CS242298B1

CS242298B1 - Induction magnetometer rotor

Info

Publication number: CS242298B1
Application number: CS8410560A
Authority: CS
Inventors: Jan Halousek; Bohumil Pesina; Karel Krupa
Original assignee: Jan Halousek; Bohumil Pesina; Karel Krupa
Priority date: 1984-12-29
Filing date: 1984-12-29
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS1056084A1

Abstract

Rotor indukčního magnetometru, v jehož izolačním rotačním tělese je uložena prstencová cívka zapojená jedním koncem na napěťový osový kolík a druhým koncem na zemnicí osový kolík. Účelem řešení je zamezit vzniku rušivých elektrických signálů, vznikajících působením elektrostatických jevů superponovaných na výstupu indukčního magnetometru. Účelu se dosahuje podle řešení tím, že izolační rotační těleso (1) rotoru nebo prstencová cívka (2) a izolační průchodka (8J jíž prochází napěťový osový kolík (4) jsou opatřeny kovovou stínící vrstvou (6), která je elektricky spojena se zemnicím osovým kolíkem (5). Kovová stínící vrstva (6j může být uspořádána na povrchu nebo uvnitř izolačního rotačního tělesa (lj, popřípadě spojena s kovovým stínícím pláštěm (7) vytvořeným ve světelném kanále (9J v izolačním rotačním tělese (1). Řešení je využitelné v elektrotechnickém průmyslu.Induction magnetometer rotor, in which the insulating rotating body is annular coil connected at one end to voltage pin and second end to grounding pin. The purpose of the solution is to avoid disturbing electrical signals, electrostatic phenomena superimposed on the induction output magnetometer. The purpose is achieved by the solution by providing the insulating rotating body (1) of the rotor or annular coil (2) and insulating a bushing (8J through which the voltage axis passes) The pin (4) is provided with a metal shield a layer (6) that is electrically connected grounding pin (5). Metal shielding the layer (6j can be arranged on the surface) or within the insulating rotating body (jj, optionally coupled to a metal shielding) a sheath (7) formed in the luminous channel (9J in an insulating rotating body (1)). The solution is usable in electrical engineering industry.

Description

Rotor indukčního magnetometru, v jehož izolačním rotačním tělese je uložena prstencová cívka zapojená jedním koncem na napěťový osový kolík a druhým koncem na zemnicí osový kolík. Účelem řešení je zamezit vzniku rušivých elektrických signálů, vznikajících působením elektrostatických jevů superponovaných na výstupu indukčního magnetometru. Účelu se dosahuje podle řešení tím, že izolační rotační těleso (1) rotoru nebo prstencová cívka (2) a izolační průchodka (8J jíž prochází napěťový osový kolík (4) jsou opatřeny kovovou stínící vrstvou (6), která je elektricky spojena se zemnicím osovým kolíkem (5). Kovová stínící vrstva (6j může být uspořádána na povrchu nebo uvnitř izolačního rotačního tělesa (lj, popřípadě spojena s kovovým stínícím pláštěm (7) vytvořeným ve světelném kanále (9J v izolačním rotačním tělese (1). Řešení je využitelné v elektrotechnickém průmyslu.The rotor of the induction magnetometer, in which the insulating rotating body houses an annular coil connected by one end to the voltage axis pin and the other end to the ground axis pin. The purpose of the solution is to prevent the occurrence of disturbing electrical signals caused by electrostatic effects superimposed on the output of the induction magnetometer. The object is achieved according to the solution by providing the rotor insulating rotary body (1) or the annular coil (2) and the insulating bushing (8J) through which the voltage axis pin (4) passes are provided with a metal shielding layer (6) which is electrically connected to the earth axis. The metal shielding layer (6j) may be arranged on the surface or inside the insulating rotary body (1j), optionally connected to a metal shielding sheath (7) formed in the light channel (9J in the insulating rotary body (1)). electrical industry.

Vynález se týká rotoru indukčního magnetometru, v jehož izolačním rotačním tělese, s výhodou uloženém v plovoucích ložiscích, je uspořádaná prstencová cívka. Příčná osa prstencové cívky je souhlasná s rotační osou izolačního rotačního tělesa. Účelem vynálezu je zamezit vzniku rušivých elektrických signálů, vznikajících působením elektrostatických jevů a superponovaných na výstupu indukčního magnetometru.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an induction magnetometer rotor, in which an insulating rotating body, preferably housed in floating bearings, is provided with an annular coil. The transverse axis of the annular coil is coincident with the rotational axis of the insulating rotary body. The purpose of the invention is to prevent the occurrence of disturbing electrical signals due to electrostatic effects superimposed on the output of the induction magnetometer.

Při měření stejnosměrných magnetických indukcí o velikosti řádu jednotek nanotesla a menší nelze využít běžné měřicí ani cejchovací magnetometry. Protonové procesní magnetometry nejsou způsobilé měřit v uvedených podmínkách proto, že při tak nízké indukci nedochází k rezonančním přechodům valenčních elektronů v energetických hladinách. Magnetometry s Hallovou sondou nemají dostatečnou citlivost. Magnetometry s ferromagnetickou sondou nemají stálou nulovou úroveň a vysokopermeabilním materiálem narušují homogenitu měřeného pole. Magnetometry na Josephsonově principu jsou sice extrémně citlivé na změny pole, ale neposkytují žádnou informaci o jeho nulové hodnotě. Proto k měření magnetických polí, jejichž intenzita se blíží k nule, se v současné době vyvíjejí indukční magnetometry s rotující cívkou, vycházející z dnes již zastaralých zemských induktorů. Vývoj je zaměřen především na rotor indukčního magnetometru.Conventional measuring or calibrating magnetometers cannot be used when measuring DC magnetic inductances of the order of magnitude of nanotape and smaller units. Proton process magnetometers are not able to measure under these conditions because the low-level induction does not result in resonance transitions of the valence electrons at the energy levels. Hall-type magnetometers do not have sufficient sensitivity. Magnetometers with a ferromagnetic probe do not have a constant zero level and with high-permeable material disturb the homogeneity of the measured field. Magnetometers based on Josephson's principle are extremely sensitive to field changes, but do not provide any information about its zero value. Therefore, to measure magnetic fields whose intensity is close to zero, induction magnetometers with a rotating coil are currently being developed, based on the now obsolete earth inductors. The development is focused on the induction magnetometer rotor.

Je známý rotor indukčního magnetometru, který je uložen ve vzduchových ložiscích statoru, poháněn tlakovým vzduchem a uvnitř kterého je uspořádána prstencová cívka připojená k osovým kolíkům zasahujícím do kapalinových snímačů podle čs. autorského osvědčení č. 237 071. Pro vysoké otáčky rotoru má indukční magnetometr vysokou citlivost a vzhledem k vyloučení mechanických převodů a snímačů má i velmi nízkou úroveň šumu.There is known a rotor of an induction magnetometer, which is housed in the air bearings of the stator, driven by compressed air and inside which an annular coil connected to the axle pins extending into the liquid sensors according to the art. For high rotor speeds, the induction magnetometer has a high sensitivity and, due to the elimination of mechanical gears and sensors, has a very low noise level.

Nevýhodou známého rotoru indukčního magnetometru je, že mezi prstencovou cívkou a potenciály koherentními s otáčkami rotoru, které vznikají následkem elektrostatických jevů ve vzduchové mezeře mezi rotorem a statorem, se vytvoří vazba, vyvolávající elektrické rušivé signály, které se superponují k signálům na výstupu magnetometru. Rušivé signály snižují přesnost měření a způsobují posun nuly.A disadvantage of the known rotor of an induction magnetometer is that between the annular coil and the potentials coherent with the rotor speed resulting from electrostatic phenomena in the air gap between the rotor and the stator, a coupling is generated causing electrical interference signals superimposed on the signals at the magnetometer output. Interference signals reduce measurement accuracy and cause zero drift.

Uvedené nevýhody odstraňuje rotor indukčního magnetometru podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že izolační rotační těleso rotoru nebo prstencová cívka a izolační průchodka, jíž prochází osový napěťový kolík, jsou opatřeny kovovou stínící vrstvou, která je elektricky spojena se zemnicím osovým kolíkem.These disadvantages are overcome by the rotor of the induction magnetometer according to the invention, characterized in that the insulating rotating rotor body or the annular coil and the insulating bushing through which the axial voltage pin passes are provided with a metal shielding layer which is electrically connected to the ground axial pin.

Životnost kovové stínící vrstvy se prodlouží, když izolační rotační těleso sestává z centrálního dílu s prstencovou cívkou uzavřeného v plášťovém dílu a kovová stínící vrstva je uspořádána mezi díly izolačního rotačního tělesa.The service life of the metal shielding layer is extended when the insulating rotating body consists of a central part with an annular coil enclosed in the housing part and the metal shielding layer is arranged between the parts of the insulating rotating body.

U varianty rotoru se světelným kanálem pro snímání rychlosti otáček rotoru je stínící kovová vrstva spojena s kovovým stínícím pláštěm vytvořeným ve světelném kanále upraveném v izolačním rotačním tělese.In a rotor variant with a light channel for sensing the rotational speed of the rotor, the shielding metal layer is connected to a metal shielding sheath formed in the light channel provided in the insulating rotating body.

Výhody rotoru podle vynálezu vyplývají ze zamezení vzniku parazitní kapacitní a galvanické vazby z prostoru mezi rotorem a statorem do prstencové cívky a úo osového napěťového kolíku. Potlačením nežádoucích vazeb se odstraňuje vznik rušivých elektrických signálů superponovaných na výstupu indukčního magnetometru, a tím se zvyšuje jeho přesnost měření a odstraňují se nekontrolované posuny nuly.The advantages of the rotor according to the invention result from the prevention of the occurrence of a parasitic capacitance and galvanic coupling from the space between the rotor and the stator into the annular coil and the axial voltage pin. Suppressing unwanted couplings eliminates the generation of disturbing electrical signals superimposed on the output of the induction magnetometer, thereby increasing its measurement accuracy and eliminating uncontrolled zero shifts.

Příklady provedení rotoru indukčního magnetometru podle vynálezu jsou znázorněny na přiložených výkresech. Na obr. 1 je rotor se stínící vrstvou na povrchu v podélném řezu, na obr. 2 tentýž rotor se stínící vrstvou obklopující prstencovou cívku v podélném řezu, na obr. 3 rotor s dvoudílným rotačním tělesem a stínicí vrstvou mezi díly tělesa v podélném řezu, na obr. 4 rotor v příčném řezu rovinou IV—IV z obr. 3, na obr. 5 je rotor s dvoudílným rotačním tělesem a světelným kanálem v podélném řezu a na obr. 6 tentýž rotor v příčném řezu rovinou VI—VI z obr. 5.Embodiments of an induction magnetometer rotor according to the invention are illustrated in the accompanying drawings. FIG. 1 shows a longitudinal section of the rotor with a shielding layer on the surface; FIG. 2 shows the same rotor with a shielding layer surrounding the annular coil in longitudinal section; FIG. 3 shows a rotor with a two-part rotary body and shielding layer between the body parts in longitudinal section; Fig. 4 is a cross-sectional view of the rotor along the line IV-IV in Fig. 3; Fig. 5 is a longitudinal sectional view of a rotor with a two-part rotating body and a light channel; 5.

V izolačním rotačním tělese 1 rotoru podle vynálezu je uspořádána prstencová cívka 2, jejíž vinutí 3 je zapojeno jedním koncem na napěťový osový kolík 4 uložený v průchodce 8 a druhým koncem na zemnicí osový kolík 5. Izolační rotační těleso 1, v němž jsou upraveny pohárkové oběžné lopatky 10, je na povrchu opatřeno kovovou stínicí vrstvou 6, která je elektricky spojena se zemnicím osovým kolíkem 5 a izolační průchodkou 8, rovněž opatřenou kovovou stínicí vrstvou 6 izolována od napěťového osového kolíku 4, obr. 1. Ve variantě základního provedení, která skýtá stejný účinek, avšak umožňuje využití jiné výrobní technologie je kovovou stínicí vrstvou 6 opatřena prstencová cívka 2, obr. 2. Z hlediska životnosti kovové stínicí vrstvy 6, její ochrany před otěrem, z hlediska jednodušší výroby a umísťování reflexní značky 13 je výhodná varianta s izolačním rotačním tělesem 1 vytvořeným z centrálního dílu 11 a plášťového dílu 12, obr. 2, 4. Centrální díl 11, v němž je uspořádána prstencová cívka 2, je uzavřen do plášťového dílu 12 a na stykových polohách dílů 11, 12 je upravena kovová stínicí vrstva 6. Její tvar a průběh je ovlivněn technologií výroby izolačního rotačního tělesa 1. Je-li pro snímání otáček rotoru podle vynálezu využito elektrooptického snímače s přímým osvětlením, na obr. nezakresleno, musí být v izolačním rotačním tělese 1 upraven světelný kanál 9, obr. 5, 6. V tom případě je ve světelném kanále 9 vytvořen kovový stínící plášť 7, který je elektricky spojen s kovovou stínící vrstvou 6.An annular coil 2 is provided in the rotor insulating body 1 according to the invention, the winding 3 of which is connected with one end to the voltage axle pin 4 housed in the bushing 8 and the other end to the ground axle pin 5. Insulating rotary body 1 The blade 10 is provided on the surface with a metal shielding layer 6, which is electrically connected to the ground axle pin 5 and the insulating bushing 8, also provided with the metal shielding layer 6, insulated from the stress axle pin 4, Fig. 1. the same effect, but allows for the use of other manufacturing technology, the metal shielding layer 6 is provided with an annular coil 2, Fig. 2. In terms of durability of the metal shielding layer 6, its abrasion protection, a rotary body 1 formed from 2, 4. The central part 11, in which the annular coil 2 is arranged, is enclosed in the casing part 12 and a metal shielding layer 6 is provided at the contact positions of the parts 11, 12. the course is influenced by the manufacturing technology of the insulating rotary body 1. If an electro-optical sensor with direct illumination is used for sensing the rotational speed of the rotor according to the invention, not shown in the Fig. in this case, a metal shielding sheath 7 is formed in the light channel 9, which is electrically connected to the metal shielding layer 6.

Přívodem stlačeného vzduchu na pohárkové oběžné lopatky 10 se rotor podle vynálezu otáčí vysokou rychlostí na vzduchových polštářích, které se vytvoří mezi izolačním rotačním tělesem 1 a statorem, nezakresleno. V rotující prstencové cívce 2 se indukuje střídavé napětí, které vzhledem k vysoké rychlosti otáčení dosahuje hodnoty až 4 ,«V na hodnotu 1 nT intenzity měřeného magnetického pole. Kapacitní a galvanické vazby, které přitom vznikají mezi prstencovou cívkou 2 a vzduchovým prostorem mezi izolačním rotačním tělesem 1 a jeho statorem jsou přerušeny nebo silně potlačeny kovovou stínící vrstvou 8, popřípadě i kovovým stínícím pláštěm 7. Pneumatický pohon, vzduchové polštáře, kovová stínící vrstva 6 a kovový stínicí plášť 7 zajišťují dokonalou magnetickou čistotu indukčního magnetometru a činí jej způsobilým pro přesná měření i velmi nízkých magnetických polí, jejichž intenzita se blíží k nule.By supplying compressed air to the goblet impeller 10, the rotor of the invention rotates at high speed on air cushions formed between the insulating rotating body 1 and the stator (not shown). An alternating voltage is induced in the rotating annular coil 2, which, due to the high rotational speed, reaches a value of up to 4.0 V to a value of 1 nT of the intensity of the measured magnetic field. The capacitive and galvanic couplings formed between the annular coil 2 and the air space between the insulating rotating body 1 and its stator are interrupted or strongly suppressed by the metal shielding layer 8 and possibly by the metal shielding layer 7. Pneumatic actuator, air cushions, metal shielding layer 6 and the metal shield 7 ensures perfect magnetic purity of the induction magnetometer and makes it suitable for accurate measurements of very low magnetic fields, the intensity of which is close to zero.

Rotor podle vynálezu je využitelný u Indukčních magnetometrů pro petrofyzikální výzkum, experimentální fyziky a testování magnetometrů.The rotor of the invention is useful in induction magnetometers for petrophysical research, experimental physics and magnetometer testing.

Claims

SUBJECT

An induction magnetometer rotor in which an insulating rotary body is provided with an annular coil connected one end to a voltage axle pin and the other end to a ground axle pin, characterized in that the insulating rotary body (1) or the annular coil (2) and the insulating bushing ( 8j through which the voltage axis pin (4) passes are provided with a metal shielding layer (6) which is electrically connected to the ground axis pin (5).

2. A rotor as claimed in claim 1, wherein:

The insulating rotary body (1) consists of a central part (11i) with an annular coil (2j) enclosed in the housing part (12J) and a metal shielding layer (8) is arranged between the parts (11, 12j of the insulating rotary body (1)).

Rotor according to Claims 1 and 2, characterized in that the shielding metal layer (6) is connected to a metal shielding sheath (7) formed in the light channel (9j) provided in the insulating rotating body (1j).

3 sheets of drawings