Способ измерения неоднородности индукции постоянного магнитного поля

,ЯО 12247 вф С 01 К 33/02 рсррл Ф, р ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е колеб й измеряют амплитуду тока и амплитуду выанических колебаний возбуждающег нужденных ме системы пров фаз между пе дающего тока ческими коле ников, о зна дников, а также сдвигвой гармоникой возбуж-и вынужденными механианиями системы проводе неоднородности судяту сдвигу фаз, а абсоие неоднородности опретношения по указанно лютное значе деляют из со кк В где аВ 3 к -Ьк, В, и 8 значение магнитной инд щадке шириной 2 4. вдол К -го проводников соотв- среднее укции на плоь -го и тственно,Г= де п, оэффициент затухания,иклическая частота возб дающего т амплитуда ционарных мы провод амплитуда ных стай систеынуждолеб ков;ервой армоник о тока; збужда ина пр однико ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(46) 15.04.86, Бюл.14. (71) Объединенный институт ядерных исследований(56) С.СегшаЫ Мцс 1 еаг 1 пзггпшепгз апд МегЬодз 7 о 1. 21 (1963), рр.17-46Авторское свидетельство СССР855565, кл, С 01 К 33/02, 1979, (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ ИНДУКЦИИ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ, включающий размещение в исследуемом магнитном поле системы изпараллельных друг другу жестко соединенных прямолинейных проводников, имеющей одну степень свободы в направлении, перпендикулярном к направлению натяжения проводников, возбуждение вынужденных механических колебаний системы проводников относительно положения ее устойчивого равновесия путем пропускания через каждую соседнюю пару проводников возбуждающих токов в виде периодической последовательности однополярных импульсов, при этом токи в проводниках пары противоположно направлены и равны, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в установившемся ремасса системы проводников;циклическая частота свободных механических колебаний;1 1224Изобретение относится к магнитнымизмерениям и может быть использованодля исследования постоянных магнитных полей большой протяженности, используемых, в частности, в электро,5физической аппаратуре.Цель изобретения - повышение точности, измерений неоднородности магнитного поля,На фиг, 1 изображена система проводников, расположенных в магнитномполе (проводники параллельны оси У,которая перпендикулярна плоскостичертежа), на фиг.2 - пример реализации способа,Система проводников 1 - оболочка,обеспечивающая жесткость" проводникам 4 - з, К -и жесткую связьмежду ними. Х и Е - координатные оси,В - вектор магнитной индукции, Б -расстояние между соседними проводниками, генератор 2 однополярных импульсов, измеритель 3 параметров импульсов, фазометр 4, датчик 5 перемещения.Способ осуществляют следующим образом.Систему проводников 1 помещают висследуемое магнитное поле. Показанное, например, на фиг. 1 и 2 размещение системы проводников 1 позволяетЗОизмерять неоднородность вертикальнойпараллельной оси Е) компоненты магнитной индукции поля, имеющего большую протяженность по оси У.Конструкция, обеспечивающая системе проводников возможность занимать 35необходимое положение в исследуемомполе, должна обеспечить системе проводников одну степень свободы (в данном примере вдоль оси Х) и одно четковыраженное положение устойчивогоравновесия. Через пару соседних проводников системы например и К )пропускают возбуждающие токи в видепериодической последовательности однополярных импульсов,при этом токив проводниках пары противоположнонаправлены и равны. Регулируя амплитуду возбуждающего тока, добиваютсяустановления вынужденных механических колебаний системы проводников самплитудой, существенно превышающейамплитуду "шумовых" колебаний указанной системы, вызванных внешнимимеханическими воздействиями (вибрациями, сотрясениями и пр,).55В стационарном режиме вынужденныхмеханических колебаний системы проводников, возбужденных вследствие си 155 2лового действия неоднородного магнитного поля на указанную пару проводников с токами, измеряют фазу и амплитуду возбуждающего тока, фазу и амплитуду механических колебаний системы проводников.Используя полученные при измерении з.начения указанных параметров, определяют абсолютное значение неоднород:ности магнитной индукции ЬВ на интервале Я между проводникамии К ЬВ =СА, (1,где ЬВ= В-Ь, Ви б - среднее значение магнитной индукции на площадке шириной 2 А вдоль-го и К -го проводников соответственно.гггде т, - масса системы проводников;3, - циклическая частота свободных механических колебаний;- коэффициент затухания;- циклическая частота возбуждающего тока;А, - амплитуда вынужденных стационарных колебаний системыпроводников,1 - амплитуда первой гармоникиЬзвозбуждающего тока;. - длина проводников.Знак неоднородности определяют исходя из следующих предпосылок. Сдвиг фаз между первой гармоникой возбуждающего тока и вынужденными механическими колебаниями системыпроводников зависит от знака неоднородности: в зависимости от знака неоднородности указанный сдвиг фаз может принимать значения У или У+И . В частности, при Я =иЭ стремится к -/2 и, соответственно, сдвиг фаэ принимает значение -1 Г/2 или +3/2 в зависимости от знака неоднородности, В конкретном устройстве, реализующем предлагаемый способ, путем соответствующего выбора на" правления возбуждающего тока, соответствующей фазировки выходного напряжения датчика перемещения и пр. всегда можно осуществить привязку". Например, отрицательному значению Лд будет соответствовать сдвиг фаз -1 Г/2, а положительному +М/2. В общем случае фаза вынужденных колебаний У принимает значение от О до - 7 в зависимости от частоты возбуждения. Затем пропускают возбуждаеций ток)через другую пару проводников и,повторяя перечисленные выше операции, находят значение и знак неоднородности на интервале между проводниками выбранной пары.Покажем справедливость соотношения (1). Пусть система проводников1 помещена в магнитное поле с вертикальной компонентой магнитной индукции В (Фиг,1), При пропускании черезпару проводников, например, ) и кодинаковых по величине противоположно направленных токов на систему проводников 1 в направлении оси Х будетдействовать равнодействующая сила,равная Р. -Р где Р. и Р - соответ.) К ф,) кственно силы, действующие на проводники 1 и К , при этом в однородномполе равнодействующая сила равнанулю, а в неоднородном - отличаетсяот нуля и направлена в сторону больших значений индукцииЕсли через указанную пару пропускают периодические токи, равнодействующая сила будет периодическойФункцией времени, под ее действиемсистема проводников 1 совершает вынужденные колебания с амплитудой АПримем для определенности и упрощения расчетов, что однополярныеимпульсы возбуждающего тока являются прямоугольными с амплитудой 1,при этом длительность импульса составляет половину периода частотыповторения, С той же целью будемсчитать, что=о-., В этом случаеР =-П/2,Пусть система проводников 1 находится в положении устойчивого равновесия. На элемент длины ЬЕ проводника ) стоком 1 действует сила дГ. =т Ь(Х,У )ЬЕгде Х; и У - координаты элемента Яов положении устойчивого равновесия. Кроме того, заметим, что 4 .= 4 У При колебании системы проводников 1 элемент дЕ совершает перемещение вдоль оси Х в окрестности У. на расстояние + " причем за время действия импульса 1 происходит переход системы проводников 1 из одного ее 55 4крайнего положения в другое (так какМ =-/2), Игновенное значение силыизменяется в соответствии с изменением магнитной индукции по оси Х,среднее значение силы за время действия импульса тока (те. за половину периода) определим как дс 3 г.:ь(х,ч,)дхде."-д, Среднее значение силы, действующей на весь проводник й за тот же интервал времени определим как,)ср А 2 А е ь (, ч)дк с 3 ц .Ао т.е, 6 представляет собой среднее значение магнитной индукции на площадке шириной 2 М вдоль ) -го проводника.Заметим, что при прямоугольномимпульсе тока импульс силы также является прямоугольным, его амплитударавна приведенному выше среднемузначению Р.Аналогичйо, на проводник К действует силае=г веАмплитуда ппервой гармоники вынуждающей силы, действующей на системупроводников 1,с:(ь. - в)1 е,где 1 - амплитуда первой гармоникиЗака Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. 11 роектная, 4 948/46Тираж 728ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Раушс Подписноомитета СССРоткрытийкая наб., д. 4/5