Магнитный экран

,и, 9514 О 9 Союз Советски кСоциапистическииРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. 6 12 В 17/02 Мударстюай квнитвт СССР ао аман вэабрвтвнвв и открытий(72) Автор. изобретения И. М. Федор Ордена Трудового Красного Знамени иУральского научного центра АН СССР(54) МАГНИТНЫЙ ЗКРА яв ла ро Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для защиты магниточувствитель-. ных элементов различных физических и измеритет)ьных приборов и установок от, например, составляющих земного5 магнитного поля, поскольку обеспечивает избирательное уменьшение интенсивности двух заданных квадратурных компонент вектора индукции магнитного поля, что позволяет использовать подобный экран совместно с модульным квантовым магнитометром в качестве измерителя вариаций третьей неослабляемой компоненты поля.Известен магнитный экран, содержащий и тонкостенных цилиндрических оболочек с открытыми концами 11,Недостатком такого устройстваляется низкая стабильность и ма оя аниэотропия коэффициента экранивания.Наиболее близким по технической сущности является магнитный экран,содержащий и тонкостенных цилиндрических экранирующих оболоцек, межд которыми расположены неиагнитные прокладки из вспененного гранулированного полимерного материала 2).Недостатком такого экрана являет" ся ограниченная область применения из-за малой избирательности и низкой стабильности коэффициента экранирования. Известное устройство может быть использовано лишь для устранения внешних магнитных полей внутри рабочей полости экрана:независимо от ориентации этих полей. Применение же его для селективного ослабления заданных компонент вектора ин" дукции магнитного поля полностью исключено.Так, коэффициент экранирования па продольной оси цилиндрической трубы диаметром 8 см, изготовленной из прецизионного сплава 79 НЗМ с начальной магнитной проницаемостью 5 1 О равен кя 1,501. Тем- эПодобный экран ориентирован по вертикали и помещен в земное магнитное поле с вертикальной компонентой, например, 2 = 0,4 Э и горизонтальной составляющей х = О, 1 Э Внутри экрана, например, при+с) =2,8 получим:.2. = У/к =Ор 393 Э и х=х/к = 6 10 фЭ. С помощью квантового (протонного или гелиевого) магнитометра, чувствительная ячейка которого помещена в центральную часть экрана, мож. но определить .значение модуля полного вектора напряженности магнитно" го .поля внутри вкрана: ./ го т кЯ вот 3 9514 пературные изменения проницаемости материала экрана (0,253/град) при увеличении температуры всего лишь на 2 С ведут к увеличению,коэффициен. та экранирования до кц 1,508. Пусть внешнее измеряемое поле, в которое помещен экран, имеет интенсивность Н=0,4 Э и направлено вдоль оси экра" на. В этом.слуцае указанные температурные изменения коэффициента экрани рования приводят к изменению напряженности поля внутри экрана на величину (ко-К )Н/М ко=124 Я", что совершенно недопустимо.В то же время расчетныи коэффици з ент экранирования подобного экрана в направлении, перпендикулярном оси, равен всего лишь 18,7, поэтому в общем случае внутри экрана присутствуют интенсивные мешающие составляющие вектора напряженности магнитного поля, ортогональные оси экрана и исключающие возможность компонентных измерений.Цель изобретения - повышение из- збирательности и стабильности коэффициента экранирования.Для достижения указанной цели вмагнитном экране, содержащем и экранирующих оболоцек с расположеннымимежду ними немагнитными прокЛадками,экранирующие оболочки и немагнитныепрокладки выполнены в виде колец, расположенных соосно. Площадь поперечного сечения экранирующих оболочеквозрастает от середины к краям экра на, так чтобк 5 о=1,3 р где 5 - площадь поперечного сечения у краевэкрана, а 5 - в средней части экрана. Кроме того. толщина немагнитныхпрокладок лежит в пределахГс Маргде а - ширина экранирующих оболочек, С - толщина немагнитных прокладок, Г- толщина экранирующих оболочек.45На фиг, 1 представлена конструк-ция экрана; на фиг. 2 - зависимостьпараметров исследованной моделиэкрана от его характерных размеров.Магнитный экран содержит см.фиг. 1) экранирующие оболочки 1 инемагнитные прокладки 2.Магнитный экран работает следующим образом.Экранирование внешнего магнитного. поля достигается, как и у известных5 магнитных экранов,за счет низкого магнитного сопротивления экранирующих оболочек. Однако в направлении 09 4 .оси экрана магнитное сопротивление велико за счет наличия большого числа немагнитных зазоров, а в напра 6" лении перпендикулярном оси - мало из-за наличия большого числа экранирующих оболочек с высокой магнитной проводимостью, расположенныхв параллельных плоскостях.Построение адекватной математической модели предлагаемой конструкции экрана затруднено. Поэтому исследована уменьшенная модель экрана с длиной 75 мм, собранная из нескольких сотен колец, изготовленных из сплава 79 НМ. Толщина немагнитных прокладок изменялась от 0 266, до 0,798 мм. Внешнее магнитное поле частоты 20 Гц:создается кольцами Гельмгольца, отнесенными от экрана на 0,75 м, и соответствующим низко. частотным генератором. Величина напряженности поля внутри экрана измеряется с помощью малогабаритного магнитоиндукционного датцика с пер". маллоевым сердечником.Увеличение площади сечения магнит. його экрана и соответствие геомет- рических размеров приведенному неравенству приводит к возрастанию анизотропии коэффициента экранирования.Графики (фиг. 2) показывают, что коэффициент экранирования предлагаемого магнитного экрана резко анизотропен. Мера анизотропии ,5=(1 -1)/ Ко), где к и к 1 - соответственно коэффициенты экранирования вдоль оси экрана и в направлении, перпендикулярном оси.Таким образом, выполнение экрани", рующих оболочек в виде соосных колец позволяет создать экран с весьма реЗ" ко выраженной избирательностью коэф" фициента экранирования. Напрймер при- = 2,8, , 5 = 9980.Ю1409 5 95 (1+1,19;10)г . Таким образом, в данном случае модульный магнитометр реагирует только на вертикальную компоненту земного магнитного поля и ее вариации, незначительно уменьшенные по интенсивности Величина комала (фиг. 2) и достаточно стабильна вследствие увеличения избирательности коэффициента экранирования. Поэтому комбинация из, предлагаемого магнитного экрана и модульного магнитометра может использоваться в качестве компонентного вариометра для измерения величины вариаций геомагнитного поля.Таким образом, предлагаемый магнитный экран позволяет расширить традиционную область применения магнитных экранов (ослабление магнитный полей, созданных внешними источниками внутри рабочей полости экрана независимо от ориентации этих полей) и использовать экран в качестве основного узла магнитометрической сис,темы, Применение подобного экрана позволяет выполнять компоненты измерения вектора напряженности магнитного поля с помощью высокоточных модульных квантовых магнитометров. формула изобретения 1. Магнитный экран, содержащий и ,экранирующих оболочек с расположенными между ними немагнитными прокладками, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения избирательности и стабильности коэффициен- % та экранирования, экранирующие оболочки и немагнитные прокладки выполнены в виде колец, расположенныхсоосно.2. Устройство по и, 1, о т л и В ч а ю щ е е с я тем, что площадьпоперечного сечения экранирующихоболочек возрастает от середины ккраям экрана, так что 5 к Я =13где 5 - площадь поперечного сечения у краев экрана, а 5, - в средней части экрана.3. Устройство по пп. 1 и 2.о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтотолщина немагнитных прокладок лежит 20 в пределах Гс а, где а - ширинаэкранирующих оболочек, й - толщинанемагнитных прокладок, Г - толщина экранирующих оболочек. Источники информации,принятые во .внимание при экспертизе1. Мадег А. Мадпей 1 с з Ы е 1 о 1 п 9ЕН 1 с 1 епс 1 ез от СуИпдг 1 са 1 зЬе 11 зЗв и 1 сЬ А 1 сз Равв 11 е 1 йо йЬе Г 1 е 1 д."ф,Еоцгпа 1 оЕ Арр 11 ед РЬуз 1 сзфф, 1968,39 й 3, РеЬгцагу.2. Авторское свидетельство СССРУ 687391, кл. 6 01 й 1/18,от 26,12.76.каз 59 Я/ 1 Тираж 0 ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб. Ф 1одпис но Проектная Патент", г, Ужгород иал П Составитель С. ШумилишскаяРедактор С. Запесочный Техред М,Рейвес Корректор 10. Макаренко 3 П