Способ измерения магнитной индукции постоянных магнитов

)з 001 Ч Я Е Е К магнит- вещестГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт физики Земли АН СССР и Все-. союзный научно-исследовательский институт геофизических методов разведки (72) А.М.Мыш и В.А,Токмаков(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ ПОСТОЯННЫ( МАГНИТОВ Изобретение относится к геофизике, аименно к контролю магнитной индукции постоянных магнитов сейсмоприемников впроцессе их сборки и эксплуатации, и можетнайти применение в геофизическом приборостроении, сейсмометрии, а также в технике определения характеристик магнитныхсистем с постоянными магнитами,Известен способ определения магнитной индукции, включающий изготовлениеизмерительного датчика в виде ампулы сжидкостью и охватывающей ее катушки,подачу в катушку сигнала с высокочастотного генератора до резонансного совпаденияс частотойпрецессии ядер атомов вещества жидкости, усиление сигнала, фазочувствительное выпрямление и измерениечастоты. Способ использует связь частоты 1прецессии ядер с магнитной индукцией;=- в, (1)где 7 - гиромагнитное отношениеного момента ядра атомов данного.ва к моменту движения.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения магнитной индукции, основанный на периодическом(57) Использование; геофизическое приборостроение, сейсмометрия, виброметрия при определении характеристик магнитных систем с постоянными магнитами. Сущность изобретения; при измерении магнитной индукции в качестве датчика используют колебательный механизм сейсмоприемника с известными параметрами измерительной катушки, путем анализа максимума его отклика на ступеньку тока известной величины, проведенного в-режиме свободных колебаний. 1 ил,перемещении измерительной катушки в магнитном поле. включающий изготовление измерительной катушки, закрепленйе ее на торце пьезоэлектрического кристалла, помещение катушки в зазор измеряемого магнита, подачу на вибратор сигнала от генератора гармонических колебаний, усиление выходного сигнала с катушки, детектирование, интегрирование и измерение сигнала в единицах магнитной индукции. К недостаткам способа, кроме погрешностей детектирования сигнала, можно отнести пониженную достоверность иэ - за отличия режима контроля магнитов от их условий работы в реальных сейсмоприемниках, Целью изобретения является повышение точности при измерении магнитной индукции магнитов сейсмоприемников, Указанная цель достигается тем, что в способе измерения магнитной индукции постоянных магнитов, включающем возбуждение, путем подачи электрического сигнала. колебаний датчика магнитной индукции, измерительная катушка которого с известным параметром К помещена в зазор магнита, измерение выходного сигнала Ем с катушки и определение магнитной индукции В, в качестве датчика магнитной индукции используют колебательный механизм сейсмоприемника, возбуждение осуществляют путем подачи ступени постоянного тока 1, размером, обеспечивающим отклонение колеба тельного механизма в пределах рабочего диапазона амплитуд, измерение выходного сигнала проводят в режиме собственных колебаний после выключения тока 1, а значение магнитной индукции находят по 10 формуле В=СКЕгде постоянная С определяется для сейсмоприемников поступательного вида поформуле:а для сейсмоприемников вращательногода по формуле: где К - момент инерции;йЪ - круговая частота собственных колебаний;- расстояние от точки подвеса до центра катушки;3 - степень затухания;б - номер измеряемой амплитуды выходного сигнала;в - масса подвижного инертного тела.Способ реализуется с помощью устройства, структурная схема которого показана на чертеже, На чертеже обозначено: колебательный механизм 1 сейсмоприемника, на основании 2 которого установлен контролируемый магнит 3, измерительная катушка 4, жестко закрепленная на колебательном механизме, являющемся датчиком магнитной индукции, источник постоянного тока 5 с ключом К 1, измеритель б ЭДС Ем. На измерительной катушке 4 показана измерительная обмотка 7 с известным параметром й и обмотка успокоения 8 с ключом К 2, К измерительной катушке может быть подключен осциллограф 9 для контроля формы синусоиды и состояния успокоения колебательного механизма. В схему может быть введено решающее устройство с выводом полученного значения магнитной индукции В на цифровой индикатор.В основу способа положен закон электромагнитной индукции, согласно которому а процессе перемещения измерительной катушки в линейном поле постоянного магнита при условии взаимной перпендикулярности векторов скорости перемещения иплотности потока магнитной индукции в катушке наводится электродвижущая сила Е,равнаяЕ =- Впсх, (2)где В - магнитная индукция;и - число витков катушки;1 с - средняя длина одного витка,х - скорость перемещения катушки,Заметив, что отношение Е/Й определяет величину Я - чувствительность сейсмоприемника, магнитную индукцию В можнопредставить в виде;ЯПсили В=-13 (3)1где 1 = -- параметр катушки,и сВходящая в формулу (3) чувствительность 3 в явном виде не удобна для массового контроля магнитов, поскольку требуетопределения с каждым контролируемыммагнитом. Из выражения для переходногопроцесса колебательного механизма с измерительной катушкой при условии возбуждения ступенькой тока можно получитьзависимость для сейсмоприемника с поступательным перемещением): одставив которое в формулу (3) получим где постоянная С определяется для сеймоприемника с поступательным перемещнием инертной массы формулой,В этих соотношениях: в - масса колебательной системы для поступательного сейсмоприемника, К - момент инерции маятника вращательного сейсмоприемника, оъ - круговая частота собственных колебаний, расстояние от точки подвесэ маятника до центра измерительной катушки,3- степень затухания колебательного механизма, лиШенного успокоения, тп - время достижения максимума, Ем - значение ЭДС вмаксимуме,Величина С является постоянной колебательного механизма с измерительной катушкой, Поскольку степень затухания 3 весьма мала (порядка 0.01), с хорошей степенью точности можно принять; 5То тв = - ,42 где То = -- период собственных колебао дК , 10ний. Тогда Сп = -у -- В этом случае выражения для постоянной С упрощаются: для поступательного сейсмоприемника15 для вращательного сейсмоприемника20В принципе коэффициент С можвт учитывать любую амплитуду колебаний в экспоненциальном множителе. Но для 25 сокращения времени, повышения точности и удобства аппаратурной реализации достаточно измерять значение первой амплитуды Е. Тогда и = 1,Важным обстоятельством является то, 30 что абсолютная точность измерения магнитной индукции определяется постоянной погрешностью определения величины С, а относительная погрешность массового контроля магнитов определяется случайными 35 погрешностями измерения ЭДС Ем (при закрепленном для данного типа магнитов значения токав пределах рабочего диапазона амплитуд), которая при современной технике измерения может быть сведена к 0,1 О, 40Способ осуществляют следующим образом.Контролируемый магнит 3 устанавливают на основании 2, помещают измерительную катушку в зазор магнита, замыкают 45 ключ Кг. замыкают ключ К и подают от источника тока 5 постоянный ток известной величины в измерительную обмотку 7, отклоняющий колебательный механизм в пределах рабочего диапазона амплитуд, После 50 успокоения механизма 1 размыкают ключ и измерителем 6 измеряют выходной сигнал Е, соответствующий амплитуде первого колебания, а значение магнитной индукции В находят по формуле (4). 55Практически под устройство для контроля магнитов был приспособлен сейсмоприемник СМ-ЗКВ без внешнего кожуха, маятник которого со специально изготовленной измерительной катушкой и разме В=С где С - постоянная, определяемая для сейсмоприемников поступательного вида поформуле а для сейсмоприем ельного виков вращ да по фор 1( С= -е К - момент инер ао - круговая чбаний;- расстояние о а кагушки; 3 - степе у ции;астота соб енны точки подвеса до ценхания; нь зат щенной обмоткой в центре катушки сйириной, меньшей высоты полюсного наконечника магнита, использовался в качестве датчика магнитной индукции.Возможное влияние городских микросейсм оценивалось из следующих положений; максимальный уровень микросейсм о дневное время в условиях г, Москвы составляет около 0,6 мкм. При чувствительности измерительного устройства Яс= =- 81 нз частоте 1 Гц шумовая ЭДСВ сравна 0,5 мВ. Измерение индукции проводи-. лось при токе 0,5 мА и сигнале ЭДС около 500 мВ. Следовательно, в наихудших условиях городских микросейсм их доля при измерениях не превышала 0,1 О от полезного сигнала,Формула изобретения. Способ измерения магнитной индукции постоянных магнитов, включающий возбуждение колебаний путем подачи электрического сигнала датчика магнитной индукции, измерительная катушка которого с йзвестным параметром 1 с помещена в зазор магнита, измерение выходного сигнала Ем с катушки и определение магнитной индук- ции В,отличающийся тем,что,сцелью повышения точности при измерении магнитной индукции магнитов сейсмоприемников, в качестве датчика магнитной индукции используют колебательный механизм сейсмоприемника. возбуждение осуществляют путем подачи ступени постоянного тока , величиной, обеспечиваощей отклонение колебательного механизма в пределах рабочего диапазона амплитуд,измерение выходного сигнала Е проводят в режиме собственных колебаний после выключения тока, а значение магнитной индукций находят по формуле1755227 Составитель В, Токмаковедактор Н, Горват Техред М.Моргентал Корректор В. Петр каз 2891 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 извес тв й - номер измеряемой амплитуды выходного сигнала; а - масса подвижного инертноготела.