Устройство для измерения индукции магнитного поля

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскнкСоцналнстнческнкРеслублнк(51)М. Кл. 6 01 В 33/08 3 Ъвударстаеней квмнтет СССР ав делам нэввретеннй н вткрмтнй(72) Авторы изобретения Н, М, Мельников и А И. Жерновой Ленинградский ордена Октябрьской революции н ордена Трудового.Красного Знамени технологический институт нм, Ленсовета(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано дляизмерения магнитной индукции неоднородныхи однородных постоянных полей методом ЯМРв шикором диапазоне,Известны устройства для измерения магнитной индукции, постоянных полей, состоящиеиз поляризатора, анализатора, катушки нутации, трубопровода с проточной жидкостью,электронного блока, частотомера (11.Однако влияние сильных магнитных полейполяризатора и анализатора на измеряемоеПоле вносит существенную погрешность в измерения магнитной индукции. Вследствие этого ограничивается применение устройства наоснове эффекта нутации. Кроме того, применение проточной жидкости (движущегося образца) катушки нутации, шнрокодиапазонногогенератора усложняет конструкцию устройства.Известно также устройство, основанное наметоде ядерного магнитного резонансногопоглощения, состоящее из преобразователяЯМР, измерительного устройства (напрнмервключающего генератор низкой частоты, гене. ратор высокой частоты, усилитель высокойчастоты, демодулятор, усилитель низкой частоты, осциллограф), частотомера. Это устройствоиспользуется для измерения магнитной индукции от 0,01 Тл и выше в однородных посто.5 янных полях, Погрешность измерення -0 01% 2.Однако известное устройство не позволяетизмерять магнитную индукцию в слабых постоянных полях (до 0,01 Тл), не применимо1 О в неоднородных постоянных полях, которыеявляются наиболее распространенными.Целью изобретения является расширениедиапазона,Поставленная цель достигается тем, что вустройство, для измерения индукции магнитного поля, содержащее преобразователь ЯМР,измерительный блок и цифровой частотомер,дополнительно введены плоскопараллельныепостоянные магниты, в воздушном зазоре2 Ц которых размещен преобразователь ЯМР.На чертеже показана функциональная схемаустройства, основанного на методе ядерногомагнитного резонансного поглощения.10 15 35 50 Устройство содержит плоскопараллельные постоянные магниты 1, между которыми расположен преобразователь ЯМР 2, катушки 3 модуляции, соединенные с генератором 4 низкой частоты. Катушка преобразователя ЯМР 2 вместе с переменным конденсатором образует колебательный контур генератора 5 высокой частоты, Колебательный контур через генератор 5 высокой частоты, усилитель б высокой частоты, демодулятор 7, усилитель 8 низкой частоты соединен с осциллографом 9, Кроме того, генератор 5 высокой частоты соединен с цифровым частотомером 10. Магниты 11 создают измеряемое поле. Вместо магнитов 11 может быть магнитное поле Земли, магнитное поле проводников с токами и др., поляризатор 12, трубопровод 13. Устройство работает следующим образом, Преобразователь ЯМР 2 помещается в зазор плоскопараллельных постоянных магнитов 1, т,е. в однородное магнитное поле с заранее известной величиной индукции. Преобразователь ЯМР 2 размещается в магнитном поле таким образом, чтобы высокочастотное поле, создаваемое катушкой, бьшо бы перпендикулярно направлению магнитного поля постоянных магнитов 1, При резонансе, когда часто. та генератора 5 совпадает с частотой прецессии ядер, добротность колебательного контура уменьшается вследствие поглощения энергии атомными ядрами, что приводит к уменьшению напряжения на контуре, Для периодического прохождения яерез резонанс индукция постоянного магнитного поля модулируется вблизи резонансного значения с помощью катушек 3, питающихся от генератора 4 низкой частоты. Напряжение высокой частоты, модулированное сигналом ядерного резонансного поглощения, подается на усилитель б высокой частоты, после чего на демодулятор 7, выделяющий сигнал ЯМР, который через усилитель 8 низкой частоты поступает на осциллограф 9. При подаче на пластины развертки осциллографа напряжения, синхронного напряжению источника модуляции магнитного поля, на экране непрерывно наблюдаются сигналы ЯМР. Так как за период модуляции условия резонанса повторяются дважды, то на экране видны два сигнала, симметричное расположе. ние которых относительно центра развертки свидетельствует о наступлении резонанса при нулевом значении модулирующего поля, При этом показания цифрового частотомера 10, измеряющего частоту генератора 5, соответст. вуют заранее известной магнитной индукции плоскопараллельных постояшьых магнитов 1.При воздействии измеряемого постоянного магнитного поля (на чертеже поле магнитов 11) на плоскопараллельные магниты 1, а сле. 20 25 Зо 45 довательно и на преобразователь ЯМР 2, расположенный между ними, резонансная частота изменится, а значит изменяться показания цифрового частотомера 10, Изменение показаний цифрового частотомера 10 и будут соответствовать измеряемой магнитной индукции.При использовании движущегося образца (проточной жидкости) за время пребывания жидкости в сильном магнитном поле поляризатора 12 в ней возникает неравновесная ядерная намагниченность, которая при дальнейшем течении жидкости по расположенному в слабом поле трубопроводу 13 уменьшается в результате естественной релаксации и достигает на входе преобразователя ЯМР 2 значения М, Намагниченности М пропорциональна интенсивность сигнала ЯМР А на выходе схемы,А - К М,где М - намагниченность;А - интенсивность сигнала ЯМР;К - коэффициент, который зависит отпараметров схемы и однородностиполя плоскопараллельных магнитов 1.Далее устройство работает так же как и снеподвижным образцом.Сигнал ЯМР в устройстве появляется приотсутствии измеряемого поля, это дает возможность расширить пределы измерения магнитнойиндукции и измерять магнитную индукциюпрактически от нуля.Пределы измерений устройства от 10 6до 2 Тл. Кроме того, устройство позволяетизмерять слабые (до 0,1 Тл) неоднородныепостоянные магнитные поля, которые являются наиболее распространенными и трудоизмеримыми, особенно в условиях города, лаборатории, цеха.Основная погрешность измерения с неподвижным образцом - 0,01%, с движущимся,образцом (проточной жидкостью) - 0,001%.Устройство позволяет определять направлениевектора магнитной индукции. Формула изобретения Устройство для измерения индукции магнитного поля, содержащее преобразователь ЯМР,измерительный блок и цифровой частотомер,о т л и ч а ю щ .е е с я тем, что, с цельюрасширения диапазона измерения, в него до.полнительно введены плоскопараллельные постоянные магниты, в воздушном зазоре которыхразмещен преобразователь ЯМР.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР В 527677,кл, 6 01 В 33/08, 1975.2. Спектор С. А. Измерение больших посто.янных токов. Л., "Энергия", 1978, с. 79,883819 оставитель Е. Ланилехред И. Ни тор М. Шаро дактор О. Половка сно аказ 10219/69 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, уд, Проектная, 4 Тираж 735 НИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Ра