Устройство для измерения максимальных значений индукции импульсного магнитного поля

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХЗНАЧЕНИЙ ИНДУКЦИИ ИМПУЛЬСНОГО МАГНИТНОГОПОЛЯ Изобрете е относитсяможет быт магнитным го магнитного поля В определяют пормуле Емах змерениям использова ля из уиров метро ерения ксимальнь х значений инного поля, грвонных тесла- ного поля и ваномвгнитных 8 щах ЧЕэ импуль и и по импутров н е Еп,о- максимальное значение импульса напряжения на выходе фотодетектора, В;ч - постоянная Верде измерительного датчика фарадея, град/- сопротивление нагруэочного резистора фотодетектора, Ом;3 о -,сила тока нагрузки фотодетектора при параллельных оптических осях поляризатора ианализатора, А,еслам эффектных пртацииного м в гальввнома гни т акже для аттесх мер импульс 19 образ гни Известно устройство для измерения максимальных значений индукции импульсного магнитного поля на основе магнитооптического эффекта Фарадея, содержащее источник света, измерительный датчик фарадея,анализатор,фотодетектор с нагрузоч ным резистором и устройство для измерения максимального значения импульса на- вв пряжения (осциллограф или импульсный н вольтметр) Г 11 пуПри использовании этого устройства максимальное значение индукции им н Основны является я максим льсного м Наи боле о устройсть изме пульс сного магнитверки индукцльсного магииа основе гальградуировкивателей, а тки индуктивнго поля. недостатком этог тбольшая погрешнос ре альных значений индукции им--нитного поля.близким по технической сущг.агаемому является устрой ство для измерения индукции постоянногомагнитного поля, содержащее источник света, поляризатор, измерительный датчик фарадея, анализатор, два фотодетектора с нагрузочными резисторами и устройство индукции разбаланса схемы (гальванометр)Г 23. Недостатком известного устройства яв ляется большая погрешность измерения максимальных значений индукции импульсного поля, которая определяется всеми составляющими суммарной погрешности аналога и дополнительно погрешностью индикации разбаланса схемы, обусловленной тем, что это устройство не предусмотрено для измерения индукции импульсных магнитных полей.Цель изобретения - повышение точности измерения максимальных значений индукции импульсного магнитного поля.Эта цель достигается тем, что устройство для измерения максимальных значений индукции импульсного магнитного поля, содержащее оптически связанные между собой источник света, поляризатор, измерительный датчик Фарадея, анализатор и два фотодетектора с нагрузочными резисторами, снабжено генератором прямоугольных импульсов, индукционной обмоткой, подключенной ко входу внешнер запуска генератора прямоугольных импульсов, а также, установленные между анализатором и измерительным датчиком фарадея, меру индукции постоянного магнитн го поля и датчик фарадея постоянного магнитного поля, расположенный в поле меры, при этом выход генератора прямоугольных импульсов подключен к выходам фотодетекторов через конденсаторы.На фиг. 1 изображена функциональнаяз40 схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - возможные формы импульса напряжения, фиксируемого на экране осциллографа при вводе измерительного датчика фарадея в измеряемое импульсное магнитное поде.Устройство (фиг, 1) содержит источник 1 света, светоделительную пластину 2, зеркало 3, поляризатор 4, меру 5 ин дукции постоянного магнитного поля, источник 6 постоянного тока, датчик 7 фа- Я радея постоянного магнитного поля, расположенный в рабочем объеме меры 5, измерительный датчик 8 фарадея, расположенный в измеряемом импульсном цоле, анализатор 9, два фотодетектора 10 и 11 55 с нагрузочными резисторами 12 и 13 соответственно, генератор 14 прямоугольных импульсов, выход которого подключен 13 4к фотодетектору 10 через конденсатор 15,а к фотодетектору 1 1 - через конденсатор16, дифференциальный усилитель 17 с входами 18 и 19, осциллограф 20 и индукционную обмотку 21 для запуска генератора 14,Устройство работает следующим образом,Луч света от источника 1 света делятсветоделительной пластиной 2 на 2 луча (б и 8), луч а направляют с помощьюзеркала 3 на фотодетектор 10, луч д направляют на фотодетектор 1.1 через поляризатор 4, датчик 7 фарадея постоянного магнитного поля, расположенный в рабочем объеме меры 5, измерительный датчик 8 Фарадея, расположенный в измеря емом импульсном поле, анализатор 9.В отсутствие постоянного и импульсного магнитных полей при работе генератора 14 в режиме внутреннего запуска с нагруэочного резистора 1 2 фотодетектора10 и с нагрузочного резистора 13 фотодетектора 11 снимают периодические сигналы прямоугольных импульсов напряжения, которые подают соответственно навходы 18 и 19 дифференциального усилителя 17, с помощью которого производятвычитание этих сигналов и разностныйпериодический сигнал импульсов прямоугольной формы наблюдают на экране осциллографа 20, При этом фотодетекторы10 и 11 работают в режиме импульсного питания от генератора 14 прямоугольных импульсов. Затем изменяют значениесопротивления резистора 12 фотодетектора 10 и тем самым изменяют максимальное значение переменного сигнала импульсов прямоугольной формы, поступающегона вход 18 дифференциального усилителя1 7, до тех пор, пока на экране осциллографа зафиксируют нулевой уровень (отсутствие прямоугольнЫ импульсов напряжения при максимальной чувствительности осциллографа). Включают источник 6постоянного токе и устанавливают некоторое значение индукции В постоянного магънитного поля меры 5 индукции и тем самым поворачивают плоскость поляризациисветового луча и в датчике 7 фарадея постоянного магнитного поля длиной 80 наугол с 1, который описывается выражениемО О(1)где М 0 постоянная Верде материаладатчика 7 Фарадея постоянно-го поля.Затем переключают, генератор 14 в режим внешнего запуска, подают импульс5 , 866513 ное магнитное поде с максимальным эна- где Ч чением индукции В, противоположное по напрввл .нию постоянному, и тем самым поворачивают плоскость поляризации светового луча а в измерительном датчике 5 или 8 Фарадея на угол Д,причем= - М,Ь,(2)(5) где К - постоянная меры индукции постоянного магнитного поля,Тл/А;) - сила токе питания меры индукции постоянного магнитного поля, измеренная в момент совпадения максимального значенияимпульса нулевым уровнем наэкране осциллографа 20.Знак 1(,00,6 и измерив .- вычисляютмаксимальное значение индукции импульсного поля по формуле (5),Наибольшую точность измерения импульсного поля с помощью устройства достигают при установке поляризатора 4 ианализатора 9 так, чтобы их оптическиеоси были направленыдруг к другу подуглом 45, поскольку в этом случае обеспечивают наибольшую чувствительностьустройства.Таким образом, по сравнению с известными устройствами (сф= (5-10)%) использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения максимальных значений индукции импульсногомагнитного поля минимум в 10 раз.Устройство может найти широкое применение при измерении индукции импульсного магнитного поля от десятых долейдо единиц тесла и в частотном-от 0 до30 МГц с погрешностью, не превышающей+0,5% для поверки широкодиапазонных тесламетров импульсного магнитного поляна основе индукционных и гальваномагнитных эффектов, для градуировки гальваномагнитных преобразователей, используемых в теслвметрах как постоянного, таки импульсного магнитных полей, а такжедля аттестации и поверки индуктивных меримпульсного магнитного поля. О И 15 В момент совпадения.максимального значения импульса с нулевым уровнем угол поворота плоскости поляризации све50 та в постоянном магнитном попе с индук цией 9 о в датчике 7 Фарадея длиной Оо равен по абсолютному значению углу поворота плоскости поляризации света в им, пульсном магнитном лоле с максимальным значением индукции Ь,к в иэмеря 55 тельном датчике 8 фарадея длиной 0 и,т,е. формула изобретения УстройстЬо для измерения максимальных значений индукции импульсного магнитного поля, содержащее оптически связанные между собой источник света, поля-ризатор, измерительный датчик фарадея, анализатор и двв фотодетектора с нагру - . зочными резисторами, о т л и ч а ю щ е " е с я тем, что, с целью повышения точгде Ч - постоянная Верде измерительиоИго датчика 8 Фарадея. О Для датчиков, выполненных иэ одного и того же материала, постоянные Верде одинаковы, т.е. В момент действия импульса магнитного поля сигнал с индукционнойобмотки 21 запускает генератор 1 4 прямоугольных импульсов, который работает в режиме внешнего запуска, и на экране осциллогра 20 фа 20 фиксируют сигнал от одновременного воздействия постоянного магнитного поля меры 5 индукции и противоположного ему по направлению измеряемого импульсного поля на направление плоскости поляриУ эации светового луча а соответственно в датчике 7 фарадея постоянного магнитного поля и в измерительном датчике 8 фарадея во время действия импульса генератора 14.39 форма сигнала, фиксируемого на экранеосциллографа в общем случае представлена нв фиг, 2 (кривая О),Затем изменяют силу тока питания меры 5 индукции постоянного магнитного по ля до тех пор, пока на экране осциллографа 20 фиксируют импульс, максимальноезначение которого совпадает с нулевымуровнем. При этом изменяют силу токапитания меры 5 индукции постоянного магнитного поля,Форма сигнала, фиксируемая на экранеосциллографа 20 в этом случае, представлена на фиг. 2 (кривая Ю). б- постоянная Верде датчиков 7 и8 Фарадея, откудац Е,пах О 6 (4)овИ866513 8ности измерения, оно снабжено генерато- Источники информации,ром прямоугольных импульсов, индукцион- принятые во внимание при экспертизе ной обмоткой, подключенной ко входу внещ.Ъзр,тоогпаЮ оу МррФ.РЬМЬ" 7, него запуска генератора прямоугольных10, Ос 1968.цМеаогбвеп 1 В ОЯ РОФ- импульсов, а также, установленные между з ЕД СОЧЕН а 1 Н 3 Маср 1 еФ 1 с ИВМ ЬМ Н 16, анализатором и измерительным датчиком агади Иес" Н.тама а, с, 1 И 5, фарадея, меру индукции постоянного магнитного поля и датчик фарадея постоянно. Гончаренко А. Н. и Ягола Г. К. Приго магнитного поля, расположенный в по- менения магнитооптического эффекта фарале меры, при этом выход генератора пря О дея для измерения магнитной индукции моугольных импульсов подключен к выхо- сильных магнитных нолей. - "Измерительдам фотодетекторов через конденсаторы, ная техника", 1974,2, с, 54-56. Составитель Г. СеменоваРедактор Г, Волкова Техред А,Савка Корректор Г, Решетник Заказ 8073/69 Тираж 735 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 475ф филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4