Устройство для создания однородного магнитного поля

и 1,748325 Союз СоветсннхСоцналнстнчесннхРеспублик ОП ИГРАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, свид-в 1)М, Кл. Ь 01 М 27(22) Заявлено 06.01.78 (21) 25662с присоединением заявки1 Ъсударстевиный иамитет СССР о делам ,изабрвтеиий и открытий:1;".1 Яе,а утиссследЫЙ ельцоееЙЯВ 51 анеуийЯрду Азербайджанское отд ститута геофизичеение Всесоюзногих методов разве и,химии им. М. 71) Заявит беко инсти ОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОДНОРОДН МАГНИТНОГО ПОЛЯ(54) тями ми. Онсндикулярй а явл е дно секци тояшуют соем, с ст х .характер тно ысокиммы. Таи иной е вст Изобретение относится к импульснымЯМР-релаксометраь 1 для изучения .ядерно-магнитньм свойств горных пород, аименно к системе катушек, создающихвнутри цилиндрического обьема однородное магнитное поле,Известны применяемые в ЯМР-релакс ъметрах системы катушек 11, создающиеоднородное магнитное поле. В большинстве случаев для этой цели используютсякатушки соленоидального типа, снабженные кольцами Гельмгольца, В этих системах однородное поле создается вдольоси сиьЫетрии катушек,Недостатком таких устройств являетсято, что они не могут быть эффективноприменены для создания однородного поляв обьеме кругового цилиндра, перпендикулярного к его оси, так как это неоправдано ни с энергетической, ни с конструктивной точек зрения.Наиболее близким техническим решеиием явдяется устройство 2 ддя создееиут лтиууоу о мдгнитного поля. СОстОяшее из нескольких секций с различной плотностью намотки, выполненных в виде проводников, расположенных вдоль образующих кругового цилиндра и распределенных в сечении внутри кольцевого сектора определенного угла.В устройстве обмотка разбивается. на две секции с одинаковыми плотнос ампервитков и с зазором между ни создает поле, направленное перпе но к оси цилиндра. Недостатком данного устр ется то, что оно в принципе, создать поля высокой степен ти, так как при принятой сис в поле, создаваемом катушко из двух секций, всегда прису ставляющие поля, для которь снижение напряженности поля порционально четвертой и боп степеням расстояния от оси ие составляющие вносят в той и ере искажения в характер поля.(2) 45 50 55 3 , 7483Целью изобретения является создание магнитного поля заданной степени однородности в системе с цилиндрической симметрией перпендикулярно к оси систеЦель достигается тем, что в предлагаемом устройстве для создания однородного поля число секций выбрано равным половине числа исключаемых гармоник, дополненной до ближайшего целого, а углы, в пределах которых распределены обмотки секций, и плотности их намотки связаны следующими соотношениями;1 1 Ып 50:0М15,Е 1 рофкмд,=оь.Яи1 р(21(,с 1)д:0где т, - отношение плотности витков в1 -й и первой секциях;1, и и - соответственно номер и числосекций;К- число исключаемых гармоник;К - номер исключаемых гармоник;Д, - углы, в которых распределена 25каждая из секций.На чертеже представлено поперечное сечение обмотки катушки, витки которой проложены,по образующим кругового цилиндра, а в поперечном сечении распреде лены внутри определенного угла.Характер магнитного поля, создаваемсго устройством типа изображенного на чертеже, описывается выражением в виде ряда разложения по степеням отношения расстояния Я данной точки внутри цилиндра от его оси к радиусу К цилиндрической йоверхности, по которой расположена обмотка. где 3 - ток;р - общее количество секций;- номер секции ( 1, =1 О );9/ - плотность витков ъ -й секции;Д - угол, в котором распределена-я секция;К - номер гармоники (составляющейполя);К=О, 1,2,- угловая координата точки внутри цилиндра.Первый член в выражении (1) (соот ветствующий К=О) определяет составляющую поля, не изменяющуюся с расстоянием от оси симметрии, т,е. составляюшую,определяющую однородное поле. Чтобы по 25 фле было совершено однородное 1 необходимо обратить в нуль остальные члены ряда (1). Осуществление этого потребует исключительно сложной системы катушек, что нецелесообразно, твк как практически бывае. достаточно ис ключить ряд первых гармоник, число которых определяется заданной допустимой степенью неоднородности магнитного поля. Параметры обмотки - число секций, плотность витков, и угол, заключа юший секцию, которые необходимо установить, чтобы обеспечить исключение гармоник определенных номеров, можно опре;- делить решая систему уравнений, составленную путем приравнивания к нулю коэффициентов членов ряда ( 1), характеризующих исключаемые гармоники.Для того, чтобы исключить какое-либо число ( К ) гармоник, необходимо испольэовать в общем случае такое же число секций и с разными углами, но с одинаковой плотностью витков, Если число искпючаемых гармоник К нечетное, то число требуемых для этого секций может быть взято меньшим, равным половине числа исключаемых гармоник, дополненной до,. ближайшего целого числа (О =12 Т При этом плотности витков в секцияхдолжны отличаться друг от друга.Например, выполнив. обмотку в виде двух секций с разными плотностями тока, можно исключить гармоники поля, .характеризующиеся 2-й, 4-й и 6-й степенями зависимости напряженности от расстояния. Углы (У, и Д, в которых заключены секции, и соотношение плотности веков основной первой и второй секции(=6) определяются для этого случая путем решения следующей системы уравнений; Из решения системы уравнений следуетчто б =72, 1=36, Й =0,62. Конструктивно предлагаемое устройство может быть выполнено в виде нескольких седлообразных катушек, наложенных одна на другую. Углы, в пределах которых распределейы витки седлообразных катушек, и число витков каждой из них опрь. деляются укаэанными выше условиями, Секции могут быть укреплены на каркасе из немагнитного непроводящего материала или выполнены в виде бескаркасной обмотки.Необходимая плотность витков секций достигается соответствующим подбором748зп(г виткоЯХр и чи ошение плотност -й и первой секц оответственно ном бр ет е ния гармони ула армоник ределе на иэ ние при эксп М 1514448 блик. 1972 ыбор парамет однородное м о, 1962, % ГНИТНОЕ по Юсиною (Ь дписн аказ 4231/33 ЦНИИ числа ВиткОВ и диаметра прОВОдов с учетом угла, в котором распределена обмотка. Представляется возможным выполнить все секции с равной плотностью витков, а условие необходимого соотношения плотности витков различных секций скомпенсировать соответствующим изменением тока в обмотках секций.Предложенное устройство обеспечивает возможность создания магнитного поля 10 заданной степени однородности, что существенно повысит точность измерения или регулирования в соответствующих устройствах. Устройство для создания однородного магнитного поля, состоящее из нескольких .20 секций с различной плотностью намотки, выполненных в виде проводников, расположенных влоль образующих кругового цилиндра и распредвпенных в сечении внутри кольцевого сектора, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью создания магнитного поля заданной степени одно 325 6 родности, число секций выбрано равным половине числа исключаемых гармоник, дополненной до ближайшего целого, а уг в пределах которых распределены обмотк секций, и плотности их намотки связаны следующими соотношениями: о Е Ф.Ян Лд,:О секций;К - число исключаемых- номер исключаемыхСР - углы, в которых ракаждая иэ секций.Источники информациинятые во внима1. Патент фРГ21 СЗ 1/02, опу2, Фикс И, Г. Вки, образующейе, "Электричеств