Нутационный измеритель для определения постоянных проводниковых мер магнитной индукции

ОП САН ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советсних Социалистицесних Рвслублин(51) М. Кл. с присоединением заявки-6 О 1 К 33/08 Государственный комитет СССР по делам нзобретеннй н открытнй(54) НУТАЦИОННЫЛ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛЯ ОПРЕДЕЛНИЯ ПОСТОЯННЫХ ПРОВОДНИКОВЫХ МЕР МАГНИТНОЛ ИНДУКЦИИИзобретение относится к области измерения постоянных магнитных полей методом, нутации суммарного вектора намагниченности в проточной жидкости, в частности оно может быть использовано для метрологической аттестации проводниковых мер магнитной индукции, измерения создаваемой проводниковыми катушками индукции слабого магнитного поля в условиях помех от внешних источников постоянных и медленно-меняющихся магнитных полей, для изучения влияния ферромагнитных экранов на параметры проводниковых катушек.Известен широкодиапазонныд протонный тесламетр для измерения индукции магнйтного поля, содержащий поляризующий объем, размещенный в измерительном- зонде, 1 измерительную катушку нутации, соединительную трубку с текущей жидкостью, генераторы высокой частоты, анализатор сигнала ядерного ма гнитного резонанса (ЯМР) 1 .Основным недостатком этого тесламетра является низкая точность измерений "ийдук- " ции слабых магнитных полей в проводниковых мерах из-за применения поляризации"про"- точной жидкости измеряемым магнитйым полем. Наиболее близким к данному изобретению техническим решением является установка для измерения" нйдук 11 ии "магнитного поля нутационньм"методом, содержащая по- ляризующий объем, магнит поляризатора, иамерительную катушку нутации, соединительную трубку с текущей жидкостью, генератор высокой частоты, анализатор сигнала ЯМР 2.В этой установке на измерительную катушку нутации "действует паразитное магнитное поле, вызванное поЛем рассеивания поляризатора, анализатора, магнитным полем Земли и других технических объектов, что резко увеличивает Йогрешность измерения магнитной индукции, создаваемой проводниковой мерой, которая по абсолютной величине может достигать значений, равных величине паразитного магнитногр поля в рабочем пространстве меры, Исключить влияние паразитного магнитного поля на результат определения постоянных проводниковых мер не представляетСя возможным;так как в установке используется одночастотное осциллирующее магнитное поле; создаваемое высокоч астотньтМ"гейер втором.Целью изобретения является повышение661451 3точности определения постоянных проводниковых мер магнитной индукции,Эта цель достигается тем, что в устройстве, содержащем поляризующий объем, связанный с источником поляризующего магнит 5ного поля, и через соединительную трубкус текушей жидкостью, с анализатором сигнала ядерного магнитного резонанса, генератор высокой частоты, а также измерительную катушку нутации, расположенную вокруг соединительной трубки с текущей жидкостью, введены последовательно соединенные генератор низкой частоты, фильтр низких частот и высокочастотный тройник, выход которого подключен к измерительнойкатушке нутации, а также фильтр высокихчастот, вход которого подключен к выходугенератора высокой частоты, а выход - ковторому входу высокочастотного тройника.Функциональная схема нутационного измерителя приведена на чертеже.Измеритель содержит поляризующий объ ем 1, источник поляризующего магнитногополя 2, измерительную катушку нутации 3,соединительную трубку с текущей жидкостью 4, анализатор сигнала ядерного магнитного резонанса 5, генератор высокой частоты 6, фильтр высоких частот 7, высокочастотный тройник 8, генератор низкой частоты 9, фильтр низких частот О,Нутационный измеритель работает следующим образом,Предварительно поляризованная жидкость в поляризующем объеме 1 источником поляризующего магнитного поля 2 посоединительной трубке 4 поступает через из-мерительную катушку нутации 3 в анализатор ЯМР 5. На поляризованную жидкостьв месте расположения измерительной катушки нутации 3 одновременно действуют паразитное магнитное поле; поле, создаваемоепроводниковой мерой магнитной индукции(на чертеже не указана), двухчастотное осциллируюгцее магнитное поле, создаваемое 4 Огенератором низкой частоты 9, и генератором высокой частоты 6. Для развязки частотэтих генераторов их подсоединение к высокочастотному тройнику 8, выход которого подсоединен к измерительной катушке нутации,осуществляется через фильтр низких частот 4510 и фильтр высоких частот 7. ри соблюдении резонансных условий,когда ь, = у В (а - частота ЭДС генератора высокой частоты, "р - гиромагнитное отношение протона, В - модуль50 :суммарного вектора магнитной индукции в месте нахождения измерительной катушки нутации), происходит нутация суммарного вектора ядерной намагниченности, Она наблюдается по изменению амплитуды сигнала ЯМР на выходе анализатора 5. 55Так как нутационный измеритель реагирует на модуль суммарного вектора магнитной индукции, действующего на измерительную катушку нутации, то при измерении индукции магнитного поля, создаваемой мерой, наблюдается дополнительная погрешность измерения за счет паразитного магнитного поля.Для исключения этой погрешности в нутационном измерителе предусмотрено два одновременно действующих осциллирующих магнитных поля, создаваемыХ генераторами низкой и высокой частоты.При определении истинного значения магнитной индукции, создаваемой мерой, частоту генератора низкой частоты 9 устанавливают равной центру резонансной линии нутационного сигнала от паразитного магнитного поля. Затем включают ток питания проводниковой меры индукции магнитного поля и устанавливают требуемое его значение . Меняя частоту генератора высокой частоты 6, измеряют модули суммарных значений векторов магнитной индукции В и В; действующих на измерительную катушку нутации соответственно при плюсовом и минусовом направлении тока питания меры.Контроль и определение индукции паразитного магнитного поля В производят при этом в процессе измерения составляющих В и В посредством генератора низкой частоты, кратковременно включая ток питания меры.Истинное значение создаваемой проводниковой мерой индукции магнитного поля Вч определяют из выражения В этом случае значение постояннои проводниковой меры, магнитной индукции равно В/1.Применение двухчастотного осциллирующего поля минимизирует время измерения составляющих выражения (1), позволяет исключить влияние индукции паразитного магнитного поля и ее нестабильности и свести погрешность определения магнитной индукции, создаваемой мерой, к минимальному ее значению, определяемому возможностями нутационного метода измерений. Погрешность определения постоянных проводниковых мер при этом снижается на несколько порядков. Это обеспечено введением в нутационный измеритель соответствующим образом включенных новых элементов: генератора низкой частоты, фильтров низких и высоких частот и высокочастотного тройника.Абсолютное значение погрешности измерения создаваемых проводниковыми мерами полей с индукцией (10 в 5)10 4 Т известными нутационными тесламетрами в зависимости от условий измерения и параметров источника поляризуюшего магнитного поля лежит в пределах (0,2 - 3) 10 4 Т. При использовании предлагаемого измерителя погрешность определения индукции магнитного поля, создаваемого проводниковой мерой, не зависит от величины магнитной индукции661455паразитного поля, имеет минимальное значение, которое определялось аппаратуриой погрешностью прибора и в наихудшем случае при измерении полей с индукцией 110 не превышает 0,1/о. Погрешность опреде ления постоянных проводниковых мер при этом снижена на порядок.Формула изобретенияНутационный измеритель для определения постоянных проводниковых мер магнитной индукции, содержащий поляризующий объем, связанный с источником поляризующего магнитного поля, и через соединитель-.ную трубку с текущей жидкостью, с анализатором сигнала ядерного магнитного резонанса, генератор высокой частоты, а также измерительную катушку нутации, распо 16ложеннуювбкруг соедйнйтельной трубки с текущей жидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения постоянных проводниковых мер магнитной индукции, в него введены последовательно соединенные, генератор "низкой частоты, фильтр низких частот и высокочастотный тройник, выход которого подключен к измерительной катушке нутации, а также фильтр высоких частот, вход которого подключен к выходу генератора высокой частоты, а выход - ко второму входу высокочастотного тройника.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Измерительная техника, 1975, Мо 10,с. 76. 2. Измерительная техника, 1973, Мо 11,с. 81.Назарова дактор М. Трофимоваказ 2455/46ЦНИИпо113035,филиал П П СоставитеТехред О. ЛТираж 1089Государственнелам изобретесква, Ж - 35,Патент, г. У ль Е. Данилинауго вая КорректорПодписноеого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5жгород, ул. Проектная