен в точкахравного магнитного потенциала. Без этогоусловия невозможно точно измерить величинумагнитного потенциала в точках расположе 55 ния проводов каждого ряда, а следовательно,невозможно точно измерить величину напряженности магнитного поля. В предлагаемойизмерительной катушке точно определено расположение провода рядов относительно источ 60 ника магнитного поля.Формула изобретенияУстройство для измерения напряженностимагнитного поля, содержащее измерительную катушку с двумя рядами проводов, включенЗаказ 785/17 Изд.355 ЦНИИПИ Государственног по делам из 113035, Москва, ЖТираж 1106комитета Совета Министрретений и открытий5, Раушская наб., д. 4/5 ПодпнсноСССР ова, 2 Типография, пр. ных встречно и расположенных параллельно друг другу на фиксированном расстоянии, регистрирующий прибор, подключенный к измерительной катушке, намагничивающую обмотку, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, ряды измерительной катушки наматываются проводом одинаковой длины и располагаются на одинаковом расстоянии один от другого в направлении измеряемого изменения величины векторного магнитного потенциала, а провод каждого ряда располагается в точках пространства, где векторный магнитный потенциал имеет одинаковую величину и направлен вдоль 5 провода ряда.Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:1. И. И. Кифер Испытания ферромагнитных материалов, Москва, 1969 г., стр. 95 - 97.10 Прототип.