Зонд для измерения магнитной восприимчивости жидких и сыпучих сред

2. Зонд по п.1, отличаю щ и й с я тем, что механизм периодического перемещения выполнен в виде электродвигателя и общей рамы, на .которой жестко укреплены источник магнитного поля, магниточувствитель 1027660ный преобразователь и измерительныйблок, периодически перемещающиесяэлектродвигателем, также жестко укрепленным на общей раме, по немагнитнымнаправляющим, установленным внутрикорпуса,1Изобретение относится к измерениям магнитной восприимчивости жидких и сыпучих сред непосредственно в исследуемой среде и предназначено для определения магнитных характеристик илистых донных отложений, придонных слоев воды в морях и оке. анах с целью изучения их свойств и разведки полезных ископаемых, для контроля концентрации химических растворов в сосудах и реакторах (магнитное титрование), для контроля содержания магнитных примесей в жидкостях, в том числе контроля качества очистки промышленных сточных вод от железосодержащих примесей. 20 Известны зондовые устройства для измерения магнитной восприимчивости горных пород и руд в скважинах,содержащие источник магнитного поля и магниточувствительный преобразователь, заключенные в цилиндрический немагнитный корпус Г 1Однако стабильность нуля и чувствительность. их недостаточны.Известны зонды, использующиеся для измерения магнитной восприимчивости донных морских отложений, которые содержат заключенные в цилиндрический немагнитный корпус источник,30 магнитного поляцилиндрическая намагничивающая катушка ) и магниточувствительный преобразователь (датчик Холла, вставленный в катушку, или измерительная катушка, разнесенная З 5 по оси корпуса с намагничивающей катушкой ) 23,Недостатками известных зондов являются низкая температурная и. временная стабильность нуля, что обуслов лено изменением температуры окружающей среды, во времени и в результате разогрева питающим током размеров намэгничивающей и измерительной катушки и их взаимного расстояния. Со 2ответственно, зонды имеют высокий порог чувствительности, не позволяющий измерять магнитную восприимчивость слабомагнитных жидкостей, в том числе морской воды, водных растворов химических веществ и примесных вод.Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерений за счет повышения стабильности нуля и снижения порога чувствительности,Указанная цель дсстигается .тем, что в зонде, содержащем источник магнитного поля и магниточувствительный преобразователь, жестко связанные между собой и заключенные в немагнитный цилиндрический герметичный корпус, и измерительный блок, корпус выполнен из двух отличающихся по длине цилиндрических частей, диаметр одной из которых превышает диаметр другой в 2-5 раз , с механизмом периодического перемещения источника магнитного поля и магниточувствительного преобразователя, расположенном внутри части корпуса с большим диаметром.Кроме того, механизм периодического перемещения выполнен в виде электродвигателя и общей рамы, на которой жестко укреплены источник магнитного поля, магниточувствительный преобразователь и измерительный блок, периодически перемещающиеся электродвигателем, также жестко укрепленным на одной раме, по немагнитным направляющим, установленным внутри корпуса.На фиг.1 изображено устройство зонда; на фиг.2 " вариант конструкции зонда с размещенными на общем каркасе источником магнитного поля, магниточувствительным преобразователем, узлами измерительного устройства и электродвигателем.Зондфиг,1 ),содержит немагнитный цилиндрический герметичный корпус, состоящий из узкой концевой части 10 4эователь 4 введены в узкую часть корпуса зонда 1, исследуемая среда приближена к ним, поэтому магнитное поле источника 3 замыкается через среду и измеряется преобразователем 4. При этом магнитная индукция в преобразователе 4 изменяется в зависимости от знака восприимчивости среды и ориентации источника поля и пре-образователя. В положении,.когда источник 3 поля и преобразователь 4 перемещены в широкую часть корпуса ( фиг,1 о), силовые линии источника магнитного поля, действующего на. преобразователь 4, замыкаются внутри корпуса, практически не проникая в среду. Измеряемая преобразователем 4 магнитная индукция в этом случае является нулем отсчета магнитной восприимчивости и характеризует температурное или временное смещение нуля зонда.Значение магнитной восприимчивости среды определяется по разности показаний измерительного устройства в одном и другом положениях источника поля и преобразователя, благодаря чему обеспечивается высокая стабильность нуля измерений и низкий порог чувствительности. Получение разности показаний обеспечивается либо в самом измерительном устройстве, либо на его выходе по ступенчатому приращению показаний.При перемещениях источника 3 поля и преобразователя 4 важно обеспечить удаление от них ферромагнитных элементов и узлов зонда, неподвижно установленных внутри корпуса ( например, электродвигателя 9 ), либо перемещение этих элементов и узлов вместе с источником поля и преобразователем, иначе нулевой уровень показаний зонда будет смещаться при перемещениях источника поля и преобразователя внутри зонда.В представленном на фиг.2 варианте выполнения зонда все его узлы, включая электродвигатель 9 и редуктор 15, неподвижно укреплены на общей раме 16, что обеспечивает постоянство их положения по отношению к источнику 3 поля и преобразователю 4 при перемещении последних внутри корпуса, Перемещение обеспечивается с помощью шестеренок с бортиками 17, приводимых в движение электродвигателем 9 с редуктором 15, и таких же пассивных шестеренок 18, установленных на раме 16 30 3 102 766 и широкой -асти 2 в 2-5 раз большего диаметра, Внутри корпуса размещены источник 3 магнитного поля, магниточувствительный преобразователь 4, жестко связанные между собой звеном 5, и механизм 6 периодического перемещения источника поля и преобразователя из узкой концевой части 1 корпуса ( фиг. 1 о)в широкую часть 2 ( фиг.1 б ).Внутри корпуса могут раэме щаться также узлы измерительного блока 7 и блока 8 управления перемещением и измерением. Приводом механизма перемещения может служить электродвигатель 9 либо пневмо-или гидроцилиндр. Вариант реализации устройства перемещения содержит длинный вал электродВигателя 10 с резьбой, направляющие штыри 11, жестко закрепленные по отношению к электродвигателю 9, трубки 12, в которые входят штыри 11 и которые жестко укреплены на раме 13, несущей блоки 7 и 8, источник 3 магнитного поляи первичный преобразователь 4, На конце трубок установлен фланец 14 с резьбой по оси корпуса, в которую ввинчивается вал двигателя 10.Устройство работает следующим образом.При измерениях зонд вводят в исследуемую среду с магнитной восприимчивостью Ж целиком или до установленного уровня отметки ) на широкой части корпуса. Механизм 6 перемещения, управляемый блоком 8, осуществляет периодическое перемещение источника 3 поля и магниточувствительного преобразователя 4 из узкой части корпуса 1фиг.1 ся)в широкую часть 2 фиг,1 б). Это достигается40 вращением вала электродвигателя 10, который ввинчиваясь или вывинчиваясь из фланца 14, скользящего .вместе с трубками 12 по штырям 11, перемещают раму 13 с установленными на ней45 источником 3 поля и преобразователемВ крайнем нижнем и в крайнем верхнем положениях источника поля и пое образователя электродвигатель 9 отключается, и преобразователем 4 производится измерение индукции магнитного поля источника 3.Начальное значение магнитной индукции источника 3 в преобразователе 4 компенсируется при настройке зонда Ы 1,с помощью дополнительного источника поля или электрической схемыВ положе. нии, когда источник 3 поля и преобра% 10276 и перемещающихся по немагнитным зубчатым рейкам 19, жестко установленным внутри корпуса.Перемещение источника 3 поля и преобразователя 4 из одного положенияв другое осуществляется с периодом 10-:20 с. При этом в течение 3-.5 с осуществляется измерение в одном и столько же в другом положениях, и по 2-5 с расходуется на перемещение 10 из одного положения в другое.В интервалы времени, когда происходят измерения, двигатель выключается и не создает помех измерительному устройству,В качестве источника 3 магнитного поля целесообразно использовать намагничивающую катушку, питаемую током с частотой, выбираемой из условия исключения погрешности от элект- щ ропроводности среды. Использование переменного намагницивающего поля вместо постоянного исключает влияние магнитного поля Земли на результат измерений магнитной восприимчивости 2 З среды. Магниточувствительным преобразователем 4 может служить феррозонд, преобразователь Холла, измерительная щ катушка. Использование феррозонда и преобразователя Холла предпочтительнее, так как измерительная катушка имеет выходной сигнал, совпадающий по частоте с намагничивающим полем, что затрудняет борьбу с наводками от источника поля на измерительную цепь.Оси. намагницивающей катушки и магниточувствительного преобразователя 60 4могут быть ориентированы вдоль оси зонда или перпендикулярно к ней.Расстояние между источником 3 поля и преобразователем 4 выбирается приблизительно равным наружному диаметру широкой части 2 зонда, Такое расстояние обеспечивает проникновение намагничивающего поля в среду/ в положении, когда источник поля и преобразователь введены в узкую часть зонда, и практически пслное замыкание его внутри зонда в положении, когда они находятся в широкой части зондаВозможно также размещение магниточувствительного преобразователя внутри намагницивающей катушки.Благодаря выполнению зонда в положении, при котором источник поля и преобразователь находятся в широкой части корпуса, производится автоматически корректировка нуля, а в положении,при котором истоцник поля и преобразователь введены в узкую часть корпуса, - измерение ма-нитной восприимчивости, среды,цем и обеспечивается высокая стабильность нуля и низкий порог чувствительности. Размещение источника поля, преобразователя узлов измерительного устройства и электродвигателя на общем каркасе, перемещающемся внутри немагнитного корпуса зонда, исключает смещение нуля магнитной восприимцивости за счет изменения положения истсчника поля и преобразователя по отношению к ферромагнитным элементам зонда ( электродвигатель, детали узлов измерительного устройства ).1027660 Составитель Е.ДанилинРедактор С.Квятковская Техред С.Мигунова Шекм рек аз 4733/50 Ти ВНИИПИ Государственн по делам изобр 113035, Москва, Жаж 710го комитета СССР тений й открытий Раушская наб сное л ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная