Индукционный датчик переменного магнитного поля

союз советсиихсоциАлистичесниРЕСПУБЛИН 145 О 6 ОВ 19) 5)5 С О 1 К 3 ТЕН о СССР .1979. ПЕРЕИЕНН област исполь острое- и друства. е коэффи ционного в. полост ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпо изоб етениям и отнРытиямпРЙ Гннт сссР(54) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИКМАГНИТНОГО ПОЛЯ(57) Изобретение относитсямагнитных измерений и мовеэоваться в геофизике, прибнии, электро- и радиотехнигих отраслях народного хозЦель изобретения - повыпенциента преобразования индудатЧика при размещении его произвольной формы. Датчик содержитиэолированные плоские секции 1, спиральный изолированный проводник,электростатический экран 3 со щелью4, подложку из изоляционного материала, наружный изоляционный слой, резисторы, Преимущество предложенного датчика заключается в том что ко"зффнциент преобразования индукционного датчика практически равен 1,поскольку внешняя поверхность датчика повторяет форму полости, отведенной для его размещения. Это в зависимости от формы полости на 20807. больше, чем при выполнении секций в виде круглых спиралей и соос- рной их установкез 3 иле1450608 Одна из отдельных секций датчика,упрощенный вид которой показан нафиг. 2, имеет плоское основание (под"ложку) 5 из изоляционного материала,на которую укладьвается проводник ввиде плоской спирали 2, причем периметр наружного витка его равен с точностью, зависящей от толщины изоля"ции и толщины электростатического экрана, периметру соответствующего сечения полости, в которую помещен индукционный датчик, а последующие. витки этой спирали отстоят от него идруг от друга на расстояние толщиныизоляции по всей площади секции. Проводник 2 может укладываться с двухсторон подложки 5. Геометрическиеразмеры толщины подложки 5, сеченияпроводника 2, толщины его изоляции инаружного изоляционного слоя б секции(фиг. 2) могут выбираться с учетом.разных условий: достижения максимальной площади индукционного датчика, необходимой электрической прочности, необходимой механической прочности и т.д. При работе в условиях измеренияслабых. переменных магнитных полей, когда отсутствует возможность электрического пробоя как между отдельнымипроводниками в секции, так и между отдельными секциями, современнаятехнология позволяет выполнить прочные изолирующие .подложки и пленку для наружной изоляции толщиной, соизмеримой с высотой проводника 2, т.е,иметь толщину в десятки-сотни микрон, .Ширина проводника 2 и расстояние между соседними проводниками при укладке спирали на секции, а также толщинаизоляции 6 отдельных секций характеризуется теми же цифрами. Все это .позволяет улучшить значениекозффици"ента, а стало быть и общий коэффи"циент преобразования предлагаемогоиндукционного датчика по сравнению с прототипом. Изобретение относится к областимагнитных измерений и может использоваться в геофизике, приборострое,нии, электро- и радиотехнике и дру"гих отраслях народного хозяйстваЦелью изобретения является повышение коэффициента преобразования индукционного датчика при размещенииего в полости произвольной формы, 10Цель достигается,тем, что в индук-ционном датчике переменного магнитного воля, содержащем ряд отдельньмсекций обмотки, плоскости витков которых параллельны, проводники отдельных секций имеют противоположное направление укладки, электрически соединен.между собой и помещен в электростатический экран, каждая из указанных секций выполнена из проводкика в виде плоской спирали .на изолирующей подложке, повторяющей форму каждого сечения внутренней поверхностиполости, герпендикулярного направлению индукции измеряемого переменногомагнитного поля, по всей ее высоте,при этом форма наружного витка каждой из секций повторяет форму соответствующего сечения, высота датчикаравна высоте указанной полости, а 30секции электрическисоединены последовательно-согласно,На фиг. 1 представлен предложенный индукционный датчик; на фиг. 2 -Фупрощенный вид одной из его секций;на Фиг. 3 - электрическая схема сое"динения секций индукционного датчика.Индукционный датчик (фиг, 1) со держит изолированные плоские секции1 со.спиральным изолированным провод.ником 2 (фиг. 2), устанавливаемыепараллель 1 но друг другу и перпендикулярно к направлению измеряемой компоненты индукции переменного магнитногополя В по всей высоте Н полосхи, от"веденной для установки датчика в об, щем корпусе измерительной системы,где размещены и другие устройства,Расстояние между соседними секциями501 определяется только толщиной изоляции проводника 2. В общем "лучае форма.сечения внутренней поверхности полости в месте установки отдельнойсекции 1 (а стало быть и спиралей)может быть любой, а оси симметриидатчика (фиг. 1) - отсутствовать.Дпя устранения "антенного эффекта"секции 1 окружены электростатическим экраном 3 (фиг. 3) со щелью .4, устраняющей возникновение "эффекта короткозамкнутого витка". Электростатичес-кий .экран точно повторяет заданнуюформу внутренней поверхности полостии может создаваться, например, мето"дом вакуумного напыления на наружнуюповерхность датчика, покрытую предварительно изолирующей пленкой, прово;,дящего слоя металла толщиной в не-.сколько микрон.Э1Направление укладки проводника 2 (Фиг. 3) на каждой иэ сторон подложки 5 (по часовой стрелке или против часовой стрелки), определяющее полярность ЭДС е , наводимой в каждой секции фиг. 2 под действием переменного магнитного поля, выбирается с учетом технологичности выполнения последующей операции-соединения отдельных секций 1 таким образом, чтобы ЭДС, наводимые в них складывались последовательно,Многократное секционирование общей обмотки предлагаемого индукционного датчика способствует уменьшению ее собственной электрической ем-. кости и, как следствие, расширению частотного диапаэона измеряемых переменных магнитных полей в сторону высоких частот.Предлагаемый индукционный датчик . работает следующим образом.Проводник 2 охватывает некоторую площадь Б (индивидуальную для каждой секции), эквивалентную площади некоторого замкнутого контура. В соответствии с законом Фарадея при изменении измеряемого магнитногополя с ин дукцией В , пронизывакщего замкнутый контур, в нем наводится ЭДСаВе -ЯйсЕсли закон изменения индукции измеряемого поля во времени носит синусоидальный характер, тое, = -сдВ 8 сов сд Й,где д - круговая частота переменногомагнитного поля.Напряжение на выходе индукционного датчика (фиг. 1) в том случае,когда секции фиг. 2 включаются такимобразом, чтобы ЭДС е;, наводимые вних под действием переменного магнит"ного поля, складывались последовательно (как это показано для частного случая на фиг. 3, где их полярность показана знаками "+" ипи "-ив соответствии с направлением укладки, обозначенным стрелкой 7 над каждой из секций)4У "ш" е 50608 где ш - коэФфициент, учитывающий 5 степень шунтирования участ"ков общей обмотки предлагаемого индукционного датчикарезисторами 8 в заданном частотном диапазоне;и - число секций,Преимущества предложенного датчика заключаются в том, что коэффици 1ент- , т.е. отношение всего от 2веденного для размещения датчика обьема к объему, занимаемому предлагаемым датчиком, практически равен 1поскольку внешняя поверхность датчика повторяет Форму полости, отведенной для его размещения. Это в зависимости от формы полости на 20"80%больше, чем при выполнении секцийв вице круглых спиралей н соосной их 25 установкеФ о р м у л а и з о б р е т е н и я Индукционный датчик переменного.магнитного поля, содержащий ряд отдельных секций обмотки плоскостивитков которых параллельны, причемпроводники отдельных секций с противоположным направлением укладки электрически соединены между собой н по мещены в электростатический экран,отличающийся тем, что,с целью повьвЕния коэффициента преобразования при размещении его в полости гроизвольной Формы, каждая из 40указанных секций выполнена из провод-ника.в виде плоской спирали нг изолирующей подложке, повторяющей формукаждого сечения внутренней поверхности полости перпендикулярного иайправлению индукции измеряемого переменного магнитного поля, по всей еевысоте, при этом Форма наружного витка каждой из секций повторяетформу соответствующего сечения,высота датчика . равна высотеукаэанной полости, а секцииэлектрически соединены ., последовательно-согласно.Составитель Г, КлитотехниаРедактор Т. Юрчикова Техред И,Ходаиич Корректор В. Вутя ГЕНТ СССРоиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у роектная, 4 Заказ 3330 Ти ВНИИПЯ Государственного к 113035, И