CS235232B1

CS235232B1 - A method of balancing second order gradiometers for the magnetic field axis component

Info

Publication number: CS235232B1
Application number: CS45483A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Zrubec
Original assignee: Vladimir Zrubec
Priority date: 1983-01-24
Filing date: 1983-01-24
Publication date: 1985-05-15

Abstract

Vynález sa týká sposobu vyvažovania gradiometrických systémov. Jeho účelom je zlepšit stabilitu vyváženia gradiometrov druhého rádu pre osovú zložku magnetického póla. Tento účinok sa dosahuje použitím kompaktného telesa gradiometra a dvojice korekčných prvkov efektívne ovplyvňujúcich plochu slučiek gradiometra. Možno ho použit predovšetkým u supravodivých gradiometrov druhého rádu určených na meranie biomagnetických polí a geofyzikálny výskům.The invention relates to a method of balancing gradiometric systems. Its purpose is to improve the stability of balancing second-order gradiometers for the axial component of the magnetic pole. This effect is achieved by using a compact gradiometer body and a pair of correction elements effectively affecting the area of the gradiometer loops. It can be used primarily in second-order superconducting gradiometers intended for measuring biomagnetic fields and geophysical research.

Description

Vynález sa týká sposobu vyvažovania gradiometrických systémov. Jeho účelom je zlepšit stabilitu vyváženia gradiometrov druhého rádu pre osovú zložku magnetického póla. Tento účinok sa dosahuje použitím kompaktného telesa gradiometra a dvojice korekčných prvkov efektívne ovplyvňujúcich plochu slučiek gradiometra. Možno ho použit predovšetkým u supravodivých gradiometrov druhého rádu určených na meranie biomagnetických polí a geofyzikálny výskům.The invention relates to a method of balancing gradiometric systems. Its purpose is to improve the balance stability of the second order gradiometers for the axial component of the magnetic pole. This effect is achieved by using a compact gradiometer body and a pair of correction elements effectively affecting the surface area of the gradiometer loops. It can be used especially in second order superconducting gradiometers intended for measurement of biomagnetic fields and geophysical heights.

Vynález sa týká sposobu vyvažovania gradiometrov druhého rádu pre osovú zložku magnetického pol'a.The invention relates to a method of balancing second order gradiometers for an axial component of a magnetic field.

Pri meraní slabých nehomogénnych magnetických polí v prostředí rušivého homogénneho, alebo v priestore lineárně sa meniaceho magnetického póla sa používajú gradiometre druhého rádu. Ich vlastnost účinne potláčať rušivé magnetické polia uvedeného charakteru je však závislá od přesného dodržania potřebných rozmerov. Při meraní velmi slabých magnetických polí v silných rušivých poliach sú vysoké požiadavky na přesnost výroby prakticky nesplnitelné. Typickým prípadom tohto druhu je meranie slabých biomagnetických polí v rušivom geometrickom poli pomocou supravodivých gradiometrických systémov a supravodivých kvantových magnetometrov. Preto sa na vyváženie výrobných odchyliek používajú přídavné prvky. Doteraz používané spósoby vyvažovania gradiometrov druhého rádu pre osovú zložku homogenného i lineárně závislého magnetického póla sa zakládajú na jemnej regulácii vdialenosti jeho susedných slučiek v kombinácii s dalším kompenzačným prvkom kompenzujúcim odchylky plóch slučiek od správnej hodnoty, ovplyvňujúcim ich efektívnu velkost pre daný směr magnetického pol'a. Velkou nevýhodou tohto spósobu je, že vyžaduje rozdelenie nosného telesá gradiometra na dve časti, ktorýeh vzájomná vzdialenosť sa ovládá vhodným převodovým mechanizmom.Second-order gradiometers are used to measure weak, non-homogeneous magnetic fields in an interfering homogeneous or linearly varying magnetic pole space. However, their ability to effectively suppress interfering magnetic fields of this nature is dependent on the precise observation of the required dimensions. When measuring very weak magnetic fields in strong disturbing fields, high accuracy requirements are virtually impossible. A typical case of this kind is the measurement of weak biomagnetic fields in a disruptive geometric field using superconducting gradiometric systems and superconducting quantum magnetometers. Therefore, additional elements are used to offset production variations. The methods used to balance second order gradiometers for the axial component of the homogeneous and linearly dependent magnetic pole are based on fine regulation of the proximity of its adjacent loops in combination with another compensating element to compensate for deviations of loop areas from the correct value affecting their effective magnitude for a given magnetic field direction. . A major disadvantage of this method is that it requires the separation of the body of the gradiometer into two parts, which distance is controlled by a suitable transmission mechanism.

Rozdělením nosného telesá stráca gradiometer na kompaktnosti, čo sa prejavuje v jeho zhoršenej stabilitě pri opakovanom ochladzovaní zariadenia na teplotu tekutého hélia a opátovnom zohriatí na normálnu tepplotu okolia po vybratí z krystatu. Vyváženie gradiometra sa postupné zhoršuje, gradiometer vyžaduje časté nastavovanie v pomocnom homogénnom a lineárně klesajúcom poli a je celkove menej odolný aj voči mechanickým otrasom.By dividing the support body, the gradiometer loses its compactness, manifested in its deteriorated stability by repeatedly cooling the device to liquid helium temperature and reheating to normal ambient temperature after removal from the crystal. Gradiometer balancing gradually deteriorates, gradiometer requires frequent adjustment in auxiliary homogeneous and linearly decreasing field and is generally less resistant to mechanical shocks.

Tieto nedostatky v podstatnej miere odstraňuje spósob vyvažovanie gradiometrov druhého rádu pre osovú zložku magnetického pol'a podía vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že výrobně odchýlky vzdialeností medzi slučkami, ktoré sú navinuté na kompaktnom základnom telese a súčasne odchýlky velkosti ich plóch od predpísaných hodnot sa kompenzujú pomocou dvojice kompenzačných prvkov efektívne zmenšujúcich plochy slučiek pre zložku magnetického pol'a rovnobežnú s osou gradiometra. Kompenzácia sa dosahuje nastavením potrebnej polohy kompenzačných prvkov medzi slučkami na osl gradiometra.These drawbacks are substantially eliminated by the method of balancing second order gradiometers for the magnetic field axis component of the present invention, which is based on the fact that the manufacturing deviations of the distances between the loops that are wound on the compact base body and the deviations of their area from the prescribed values are compensated by a pair of compensating elements effectively reducing the loop areas for the magnetic field component parallel to the axis of the gradiometer. Compensation is achieved by adjusting the necessary position of the compensating elements between the loops on the oslo of the gradiometer.

Výhodou vynálezu je, že umožňuje kompenzovat gradiometre druhého rádu s kompaktným základným telesom, vyznačujúce sa zvýšenou stabilitou v porovnaní s gradiometrami s telesom deleným. Na rozdiel od vyvažovania s deleným základným telesom, kde sú neziadúce vplyvy na ceíkovú stabilitu vyváženia v podstatě raz navždy dané hlavně konštrukciou převodu regulujúceho vzdialenosti slučiek, možno v tomto případe vplyv korekčných prvkov výhodné prispósobiť dosiahnutej východzej přesnosti gradiometra. Čím je presnejšie gradiometer vyrobený, tým postačí menší regulačný účinok kompenzačných prvkov, tvořených obvykle supravodivými diskami, čo sa u oboch korekčných prvkoch dosiahne jednoduchým zmenšením ich plošných rozmerov. Omerne tomu sa zmenší ich podiel na celkovej nestabilitě systému a dosiahne sa jemnejšia regulácia vyváženia.An advantage of the invention is that it makes it possible to compensate for the second-order gradiometers with a compact base body, characterized by increased stability compared to the gradiometers with a split body. In contrast to balancing with a divided base body, where the undesirable effects on the overall balance stability are essentially once and for all determined mainly by the design of the loop regulating gearing, in this case the effect of the correction elements can be advantageously matched to the achieved gradiometer accuracy. The more precisely the gradiometer is produced, the less regulatory effect of the compensating elements usually formed by superconducting disks is sufficient, which is achieved in both correction elements simply by reducing their surface dimensions. Correspondingly, their share in the overall system instability will be reduced and finer balancing regulation will be achieved.

Spósob vyvažovania je bližšie objasněný pomocou výkresu.The method of balancing is explained in more detail in the drawing.

Výrobně odchýlky vzdlaleností medzi slučkami 1, 2, 3 gradiometra druhého rádu s kompaktným základným telesom 4 a súčasne odchýlky velkosti ich plóch od potrebnej hodnoty sa kompenzujú pomocou kompenzačných prvkov 5 a 6 umiestnených medzi nimi. Kompenzačně prvky 5 a 6 svojim účinkom efektívne zmenšujú plochy slučiek 1, 2, 3 pre osový směr magnetického póla, pričom zmenšenie plochy je závislé na ich vzdlaleností od korekčných prvkov. Změnou polohy korekčných prvkov na osi 7 gradiometra je možné dosiahnuť stav, že je necitlivý na homogénne a súčasne v priestore lineárně sa meniace magnetické pole. Správná poloha korekčných prvkov 5 a δ sa dosiahne postupné, opakovaným nastavením minima výstupného signálu gradiometra v homogénnom magnetickom poli vždy jedným korekčným prvkom a v lineárně sa meniacom magnetickom poli vždy druhým korekčným prvkom.The manufacturing deviations of the distances between the loops 1, 2, 3 of the second-order gradiometer with the compact base body 4 and at the same time the deviations of their surface area from the necessary value are compensated by compensating elements 5 and 6 placed between them. By their effect, the compensating elements 5 and 6 effectively reduce the areas of the loops 1, 2, 3 for the axial direction of the magnetic pole, the area reduction being dependent on their distance from the correction elements. By changing the position of the correction elements on the axis 7 of the gradiometer, it is possible to achieve a condition that is insensitive to a homogeneous and at the same time linearly changing magnetic field in space. Correct positioning of the correction elements 5 and δ is achieved by successively adjusting the minimum of the output signal of the gradiometer in the homogeneous magnetic field by one correction element and in the linearly changing magnetic field by the second correction element.

Vynález je možné použiť predovšetkým u supravodivých gradiometrov druhého rádu určených na meranie biomagnetických polí a geofyzikálny výskům. Možno ho použiť aj u gradiometrov druhého rádu s kompaktným základným telesom so štyrmi slučkami, pričom korekčně prvky sa vkládajú medzi krajné dvojice slučiek. Uvedený spósob vyvažovania sa však hodí aj pre nesupravodivé systémy, pokial' korekčně prvky majú uvádzaný účinok.The invention is particularly applicable to second order superconducting gradiometers for measuring biomagnetic fields and geophysical heights. It can also be used in second-order gradiometers with a compact base body with four loops, with correction elements inserted between the extreme pairs of loops. However, this balancing method is also suitable for nonconducting systems as long as the correction elements have the claimed effect.

Claims

SUBJECT

Method of balancing second-order gradiometers for the axial component of the magnetic pole, characterized in that the manufacturing deviations of the distances between the loops (1, 2, 3) that are wound on the compact body (4) of the gradiometer by means of a pair of compensating elements (5 and 6) effectively reducing the areas of the inventive loops (1, 2, 3) for a magnetic field component parallel to the axis (7) of the gradiometer, compensating being achieved by adjusting the position of the first compensating element (5) between a second loop (1 and 2) and a position of the second compensating element (6) between the second and the third loop (2 and 3) on the axis (7).