RU1773872C - Устройство дл калибровки измерителей напр женности магнитного пол - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение позвол ет повысить точность калибровки измерителей напр женности магнитного пол , а также осуществить эту калибровку в провод щей среде. Сущность изобретени : устройство калибровки измерителей магнитного пол  содержит коаксиальную линию с идентичными внутренними спиральными проводниками , намотанными встречно один поверх другого, запитываемыми генератором через фазоинвертор и нагруженными на согласованные нагрузки. Во внутреннюю полость спиральных проводников введен диэлектрический бак, заполненный провод щей средой, в боковой поверхности которого предусмотрено отверстие дл  введени  первичного преобразовател  калибруемого измерител  напр женности магнитного пол . Первичный преобразователь нагружен на предварительный усилитель, который через линию св зи подключен к регистру. Диаметр диэлектрического бака не превышает величины спин-сло  в провод щей среде на верхней частоте калибровки

Description

Изобретение относитс  к технике радиоизмерений и может быть использовано дл  метрологического обеспечени  процесса измерений напр женности магнитного пол  в провод щей среде.

Известны устройства дл  калибровки из- мерителей напр женности магнитного пол  (см. напр. Мелехов М.Е.: Измерительна  техника , № 9; 1973 г., стр. 74-76), содержащие генератор сигналов, симметрирующий трансформатор , кольца Гельмгольца, устройство контрол  тока в кольцах. Эти устройства предназначены дл  калибровки измерителей напр женности магнитного пол  в воздухе и не позвол ют осуществл ть калибровку в провод щих средах. Кроме того, дл  осуществлени  калибровки в этих устройствах

необходимо выполнение услови  равномерности тока вдоль колец, что накладывает ограничение на рабочий диапазон частот.

К недостаткам устройства относитс  также высока  восприимчивость к внешним помехам, так как по отношению к ним кольца Гельмгольца ведут себ  как приемна  антенна.

Известно, устройство дл  калибровки измерителей напр женности электрического пол  (см.за вку Nt 4665548 от 25.01.89 г. по кл. G 01 R 29/08, положит, реш. от 29,08.89 г.). включающее последовательно соединенные генератор сигналов, экранированную камеру ТЕМ-волны, согласованную нагрузку. В известном устройстве экранированна  камера ТЕМ-волны выполVJ XI CJ 00 VJ hO

йена в виде отрезка коаксиальной линии, часть центрального проводника которой выполнена из объемной провод щей среды , размещенной в цилиндрической трубке между установленными на ее торцах электродами , причем калибруемый измеритель располагаетс  в среде на оси коаксиальной линии.

В этом устройстве в среде возбуждаетс  продольное электрическое поле.

Так как в зоне калибровки на оси коаксиальной линии полностью отсутствует магнитное поле, то это исключает возможность калибровки измерителей напр женности магнитного пол .

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  устройство калибровки измерителей напр женности магнитного пол , описанное в статье Хилова В.А., Пронина И.М., Еремина И.М., Владимирской Л.В, (см, Техника средств св зи, сери  Радиоизмерительна  техника, выпуск 1, М., 1985, с. 16-20), которое принимаем за прототип. Это устройство содержит от резок коаксиальной линии со спиральным центральным проводником, подключенный к генератору и нагруженный на согласованную нагрузку, причем внутренний объем спирального центрального проводника служит дл  размещени  калибруемого измерител  напр женности магнитного пол . Это устройство позвол ет проводить калибровку измерителей напр женности магнитного пол  в воздухе.

К недостаткам этого устройства относ тс :

-низка  точность вследствие наличи  не только осевой, но и радиальной составл ющей магнитного пол  на оси спирального проводника, так как точки спирального проводника лежат не в одной плоскости, а на спирали, причем отношение продольной составл ющей магнитного пол  к радиальной составл ющей существенно зависит от угла намотки спирального проводника;

-невозможность проведени  калибровки измерителей напр женности магнитного пол , предназначенных дл  работы в провод щих средах, из-за большой погрешности, обусловленной различием входного импеданса первичного преобразовател  измерител  и его электродинамических параметров в воздухе и провод щей среде.

« Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение точности калибровки измерителей напр женности магнитного пол , а также обеспечение калибровки в среде.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном устройстве дл  калибровки измерителей напр женности магнитного пол , содержащем отрезок коаксиальной линии со спиральным центральным проводником, подключенный к генератору и нагруженный на согласованную нагрузку,

причем внутренний объем спирального центрального проводника служит дл  размещени  калибруемого измерител  напр женности магнитного пол , согласно изобретению, введен дополнительный

0 центральный проводник, идентичный спиральному центральному проводнику, и расположен поверх него с противоположным направлением навивки, один конец которого соединен через введенный фазоинвертор

5 с генератором, а другой - с дополнительно введенной согласованной нагрузкой. Кроме того введен цилиндрический диэлектрический резервуар, размещенный во внутренней полости спиральных проводников и

0 заполненный средой в которой осуществл ют калибровку, в боковой поверхности которого выполнено отверстие дл  введени  калибруемого измерител  напр женности магнитного пол , причем диаметр резерву5 ара не превышает величины скин-сло  в среде на частоте калибровки.

Введение дополнительного спирального проводника, идентичного основному и расположение его поверх основного с про0 тивоположным направлением навивки, подключение его к генератору через фазоинвертор , измен ющий начальную фазу тока текущего в дополнительном проводнике на 180° относительно начальной фазы тока

5 текущего в основном проводнике, позвол ет формировать пр мую и обратную волны, при взаимодействии которых внутри спиральных проводников образуетс  практически однородное продольное магнитное

0 поле даже при больших углах намотки спиралей , при этом составл ющие электромагнитного пол , характерные коаксиальному кабелю, взаимно уничтожаютс . Таким образом в за вл емом калибровочном устрой5 стае исключаютс  ошибки, св занные со спиральностью проводников формирующих калибровочное магнитное поле устройства и повышаетс  точность проведени  калибровочных измерений.

0 Введение диэлектрического резервуара , заполненного средой во внутреннюю полость спиральных проводников, причем в боковой поверхности резервуара предусмотрено отверстие, сквозь которое

5 ввод тс  калибруемые измерители напр женности магнитного пол , предназначенные дл  работы в указанной среде, позвол ет производить их калибровку не только на воздухе, но и в среде, Ограничение на величину диаметра резервуара - не

более величины скин-сло  в среде на частоте калибровки позвол ет исключить ошибку калибровки, св занную с затуханием электромагнитного пол  в среде в радиальном направлении.

Устройство калибровки измерителей напр женности магнитного пол  содержит отрезок коаксиальной линии 1 с идентичными спиральными центральными проводниками 2 и 3, расположенными один поверх другого с противоположным направлением навивки. Проводники подключены к генератору сигналов 4, причем один из проводников - 3 подключен к генератору 4 через фазоинвертор 5, и нагружены на согласованные нагрузки 6 и 7. Во внутренней полости спирали центральных проводников 2 и 3 установлен диэлектрический резервуар 8, заполненный средой 9. в боковой поверхности которого предусмотрено отверстие 10 дл  введени  калибруемого измерител  11 напр женности магнитного пол , нагруженного на предварительный усилитель 12, который в свою очередь, подключен линией св зи 13 к регистратору 14.

Диаметр диэлектрического, цилиндрического резервуара не превышает величины скин-сло  на частоте калибровки.

Устройство калибровки работает следующим образом. Калибровочное магнитное поле создаетс  токами, текущими по спиральным проводникам 2 и 3 нагруженным на согласованные нагрузки 6 и 7. Проводники подключены к генератору 4, причем один из них через фазоинвертор. Таким образом фазы токов текущих в спиральных центральных проводниках 2 и 3 сдвинуты на 180° друг относительно друга (фиг.2). Выполнение спиральных проводников 2 и 3 идентичными (с одинаковым углом намотки и количеством витков), но с противоположным направлением навивки, а также за- питка их противофазными сигналами позвол ет формировать две волны в спиральной коаксиальной линии 1. в результате чего происходит компенсаци  составл ющих Ег и Hf вне объема, ограниченного спиральными проводниками 2 и 3, а также составл ющей Нг внутри указанного объема на оси спиральных проводников.

В то же врем , составл ющие Н2 магнитного пол  создаваемого спиральными проводниками складываютс , образу  практически однородное магнитное поле, даже при больших углах намотки спиралей (до 30°).

Калибруемый измеритель напр женности магнитного пол  вводитс  в диэлектрический резервуар 8 через отверстие 10 таким образом, чтобы он находилс  на оси

резервуара и ориентируетс  по максимальному уровню сигнала фиксируемому на регистраторе 14.

Калибровка заключаетс  в определении

отклика измерител  напр женности магнитного пол  при размещении его в известное калибровочное магнитное поле. Величина отклика задаетс  калибровочным коэффициентом Кн, определ емым как отно0 шение напр жени  на регистраторе 14 к напр женности калибровочного магнитного пол .

На низкой частоте напр женность магнитного пол  на оси спиральных проводни5 ков определ етс  по известной формуле дл  соленоидов,

20

Н;

(

1

2 лт h

0

5

0

5

0

5

где г - радиус соленоида;

I - длина соленоида;

d - диаметр отрезка коаксиальной линии;

п - число витков;

0- угол намотки спирали;

1- ток в спиральном проводнике. Множитель 2 по вл етс  вследствие

суперпозиции полей от двух спиральных проводников. Ток I в каждой спирали определ етс  по падению напр жени  на нагрузке б или 7.

На высокой частоте устройство калибровки представл ет собой частный случай спирального волновода, образованного проводниками 2 и 3, внутри которого распростран етс  волна Н-типа.

Устройство дл  проведени  калибровки в провод щей среде может быть выполнено следующим образом.

Внешний проводник отрезка коаксиальной линии 1 может быть изготовлен из листовой латуни и иметь диаметр 120 мм. Спиральные проводники 2, 3 могут быть изготовлены из медной проволоки диаметром 2 мм, содержать по 4 витка и должны быть намотаны встречно на диэлектрический резервуар 8 диаметром 80 мм, боковые и торцевые стенки которого могут быть выполнены из винипласта или полиэтилена толщиной 3 мм. При таком диаметре резервуара 8 будет обеспечена калибровка измерителей напр женности магнитного пол  до частоты 30 МГц в провод щей среде с проводимостью а 1 См/м. Отверстие 10 в боковой поверхности диэлектрического

резервуара 8, а также во внешнем проводнике должно иметь размеры не менее линейных размеров калибруемого измерител  напр женности, например, 30 х 50 мм. Диэлектрический резервуар 8 заполн етс  провод щей средой 9, например , морской водой. Длина диэлектрического резервуара 8 с намотанными на него спиральными проводниками 2.3 может быть выбрана из услови  I 5 г, то есть составл ть 400 мм и более.

В качестве генератора сигналов 4 может быть использован генератор Г4-Ю2, фазо- инвертор 5 может быть выполнен на транзисторах или на пассивных элементах.

В качестве предварительного усилител  12 может быть использован антенный усилитель с высокоомным входом. В качестве линии св зи 13 коаксиальный кабель РК-50-4-14, а в качестве регистратора 14 - селективный микровольтметр В6-10 или HMV-4.

Предложенное изобретение обеспечивает по сравнению с существующими следу- ющие преимущества:

1,Повышение точности калибровки измерителей напр женности магнитного пол  за счет компенсации радиальной составл ющей магнитного пол  Нг в зоне калибров- ки.

2.Обеспечение возможности калибровки измерителей напр женности магнитного пол , предназначенных дл  работы в средах , благодар  введению во внутреннюю полость спиральных проводников цилиндрического диэлектрического резервуара со средой, имеющего диаметр не более величины скин-сло  в среде на частоте калибровки .

Claims (2)

1.Устройство дл  калибровки измерителей напр женности магнитного пол , содержащее отрезок коаксиальной линии со спиральным центральным проводником, подключенный к генератору и нагруженный на согласованную нагрузку, причем внутренний объем спирального центрального проводника служит дл  размещени  калибруемого измерител  напр женности магнитного пол , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности калибровки, в него введен дополнительный центральный проводник, идентичный спиральному центральному проводнику, и расположен поверх него с противоположным направлением навивки , один конец которого соединен через введенный фазоинвертор с генератором, а другой - с дополнительно введенной согласованной нагрузкой.

2.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что, с целью обеспечени  калибровки в среде, в него введен цилиндрический диэлектрический резервуар, размещенный во внутренней полости спиральных проводников и заполненный средой, в которой осуществл ют калибровку, в боковой поверхности которого выполнено отверстие дл  введени  калибруемого измерител  напр женности магнитного пол , причем диаметр резервуара не превышает величины скин-сло  в среде на частоте калибровки.

/

Фиг.г