RU2190862C2

RU2190862C2 - Procedure measuring intensity of stationary magnetic field and device for its embodiment

Info

Publication number: RU2190862C2
Application number: RU2000118115A
Authority: RU
Inventors: Б.А. Адамович; Ахмет Гири Бамат Гиреевич Дербичев; В.И. Дудов; О.Д. Ким; Д.П. Кобяков; А.П. Трубицын
Original assignee: Адамович Борис Андреевич; Ахмет Гири Бамат Гиреевич Дербичев; Дудов Владимир Ильич; Ким Олег Давидович; Кобяков Дмитрий Петрович; Трубицын Александр Павлович
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention refers to procedures and devices measuring characteristics of stationary magnetic field with intensity from 0 to 30000 Oe. According to invention flat spiral made of bismuth displaying unique capability to raise its resistance under effect of stationary magnetic field in intensity range from 0 to 30000 Oe (0-2400 kA/m) is employed as detector of intensity of magnetic field. EFFECT: manufacture of simple device showing high measurement accuracy/. 2 cl, 2 dwg

Description

1. Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам и устройствам для измерения характеристик постоянного магнитного поля с напряженностью от 0 до 30 тыс. эрстед (0-2400 кА/м).1. The technical field to which the invention relates.
The invention relates to methods and devices for measuring the characteristics of a constant magnetic field with a strength of from 0 to 30 thousand Oersteds (0-2400 kA / m).

2. Уровень техники
Известны различные типы магнитометров, работающих на магнитостатическом, магнитодинамическом, электромагнитном, индукционном и квантовом принципах. Широкое распространение получили в России и за рубежом магнитометры Ш-1, Ф-4355 (Россия) и МР-1, МР-3У германской фирмы Feldmesser.2. The level of technology
Various types of magnetometers are known that operate on magnetostatic, magnetodynamic, electromagnetic, induction and quantum principles. Magnetometers Sh-1, F-4355 (Russia) and MR-1, MR-3U of the German company Feldmesser were widely used in Russia and abroad.

Недостатком этих магнитометров является сложность, большая стоимость, недостаточная точность измерения для Ш-1 и Ф-4355, невозможность определения напряженности поля в направлении его вектора силовых линий. The disadvantage of these magnetometers is the complexity, high cost, insufficient measurement accuracy for Sh-1 and F-4355, the inability to determine the field strength in the direction of its field lines vector.

Известен способ измерения напряженности поля в трехмерном пространстве [1], однако, его реализация представляется весьма сложной и трудоемкой. A known method of measuring field strength in three-dimensional space [1], however, its implementation is very complex and time-consuming.

Задачей изобретения является создание простейшего магнитометра, свободного от указанных недостатков. The objective of the invention is to provide a simple magnetometer, free from these disadvantages.

3. Сущность изобретения
Способ измерения напряженности постоянного магнитного поля заключается в следующем.3. The invention
A method of measuring the intensity of a constant magnetic field is as follows.

В качестве детектора магнитного поля используют свойство металла висмута изменять свое электрическое сопротивление при воздействии постоянного магнитного поля [2]. В диапазоне 0-2400 кА/м висмут увеличивает свое электрическое сопротивление при температуре 18^oС в 2,65 раза.As a magnetic field detector use the property of bismuth metal to change its electrical resistance when exposed to a constant magnetic field [2]. In the range of 0-2400 kA / m, bismuth increases its electrical resistance at a temperature of 18 ^o With 2.65 times.

Из тонкой (⌀ 0,2 мм) проволоки висмута изготавливают спираль, накладываемую на плоскую диэлектрическую подложку. Подсоединяют концы спирали к эталонному мосту Уитстона, который запитывают постоянным электрическим током напряжением 1,5 В. Разбаланс моста регистрируют с помощью микропроцессора и цифрового индикатора, отградуированного в эрстедах или кА/м. Температурную коррекцию осуществляют с помощью термистора, закрепленного на той же подложке. A spiral (superimposed on a flat dielectric substrate) is made from a thin (⌀ 0.2 mm) bismuth wire. The ends of the spiral are connected to the Wheatstone reference bridge, which is fed with a constant electric current of 1.5 V. The bridge imbalance is recorded using a microprocessor and a digital indicator, calibrated in oersteds or kA / m. Temperature correction is carried out using a thermistor mounted on the same substrate.

Пример
Брали подложку с приклеенной к ней на эпоксидной смоле висмутовой спиралью (диаметр проволоки 0,2 мм, длина 1 м), подключенной к мосту Уитстона с напряжением питания 1,5 В. Измеряли электрическое сопротивление спирали при температуре 18^oС, оно оказалось равным 40 Ом, а сила тока 37 мA.Example
They took a substrate with a bismuth spiral glued to it on epoxy resin (wire diameter 0.2 mm, length 1 m) connected to a Wheatstone bridge with a supply voltage of 1.5 V. The electrical resistance of the spiral was measured at a temperature of 18 ^o C, it turned out to be 40 Ohm, and the current strength is 37 mA.

Помещали спираль в зазор неодимо-борового постоянного магнита с напряженностью магнитного поля 30 тыс. эрстед, при этом электрическое сопротивление спирали увеличилось до 106 Ом, а сила тока уменьшилась до 14 мA. При дальнейшем увеличении напряженности электрическое сопротивление спирали существенно не изменялось. The spiral was placed in the gap of a neodymium-boron permanent magnet with a magnetic field of 30 thousand Oersteds, while the electrical resistance of the spiral increased to 106 Ohms, and the current decreased to 14 mA. With a further increase in tension, the electrical resistance of the spiral did not change significantly.

Таким образом, областью максимальной чувствительности устройства является диапазон напряженности магнитного поля от 0 до 30 тыс. эрстед (0-2400 кА/м). Thus, the area of maximum sensitivity of the device is the range of the magnetic field from 0 to 30 thousand Oersteds (0-2400 kA / m).

Изменяли положение подложки относительно направления магнитных силовых линий и регистрировали небольшие изменения электрического сопротивления при меньших (до 2-3 тыс. эрстед) напряженностях поля, так как осуществлять пространственные измерения на больших напряженностях не было технической возможности. We changed the position of the substrate relative to the direction of the magnetic field lines and recorded small changes in electrical resistance at lower (up to 2-3 thousand Oersted) field strengths, since it was not technically possible to carry out spatial measurements at high intensities.

Устройство для измерения напряженности постоянного магнитного поля (фиг. 1) состоит из диамагнитной плоской подложки 1 с наклеенной на нее висмутовой спиралью 2 (диаметр проволоки 0,2 мм, длина 1 м), термистора 3, моста Уитстона 4 с эталонными резисторами 5, микропроцессора 6, совмещенного с блоком температурной коррекции и цифрового индикатора 7. A device for measuring the constant magnetic field strength (Fig. 1) consists of a diamagnetic flat substrate 1 with a bismuth coil 2 glued on it (wire diameter 0.2 mm, length 1 m), a thermistor 3, Wheatstone bridge 4 with reference resistors 5, a microprocessor 6, combined with a temperature correction unit and a digital indicator 7.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Помещают подложку 1 в зазор мощного постоянного магнита и регистрируют напряженность его магнитного поля по изменению электрического сопротивления спирали 2 с учетом реального значения температуры окружающей среды, измеряемой термистором 3. The substrate 1 is placed in the gap of a powerful permanent magnet and its magnetic field strength is recorded by changing the electrical resistance of the spiral 2 taking into account the real value of the ambient temperature measured by the thermistor 3.

Поворачивают подложку относительно направления силовых линий и регистрируют соответствующие изменения электрического сопротивления спирали, измеряют напряженность поля в направлении его вектора силовых линий. Turn the substrate relative to the direction of the lines of force and record the corresponding changes in the electrical resistance of the spiral, measure the field strength in the direction of its vector of lines of force.

Общий вид резисторного магнитометра показан на фиг.2. A general view of a resistor magnetometer is shown in FIG.

Блок питания, мост Уитстона, микропроцессор, блок температурной коррекции размещены в цилиндрическом корпусе 8 с кнопкой включения 9, детекторно-измерительная часть вынесена в отдельный блок 10 со спиралью 2, термистором 3 и цифровым индикатором 7, закрытый предохранительной диамагнитной крышкой 11. A power supply unit, Wheatstone bridge, a microprocessor, a temperature correction unit are placed in a cylindrical housing 8 with a power button 9, the detector-measuring part is placed in a separate unit 10 with a spiral 2, a thermistor 3 and a digital indicator 7, closed with a safety diamagnetic cover 11.

4. Перечень Фигур
Фиг.1 - принципиальная электрическая схема резисторного магнитометра.4. List of Figures
Figure 1 - circuit diagram of a resistor magnetometer.

Фиг.2 - общий вид резисторного магнитометра 1. Figure 2 is a General view of a resistor magnetometer 1.

Источники информации
1. Заявка РФ на изобретение 95103292/07 от 07.03.95 (Кочетков Б.Ф.).Sources of information
1. The application of the Russian Federation for the invention 95103292/07 from 03/07/95 (Kochetkov B.F.).

2. У. Чайлдс. Физические постоянные. М.: Физматгиз, 1961, стр. 50, 2 п. формулы, 2 иллюстрации. 2. W. Childs. Physical constants. M .: Fizmatgiz, 1961, p. 50, 2 p. Formulas, 2 illustrations.

Claims

1. A method of measuring the intensity of a constant magnetic field using a detector and a measuring circuit with a Wheatstone bridge, characterized in that the detector is a spiral made of bismuth wire that changes its electrical resistance under the influence of a constant magnetic field with a voltage of 0 - 30000 Oe, which is recorded according to the imbalance of the Wheatstone bridge, and the temperature correction of the readings is carried out using a thermistor placed on the same substrate as the spiral, and when the substrate is turned from with respect to magnetic lines of force, their vector in three-dimensional space is determined.

2. A device for measuring the intensity of a constant magnetic field, consisting of a detector and a measuring circuit, characterized in that the detector is a bismuth spiral with a wire diameter of 0.2 mm and a length of 1 m, glued with epoxy to a flat diamagnetic substrate and having the ability to change its electrical resistance when exposed to a constant magnetic field, and the measurement circuit includes a Wheatstone bridge with reference resistors, a power supply with a voltage of 1.5 V, a microprocessor with built-in m block temperature correction and a thermistor located on the same substrate as the spiral, and a digital indicator of field strength.