NO875373L - Triaksialt magnetometer med felles senter. - Google Patents

Description

TRIAKSIALT MAGNETOMETER MED FELLES AKSE.

Oppfinnelsens bakgrunn.

1. Oppfinnelsens område.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et triaksialt magnetometer med felles akse, som kan benyttes til måling av de tre komponenter av et magnetfelt på et og samme punkt.

2. Omtale av kjent teknikk.

Målingen av det magnetiske felt langs tre rektangulære akser under bruk av teknikken vedrørende mettet kjerne,

mer kjent som "fluks-port"-teknikken, blir generelt ut-ført under bruk av tre ens-rettede sonder som er montert på et fast underlag og anordnet på linje langs måleaksen. I dette tilfelle vil de tre måleakser ikke passere gjennom et og samme punkt, og sondene vil alltid påvirke hverandre til en viss grad.

Fra GB-patentskrift 2 044 460 er der kjent et triaksialt magnetometer med felles akse, hvor der benyttes en hul sylinder som er tildannet av magnetisk materiale, på hvilken der er vunnet en toroidal eksiteringsspole. En første måle-spole er bundet på sylinderen, idet aksen for denne måle-spole utgjøres av den for sylinderen, og deretter blir de to andre målespoler viklet på sylinderen, men får deres to akser anordnet vinkelrett i forhold til sylinderaksen. Disse målespoler kan benyttes for oppnåelse av verdiene av alle tre vinkelrett anordnede komponenter av magnetfeltet på et og samme punkt plassert ved sylinderens midtparti. Det er innlysende at en innretning av denne type ikke er fullstendig isotropisk, og at homogeniteten av målingene ikke er den samme for hver akse.

Den ideelle løsning ville være å ha en sfærisk magnetisk kjerne, men det ville da være vanskelig å eksitere denne.

Sammendrag av oppfinnelsen.

For oppnåelse av et triaksialt magnetometer med felles senter som er så symmetrisk som mulig, blir det ifølge oppfinnelsen foreslått å bruke seks like tori som en magnetisk kjerne, idet de nevnte tori blir plassert på de fire sider av en terning, hver med sin eksiteringsspole.

Kort omtale av tegningsfigurene.

Andre spesielle trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå klart fra den følgende beskrivelse som er et ikke-begrensende eksempel, og som vil fremgå under henvisning til de vedføyde tegningsfigurer. Figur 1 viser en terning som understøtter de tori som danner kjernen av et magnetometer i henhold til oppfinnelsen. Figur 2 er et diagram over måle- eller detekteringsspolene i et magnetometer av denne type. Figur 3 er et snitt gjennom en hoveddel som danner konstruk-sjonen av dette magnetometer.

Figur 4 er et grunnriss av denne hoveddel.

Omtale av en foretrukken utførelsesform.

Figur 1 anskueliggjør en terning 101, tildannet av f.eks. plast, og konstruert for å understøtte de seks tori som danner kjernen av magnetometeret. På hver av de seks sider av terningen er der fremskaffet et kort sylindrisk fremspring 102, f.eks. ved sponfraskilling på siden. Denne sylinder er plassert ved midtpunktet på siden, og blir benyttet for sentrering av den torus 103 som danner et av de aktive elementer av magnetometerkjernen. Disse to-ri er formet som meget flate stoppskiver. De er skåret ut f.eks. fra en strimmel av amort materiale, og er nøy-aktig lik hverandre. En spole 104 er blitt viklet toroi-dalt på hver av disse tori, for derved å gjøre det mulig ved hjelp av kraftkabler (ikke vist) å utsette de nevnte tori for et alternerende magnetfelt som fører dem til met-ning i henhold til det kjente prinsipp som denne type magnetometer virker i henhold til. Spolene er selvsagt lik hverandre. Torusen på de øvre sider er ikke blitt vist, i den hensikt å gi en bedre oversikt over sentrer-ingsinnretningen 102.

Et arrangement av denne art gir den magnetiske kjerne en meget tilfredsstillende symmetri. For oppnåelse av den best mulig homosentriske karakteristikk, blir de nevnte tori gitt en ytterdiameter som er minimalt mindre enn lengden av kanten av terningene, slik at det nøyaktige mellomrom som er nødvendig for spolen, blir etterlatt uten noe spalte på det sted hvor kantene av ringene befinner seg tettest inntil hverandre. F.eks. kan der benyttes tori med en ytterdiameter på 20 mm og en innerdia-meter på 10 mm.

Terningen 101 er plassert ved midtpartiet av et sett av spoler som vist på figur 2. På denne figur har disse spoler kvadratisk form, men formen kan f.eks. være orto-gonal eller sirkelformet.

Der foreligger ett sett av spoler for hver retning, nem-lig tre sett for de tre perpendikulære retninger langs hvilke det er søkt å måle magnetfeltkomponentene. Hvert sett av spoler er symmetrisk i forhold til innretningens senter, dvs. med senter av terningen 101. Ved dette eksempel foreligger der to spoler pr. sett av spoler plassert på hver side av senter. Således foreligger der spolene

211 og 212 (strekpunkterte linjer) i den ene retning, 221 og 222 (stiplede linjer) i en annen retning, og spoler 231 232 (heltrukne linjer) i den tredje retning.

For oversiktens skyld, er spolene på figur 2 vist med dimensjoner som er klart forskjellige fra hverandre, men i praktiske utførelses former vil disse forskjeller være begrenset til en nøyaktig verdi som er nødvendig for at spolene skal kunne få en innbyrdes sammenheng.

Figurene 3 og 4 viser en del som kan benyttes for å holde spolene i henhold til figur 2, såvel som terningen 101 på figur 1.

Denne del er tildannet av en hoveddel 301 med en ytre kubisk form, som er gjennomboret fra den ene side til den annen med et hull 30 2 som danner et rektangulært parallell-epiped. Når dette hull blir maskinert, blir det tillatt at søylelignende skuldre 30 3 blir igjen ved hjørnene av åp-ningene. Med innføring av terningen 101 i åpningen 302 gjennom den ende som er motsatt disse fremspring, vil således terningen slippe inn i åpningen med en svak friksjon og stopper mot disse skuldre 30 3, idet størrelsen og posi-sjonen av disse er slik innrettet at terningen 101 holdes i en sentral posisjon i delen 301. Skuldrene 30 3 blir støt-tet på hjørnene av en av sidene av terningen 101 i det ikke opptatte hulrom som er igjen utover den torus som opptar denne side.

Terningen 101 blir deretter låst i denne stilling ved hjelp av et eller annet element, f.eks. et U-formet element som blir presset inn i hoveddelen, og blir understøttet på to kanter av terningen motsatt åpningen 302.

Sidene av hoveddelen 301 blir maskinert slik at de omfatter tre sett av spor, 311-312, 321-322 og 331-332, svarende til settene av spoler, henholdsvis 211-212, 221-222 og 231-232.

Proporsjonene av figurene 3 og 4 i forhold til dybden av

sporene er tettere opptil de reelle proporsjoner enn den som er vist for dimensjonene av spolene på figur 2, og det vil ses at de dypeste spor som svarer til de minste spoler, er dem som befinner seg tettest til hverandre for å bibe-holde homogeniteten hos målefeltet.

Denne innretning gjør det mulig å holde målespolene med stor fasthet. Således blir det mulig å redusere ujevnheter og variasjoner med hensyn til posisjoneringen av disse spoler, og således variasjoner i målingen, i størst mulig grad.

Bruken av to spoler pr. sett av spoler, svarende til Helmholtz-spolearrangementet, kan forbedres ved økning av antallet av spoler for derved å øke homogeniteten hos felt-et. Når antall, størrelse og fordeling av spoler for oppnåelse av ønsket presisjon er blitt oppnådd ved vanlig kal-kulering, vil de nødvendige spor bli utmaskinert i delen 301 for å kunne posisjonere disse spoler.

Claims (6)

1. Triaksialt magnetometer med felles senter, omfattende en kjerne,karakterisert vedseks like magnetiske tori (103) som er anordnet på sidene av en terning (101), tre detekteringsspoler som omgir kjernen og hver peker langs respektive akser av et tri-rektangulært triheder, og seks like eksiteringsspoler (104) som er viklet på nevnte seks tori (10 3).

2. Magnetometer som angitt i krav 1,karakterisert vedat de nevnte tori (103) er orientert i par langs aksen av det tri-rektangulære triheder.

3. Magnetometer som angitt i krav 2,karakterisert vedat de nevnte tori (103) har form av flate skiver eller plater.

4.Magnetometer som angitt i krav 3,karakterisert vedat nevnte tori er tildannet av et amort magnetisk materiale.

5. Magnetometer som angitt i krav 4,karakterisert vedat det omfatter en kube (101) tildannet av et ikke-magnetisk materiale som understøtter de nevntetori (10 3), idet sidene av kuben omfatter sentrerende ut-ragninger (102) som tjener til å holde nevnte tori, sam-tidig som dimensjonene av kuben er slik at hver torus befinner seg i nærheten av fire andre tori.

6. Magnetometer som angitt i krav 5,karakterisert vedat det ytterligere omfatter en kubisk hoveddel (301) med et sentralt hulrom (302) som munner ut i det minste ved den ene side av delen (301), idet der i hulrommet (302) er ført den terning (201) som understøtter nevnte tori (103) slik at senteret av terningen stemmer overens med senteret for den kubiske del, idet den kubiske del (301) på sine sider er forsynt med spor (311-332) hvori detekteringsspolene (211-232) blir fastholdt.