Способ определения напряженности постоянного магнитного поля и устройство для его осуществления

СОВХОЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 6 01 й 33/02 ОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ТОР.Гольдин. Л.А.Панове) ьство СССР3/02, 1979. вокруг себя со рассеяния. превания в исследо щих на себе чу ям магнитных и области иэменного магнитльзовано для ного распреитных полей и оростроении, ики,разрабатипа солнечственные наэначенательских ствительюей приных, создающихмагнитные поля. ных для использоспутниках и несуные к воздействиборы и т.д.Цель изобреттакого способа иэ Изобретение относи рения напряженности п ного поля и может быт исследования простран деления напряженности измерения их величины в области косми сг.с;кой э тывэющеЙ энг.гчо,с;гас тс тоя сп ств магн гср ерг ния состоит в разработке ерений и устройства для овки(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Применение: область измерений напряженности постоянного магнитного поля. Суть изобретения: устройство содержит магнитную стрелку, свободно установленную на своей оси вращения и размещенную в корпусе, и измерительную шкалу. Устройство снабжено вертикально расположенным столом, установленным на треноге с возможностью вращения его в своей плоскости и закрепленным на столе двумерным координатником, а корпус с магнитной стрел кой и из мери тел ь ной шкалой установлен на треноге на заданном расстоянии от вертикального стола неподвижно, причем ось вращения стола проходит через центр магнитной стрелки 1. Магнитную стрелку устанавливают на ось вращения и располагают на заданном расстоянии от источника магнитного поля, а источник магнитного поля вращают в вертикальной плоскости, ориентированной вдоль линии напряженности поля земного магнетизма относительно оси, . проходящей через центр магнитной стрелки, и измеряют наибольший и наименьший углы отклонения магнитной стрелки. По полученным значениям углов расчетным путем определяют относительные значения компонент вектора напряженности магнитного поля и относительное значение полной напряженности по отношению к напряженности поля земного магнетизма в месте проведения измерений, Истинное значение напряженности определяют после проведения соответствующей тарировки. При необходимости проведения измерений в различных точках вокруг источника магнитного поля перед вращением источника в вертикальной плоскости его перемещают в этой плоскости относительно центра магнитной стрелки до совпадения точки измерения с центром магнитной стрелки, 2 с, и 1 з,п. ф-лы, 5 ил.+ Него реализации, которые позволяют измерить полную напряженность магнитного поля и повысится точность измерений за счет линейности шкалы измеряемого параметра, что позволило бы также упростить проведение тарировки. Кроме того, предлагаемый способ и устройство позволяет повысить точность измерения за счет устранейия зависимости измеряемых параметров от температуры окружающей среды.В соответствии с изобретением поставленная цель достигается тем, что магнитную стрелку устанэвливают на острие с возможностью свободного вращения вокруг своей оси и располагают ее на заданном расстоя-. нии от источника магнитного поля, а источник постоянного магнитного поля вращают в вертикальной плоскости, ориентированной вдоль линии напряженности поля земного магнетизма относительно оси, проходящей через центр магнитной стрелки, и измеряют наибольший и наименьшйй углы отклонения магнитной стрелки,Способ измерения поясняется на фиг,1, Из проведенной схемы следует, что если уъах и Ъь - максимальное и минимальное отклонения, магнитной стрелки от ее ,исходного положения вдоль линии напряженности.поля земного Магнетизма, то имеет место соотношение где Н 1, Н 2 - измеряемые компоненты напряженности магнитного поля, лежащие в вертикальной и, горизонтальной плоскостях соответственно;Нз - напряженность поля земного магнетизма.Из приведенного соотношения определяют расчетным путем относительные значения измеряемых компонент напряженности магнитного поля и относительное значение полной напряженности магнитного псля Для определения истинной величины Нпроводится тарироека с помощью измерен ния отклонения той же магнитной стрелки под действием магнитного поля Нпр, создаваемого постоянным током 1, протекающим по прямому достаточно длинному проводу 5 (длина провода длины магнитной стрелки), Провод устанавливают вдоль магнитной стрелки на расстоянии й от нее. При протекании тока 1 стрелка отклоняется на угол р, при этом10 Нз =Нпрстдф 2 СЩ1ПутеЬ изменения тока или расстоянияВ устанавливают угол отклонения р= 45,тогдаНз - 2 й с 1945 2(3)о25 Предлагаемый способ измерения позволяет проводить измерению напряженно-, сти магнитного поля без предъявления особых требований к помещению с точки зрения его чистоты от воздействия внешних постоянных магнитных полей. Необходимо только, чтобы в процессе измерений и тарировки опорная величина Нэ в месте проведения измерений оставалась постоянной,Величина ошибок измерений определяется, главным образом, точностью измерений углов отклонений магнитной стрелки.При использовании обычного магнитного компаса цена деления его шкалы составляет "Зо. При точности измерения углов в поделения ( д р" 1,5 ) ожидаемая точность измерения напряженности при максимальных углех отклонения стрелки р45 составля д о к 1,5 л Н ф 180 60,т.е. точность измерения уровней напряженности магнитных полей при максимальных углах отклонения стрелки у -45 составляет -5 ОС целью обеспечения возможности проведения измерения напряжен ности магнитного поля в различных точках вокруг источника магнитного поля. перед вращением источник перемещают в вертикальной плоскости относительно центра магнитнойстрелки до совпадения точки измерения с центром магнитной стрелки.Предлагаемое устройство для измерения напряженности магнитного поля поясняется на фиг,2,3, Устройство содержит магнитную стрелку 1, свободно установленную на своей оси вращения 2, размещенную в корпусе 3 с измерительной шкалой 4 (фиг,2), Корпус 3 неподвижно установлен на треноге 5. На треноге 7 вертикально установлен стол 6 с возможностью его вращения в своей плоскости (фиг.З), На столе 6 закреплен двумерный координатник 9, на котором установлен источнйк магнитного поля 8. Корпус 3 с магнитной стрелкой 1 и измерительной шкалой 4 устанавливается на заданном расстоянии от вертикального стола б, причем ось вращения стола б проходит через центр магнитной стрелки 1,Предлагаемый способ измерения реализуется на предлагаемом устройстве следующим образом.Вертикально расположенный стол 6 с закрепленным на нем двумерным координатником 9 устанавливают с возможностью вращения его в своей плоскости на треноге 7 и ориентируют вдоль линии напряженности поля земного магнетизма, На коорди-. натнике 9 закрепляют источник магнитного поля 8. Назаданном расстояний от стола 6 на треноге 5 неподвижно устанавливают корпус 3 с магнитной стрелкой 1, свободно установленной на своей оси вращения 2, и с измерительной шкалой 4 таким образом, что ось вращения стола 6 проходит. через центр магнитной стрелки 1. При вращении стола 6 в своей плоскости относительно оси вращения, проходящей через центр магнитной стрелки 1, по шкале 4 определяют максимальное и минимальное значения углов рпах и,уЪь отклонения магнитной стрелки от линии напряженности поля земного магнетизма, В случае необходимости проведения измерений в различных точках вокруг источника магнитного поля 8 его перемеща; ют с помощью координатника 9 в вертикальной плоскости относительно центра магнитной стрелки 1 до совпадения точки измерения с центром магнитной стрелки, а затем вновь производят вращение стола и определяют новые значения углов фпах и1рчп и т,д.По измеренным значениям углов с помощью (1) и (2) расчетным путем определяют относительные значения вертикальной и горизонтальной компонент и полную напряженность магнитного поля (по отношению к уровню поля земного магнетизма в месте проведения измерения),В случае необходимости получения истинных значений проводят тарировку,П р и м е р. Предлагаемый спосоЬ измерения напряженности магнитного поля про 5 шел этап экспериментальной отработки.Источником магнитного поля (поз.8,фиг.З) являлась. панель из оргстекла, на которой согласно схеме, представленной нафиг,4, был проложен провод, через который10 пропускался постоянный ток 1 -7 А от стандартного источника тока типа ВВА. Панельбыла установлена на двумерном координатнике (поэ.9,.фиг,З), Согласно изложенномувыше предлагаемому способу (1, 2) было15 получено распределение относительной величины полной напряженности роля надсредним сечением панели поперек проводов на расстоянии й -7 см от поверхностипанели. Результаты измерений и .расчета20 представлены в табл. и на фиг.5.Для определения истинной величинынапряженности магнитного поля (А/М) былавыполнена тарировка с целью определеНияуровня земного магнетизма Нз в месте про 25, ведения измерений в соответствии с изложенным выше(3). Тарировка показала, что вместе проведения измерений Нз - 22 А)М.Истинные значения напряженности магнитного поля, создаваемого панелью, опреде 30 лялись путем умнржения относительногозначения Н/Нз на значение Нз и представлены в табл. Как следует иэ схемы коммутации провода, представленной на фиг.4,расп ределение напряженности магнитного35 поля поперек проводов симметрично относительно середины панели. Рассматриваяэкспериментальные значения в симметричных точках как значения, полученные придвух разных измерениях, можно оценить40 погрешность измерений Н, которая представлена в табл. Эта погрешность длямаксимальных значений поля не превысила 3,Предложенный комплекс мер позволил45 осуществить измерение полной напряжен., ности магнитного поля и повысить точностьизмеренийза счет. отказа от упругого элемента-пружинытем самым устранив зависимость погрешности измерений от50 температуры окружающей среды,Формула изобретения 1, Способ определения напряженности 55 постоянногоо магнитного поля, основанныйна измерении угла отклонения магнитной стрелки с йоследующим определением напряженности магнитного поля, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повыше1 В 35526 ния точности, источник постоянного магнит. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я ного поля вращают в вертикальной плоско- тем, что, с целью обеспечения возможности сти, ориентированной вдоль линии проведения измерения напряженности магнапряженности поля земного магнетизма, нитного паля в различных точках вокруг исотносительно оси, проходящей через центр 5 точника, перед вращением источник магнитной стрелки, измеряют наибольший перемещают в вертикальной плоскости оти наименьший.узлы отклонения фваки носительно центра магнитной стрелки до фф магнитной стрелки и из выражений совпадения точки измерения с центром магнитной стрелки.Н 1 1 д ах - ц л 10 3; Устройство для определения напряЯз щ ущ+ 1 ц р,женностй постоянного магнитного поля, содержащее, магнитную стрелку, свободноН 2 ц,щ установленйую на своей оси вращения в з,1 я Ъх т рф корпусе, и измерительную шкалу, о т.л и ч а 15 ю щ.е е с я тем, что, с целью расширения где Н 1, Н 2 - компоненты напряженности фУнкциональнйх воэможностей и повыше- магнитного поля в вертикальной и горизон- ния точа)сти, оно снабжено вертикально талонной плоскостях соответственно, (А/М), расположенным столом, установленнымНз - напряженность поля земйого маг- возможйостью вращения его в своей плонетизма, (А/М);20 скости; закрепленным на столе двумернымЪх, у- максимальное и мини- координатником, а корпус с магнитнойльнов значения углов отклонения магнит- стрелкой и Измерительной шкалой установй стрелки при вращеййи источника в лен йа заданйом расстоянии от вертикаль- вертикальной плоскостисоответственно; ного стола неподвижно, причем осьопределяют. полную йапряженность 2 щения стола проходит через центр агмагнитного поля ной стрелки.Ыг