Способ измерения градиента магнитного поля и устройство для его осуществления

Союз СоветсиикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кл. 0 01,. й 33/02 Рзеударетвеииый квмитет СССР вв делам изебре 1 еииЯ и вткрытиЯ(72) Авторы изобретения А.И,Рутман и И.Н.Медведев Московский вечерний металлургический инстйтуУ-"(54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ ГРАДИЕНТА ИАГНИТНОГО ПОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к технике магнитных измерений и предназначено для исследования неоднородных магнитных полей. Известны способы измерения магнитного поля, основанные на взаимодействии поля с заряженными частицамиионизованной среды плазмы), и магнитоэлектрический датчик, выполнен-.ный в виде диска с присоединеннымик его центру. и периферии проводниками и снабженный кольцом, соосно расположенным с диском и герметическисоединенными с ним двумя диэлектрическими шайбами, причем пространство15между кольцом и диском заполнено газообразным реагентом. Под влияниемнапряжения возникает разряд и газ переходит к плазму. В магнитном по ле траектории частиц отклоняются от прямолинейных. В результате увели" чивается внутреннее сопротивление датчика, которое и принимается за меру величины измеряемого магнитного поля 1.Указанный магнитоэлектрический датчик является датчиком магнитосопротивления,и из-за малой чувстви" тельности и малого пространственного разрешения он.непригоден дляизмерения неоднородного магнитного поля.Известен также способ измерения величины и направления магнитного поля, заключающийся в том, что создают кольцевой контрагированный раз ряд, ограниченный по всем степеням свободы, кроме радиальной, а эа меру величины измеряемого магнитного поля принимают изменение частоты колебаний электрического .тока в разряде. Способ осуществляется с помощью устройства, содержащего гаэоразрядную камеру с двумя электродами и электрический блок, камера выполне- на издиэлектрика и герметично разделена поперечной диэлектрической3 92161стенкой, а электроды расположены пообе стороны разделительной стенки ивыполнены штыревыми )2 1.Известный способ и устройствообладают высокой чувствительностью,но мало эффективны для измерениянеоднородных магнитных полей, Этосвязано с тем, что устройство, реализующее способ, усредняет измеряемые значения неоднородного поля. 1 ОЦель изобретения - увеличение точности и пространственного разрешения.Для достижения указанной цели,:вспособе измерения градиента магнитного, поля, основанном на помещенииплаамы в измеряемое магнитное поле,формируют слой плазмы, имеющий участки со встречным движением токоне сущих компонент, измеряют разностныйток в смежных накрест лежащих точках этих участков и по его величинесудят о градиенте магнитного поля.Кроме 1 ого, в устройстве, содержащем газоразрядную ячейку с электродами и электрический блок, гаэоразрядная ячейка снабжена двумя разнесенными штыревыми катодами и двумя линейно протяженными зондовымиэлектродами, расположенными междукатодами и включенными по дифференциальной схеме.На фиг.1 показано воздействие магнитного поля на плазму; на фиг.2структурная схема устройства дляосуществления способа.Способ измерения градиента магнитного поля осуществляется следующим образом,В гаэонаполненном баллоне (нафиг.1 не показан) создают слой плазмы, имеющий участки 1 и 2 со встречным движением токонесущих компонентов - электронов и ионов. Баллон сплазмой помещают в измеряемое магнитное поле В . В магнитном поле надвижущиеся заряженные цастицы плазмы действует сила Лоренца Г, Приэтом частицы смещаются относительнопервоначальных направлений их движения, Направление смещения заряжен 50ных частиц зависит от, надавления дрейфовой скорости Ч. Поэтому направления их смещения получаются различными для каждого иэучастков 1 и 2 плазмы. В. результатев каждом из участков 1 и 2 плазмы55возникают два накрест смещенных относительно друг друга встречных потока заряженных частиц. Интенсив 0 4(ность каждого из этих потоков заряженных частиц оказывается пропорциональной локальному значению напряженности магнитного поля, воздействующего на каждый иэ участков 1и 2 плазмы. Вследствие этого разностный ток этих потоков заряженных частиц пропорционален градиенту магнитного поля; в случае однородного поля потоки имеют одинаковую интенсивность и разностный ток равен нулю.В неоднородном магнитном поле интенсивность потоков различна, разностный ток не равен нулю, а его величина пропорциональна градиентуполя.Таким образом, измеряя разностныйток Ь) в смежных накрест лежащих тоц.ках а ина участках 1 и 2 плазмы,можно судить о градиенте изменяемогомагнитного поля,Устройство (фиг.2) содержит газонаполненный баллон 3, два разнесенных штыревых катода 4 и 5 и двалинейно протяженных анода 6 и 7 между ними, включенных по дифференциальной схеме; 8-1 и 8-2 - участкиплазменного слоя со встречным движением токонесущих компонент.Электрическая схема содержит блок 9питания, ограничивающий разрядныйток резистор 10, переменные резисторы 11 и 12 для управления величиной.разрядного тока каждого из участков 8- 1,и 8-2 плазмы, резисторы 13и 1 М, являющиеся плечами измеритель.ного моста, индикатор 15 для регист.рации разностного тока ы каждогоиз участков 8-1 и 8-2 плазмы.Устройство работает следующим образом.В газонаполненном баллоне 3, включенном в электрическую схему, возникает слой газоразрядной плазмы сучастками 8-1 и 8-2, имеющими встречное движение токонесущих компонентэлектронов и ионов, Баллон 3 с плазмой вносится в измеряемое магнитноеполе В. В магнитном поле на заряженные частицы плазмы действует сила Лоренца. Поэтому заряженные частицысмещаются относительно дифференциальных анодов 6 и 7. При этом направление смещения цастич различнодля каждого из участков 8-1 и 8-2пяазмы, так как они имеют встрецное движение на этих участках. Врезультате на дифференциальные электроды-аноды 6 и 7 с каждого иэ уцастИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе2 з, 1, Авторское свидетельство СССРУ 464875, кл. 6 01 В 33/02, 1978.2. Авторское свидетельство СССРИ 78811, кл. О 01 й 33/02, 1978. 5 9246ков плазмы поступают два накрест смещенных потока заряженных частиц,имеющих равную интенсивность в случае однородного и различную интенсивность в случае неоднородного магнитного поля,Нескомпеисированные в случае неоднородного магнитного поля потокизаряженных частиц создают на дифференциальных электродах-анодах 6 и 7 цэлектрический градиент, пропорциональный градиенту магнитного поля О.В результате в диагонали мостовойсхемы возникает ток разбаланса ь 1,величина которого прогорциональна;градиенту измеряемого магнитногополя..Ток разбаланса 61 регистрируютс помощью индикатора 15 и по еговеличине судят о градиенте магнитного поля.Устройство в целом оказываетсячувствительным только к градиентумагнитного поля, к однородному маг.нитному полю оно не чувствительно.Формула изобретения1. Способ измерения градиентамагнитного поля, основанный на по 40 6мещении газоразрядной плазмы в из" меряемое магнитное поле, от л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и увеличения про" странственного разрешения, формируют слой плазмы, имеющий участки со встречным движением токонесущих ком. понент, измеряют разностный ток в смежных накрест лежащих точках этих участков и по его величине судят о градиенте магнитного поля.2. Устройство для осуществления способа по и, 1, содержащее газоразрядную ячейку с электродвми и электрический блок, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что Газоразрядная ячейка снабжена двумя разнесенными штыревыми катодами и двумя линейно протяжен ными зондовыми электродами, расположенными между катодами и включенными по дифференциальной схеме.едактор В. Петр 10/63 Тираж 719 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раувказ Подписноекомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5 Ужгород, ул, Проектная Филиал ППП "Патен Корректор Н.Швыдка