RU1835526C - Способ определени напр женности посто нного магнитного пол и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Применение: область измерений напр женности посто нного магнитнбго пол . Суть изобретени : устройство содержит магнитную стрелку, свободно установленную на своей оси вращени  и размещенную в корпусе, и измерительную шкалу. Устройство снабжено вертикально расположенным столом, установленным на треноге с возможностью вращени  его в своей плоскости и закрепленным на столе двумерным координатником, а корпус с магнитной стрелкой и измерительной шкалой установлен на треноге на заданном рассто нии от вертикального стола неподвижно, причем ось вращени  стола проходит через центр магнитной стрелки 1. Магнитную стрелку устанавливают на ось вращени  и располагают на заданном рассто нии от источника магнитного пол , а источник магнитного пол  вращают в вертикальной плоскости, ориентированной вдоль линии напр женности пол  земного магнетизма относительно оси, проход щей через центр магнитной стрелки , и измер ют наибольший и наименьший углы отклонени  магнитной стрелки. По полученным значени м углов расчетным путем определ ют относительные значени  компонент вектора напр женности магнитного пол  и относительное значение полной напр женности по отношению к напр женности пол  земного магнетизма в месте проведени  измерений. Истинное значение напр женности определ ют после проведени  соответствующей тарировки. При необходимости проведени  измерений в различных точках вокруг источника магнитного пол  перед вращением источника в вертикальной плоскости его перемещают в этой ллоскостм относительно центра магнитной стрелки до совпадени  точки измерени  с центром магнитной стрелки, 2 с, и 1 з.п, ф-лы, 5 ил. -г Ё 00 со с  ел ю о

Description

Изобретение относитс  к области йзме- орени  напр женности посто нного магнитного пол  и может быть использовано дл  исследовани  пространственного распределени  напр женности магнитных полей и измерени  их величины в приборостроении, в области космической энергетики, разрабатывающей энс-ptovr.гановки типа солнечных , создающих вокруг себ  собственные магнитные пол  рассе ни , предназначенных дл  использовани  в исследовательских спутниках и несущих на себе чувствительные к воздействи м магнитных полей приборы и т.д.

Цель изобретени  состоит в разработке такого способа измерений и устройства дл 

его реализации, которые позвол ют измерить полную напр женность магнитного пол  и ПОВЫСИТЕ точность измерений за счет линейности шкалы измер емого параметра, что позволило бы также упростить проведение тарировки. Кроме того, предлагаемый способ и устройство позвол ет повысить точность измерени  за счет устранени  зависимости измер емых параметров от температуры окружающей среды.

В соответствии с изобретением поставленна  цель достигаетс  тем, что магнитную стрелку устанавливают на острие с возможностью свободного вращени  вокруг своей оси и располагают ее на заданном рассто нии от источника магнитного пол , а источник посто нного магнитного пол  вращают в вертикальной плоскости, ориентированной вдоль линии напр женности пол  земного магнетизма относительно оси, проход щей через центр магнитной стрелки, и измер ют наибольший и наименьший углы отклонени  магнитной стрелки.

Способ измерени  по сн етс  на фиг.1.

Из проведенной схемы следует, что если yvnax и максимальное и минимальное отклонени  .магнитной стрелки от ее , исходного положени  вдоль линии напр женности пол  земного Магнетизма, то имеет место соотношение

Н2

tg //5max . mln -

где Hi, На - измер емые компоненты напр - женности магнитного пол , лежащие в вертикальной и. горизонтальной плоскост х соответственно;i

Нз - напр женность пол  земного магнетизма .

Из приведенного соотношени  опреДе- л ют расчетным путем относительные значени  измер емых компонент напр женности магнитного пол 

0

ни  отклонени  той же магнитной стрелки под действием магнитного пол  Нпр, создаваемого посто нным током 1, протекающим по пр мому достаточно длинному проводу (длина провода длины магнитной стрелки ). Провод устанавливают вдоль магнитной стрелки на рассто нии R от нее. При протекании тока 1 стрелка отклон етс  на угол р, при этом

Нпр

Нз

tg

15

отсюда

Нз Hnpctgy

ctgiy

Путе)и изменени  тока 1 или рассто ни  R устанавливают угол отклонени  р 45, тогда

Нз 1Г7тТГС 9450 ТЖ-В);

Предлагаемый способ измерени  позвол ет проводить измерени  напр женно-1 сти магнитного пол  без предъ влени  особых требований к помещению с точки зрени  его чистоты от воздействи  внешних посто нных магнитных полей. Необходимо только, чтобы в процессе измерений и тарировки опорна  величина Нз в месте проведени  измерений оставалась посто нной.

Величина ошибок измерений определ етс , главным образом, точностью измерений углов отклонений магнитной стрелки. При использовании обычного магнитного компаса цена делени  его шкалы составл ет 3°. При точности измерени  углов в поде- лени  ( и р 1,5°) ожидаема  точность измерени  напр женности при максимальных углах отклонени  стрелки р 45° составл ет

Ml tg ртах - tg (

Нзtg (ртах + tg

Н2 2 tg ffmax tg ffmln

Нзtg pmax + tg Vnin

(и относительное значение полной напр женности магнитного

+ (2)

H3 I I H3/ + H3/W

Дл  определени  истинной величины Н проводитс  тарировка с помощью измерй

2 dtp 2

ж 1.5 180

Ж 60

0,05

т.е. точность измерени  уровней напр женности магнитных полей при максимальных углах отклонени  стрелки р 45° составл ет 5%.

С целью обеспечени  возможности проведени  измерени  напр женности магнитного пол  в различных точках вокруг источника магнитного пол , перед вращением источник перемещают в вертикальной плоскости относительно центра магнитной

стрелки до совпадени  точки измерени  с центром магнитной стрелки.

Предлагаемое устройство дл  измерени  напр женности магнитного пол  по сн етс  на фиг.2,3. Устройство содержит магнитную стрелку 1, свободно установленную на своей оси вращени  2, размещенную в корпусе 3 с измерительной шкалой 4 (фиг.2). Корпус 3 не подвижно установлен на треноге 5. На треноге 7 вертикально установлен стол 6с возможностью его вращени  в своей плоскости (фиг.З). На столе 6 закреплен двумерный координатник 9, на котором установлен источник магнитного пол  8. Корпус 3 с магнитной стрелкой 1 и измерительной шкалой 4 устанавливаетс  на заданном рассто нии от вертикального стола 6, причем ось вращени  стола 6 проходит через центр магнитной стрелки 1.

Предлагаемый способ измерени  реализуетс  на предлагаемом устройстве следующим образом.

Вертикально расположенный стол 6 с закрепленным на нем двумерным коорди- натнйком 9 устанавливают с возможностью вращени  его в своей плоскости на тренбге 7 и ориентируют вдоль линии напр женности пол  земного магнетизма. На коорди- натнике 9 закрепл ют источник магнитного пол  8. На заданном рассто ний от стола б на треноге 5 неподвижно устанавливают корпус 3 с магнитной стрелкой 1, свободно установленной на своей оси вращени  2, и с измерительной шкалой 4 таким образом, что ось вращени  стола 6 проходит через центр магнитной стрелки 1. При вращении стола 6 в своей плоскости относительно оси вращени , проход щей через центр магнитной стрелки 1, по шкале 4 определ ют максимальное и минимальное значени  углов и , отклонени  магнитной стрелки от линии напр женности пол  земного магнетизма . В случае необходимости проведени  измерений в различных точках вокруг источника магнитного пол  8 его перемещают с помощью координатника 9 в вертикаль- ной плоскости относительно центра магнитной стрелки 1 до совпадени  точки измерени  с центром магнитной стрелки, а затем вновь производ т вращение стола и

определ ют новые значени  углов ysJnax и

и т.д.

По измеренным значени м углов с помощью (1) и (2) расчетным путем определ ют относительные значени  вертикальной и горизонтальной компонент и полную напр женность магнитного пол  (по of ношению к уровню пол  земного магнетизма в месте проведени  измерени ).

t В случае необходимости получени  истинных значений провод т тарировку.

Пример. Предлагаемый способ измерени  напр женности магнитного пол  про- 5 шел этап экспериментальной отработки.

Источником магнитного пол  (поз.8, фиг.З)  вл лась панель из оргстекла, на которой согласно схеме, представленной на фиг.4, был проложен провод, через который

0 пропускалс  посто нный ток I - 7 А от стандартного источника тока типа ВСА. Панель была установлена на двумерном координат- нике (поз.9, .фиг.З). Согласно изложенному выше предлагаемому способу (1, 2) было

5 получено распределение относительной величины полной напр женности рол  над средним сечением панели поперек проводов на рассто нии R 7 см от поверхности панели. Результаты измерений и расчета

0 представлены в табл. и на фиг.5.

Дл  определени  истинной величины

напр женности магнитного пол  (А/М) была

выполнена тарировка с целью определени 

уровн  земного магнетизма Нз в месте про5 , ведени  измерений в соответствии с изложенным выше(3). Тарировка показала, что в месте проведени  измерений Нз 22А/М. Истинные значени  напр женности магнитного пол /создаваемого панелью, опреде0 л лись путем умн.ожени  относительного значени  Н/Нз на значение Нз и представлены в табл. Как следует из схемы коммута- . ции провода, представленной на фиг.4, распределение напр женности магнитного

5 пол  поперек проводов симметрично относительно середины панели. Рассматрива  экспериментальные значени  в симметричных точках как значени , полученные при двух разных измерени х, можно оценить

0 погрешность измерений Н, котора  представлена в табл. Эта погрешность дл  максимальных значений пол  не превысила 3%.

Предложенный комплекс мер позволил

5 осуществить измерение полной напр женности магнитного пол  и повысить точность измерений за счет отказа от упругого элемента-пружины , .тем самым устранив зависимость Погрешности измерений от

0 температуры окружающей среды.

Формул а изобретени 

Claims (3)

1. Способ определени  напр женности 5 посто нногоо магнитного пол , основанный на измерении угла отклонени  магнитной стрелки с последующим определением напр женности магнитного пол , о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повыше- .

ни  точности, источник посто нного магнитного пол  вращают в вертикальной плоскости , ориентированной вдоль линии напр женности пол  земного магнетизма, относительно оси, проход щей через центр магнитной стрелки, измер ют наибольший и наименьший отклонени  магнитной стрелки и из выражений

Ж tg yftnax - tg tgywx + tg0Vnjn. . . , -

2 - 2 tg fobax tg flmin

Нз ; vtg ftnax+tgy nin ..

где Hi. H - компоненты напр женности магнитного пол  в вертикальной и горизонтальной плоскост хсоответственно, (А/М);

Из - напр женность пол  земного магнетизма , (А/М);

yVtiax . VVjin - максимальное и минимальное значени  углов отклонени  магнитной стрелки при вращении источника в вертикальной плоскости соответственно,

определ ют полную напр женность магнитного пол .

Фиг. 2.

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что. с целью обеспечени  возможности проведени  измерени  напр женности магнитного пол  в различных точках вокруг источника . перед вращением источник перемещают в вертикальной плоскости относительно центра магнитной стрелки до совпадени  точки измерени  с центром магнитной стрелки.

3. Устройство дл  определени  напр женности посто нного магнитного пол , содержащее , магнитную стрелку, свободно установленную на своей оси вращени  в корпусе, и измерительную шкалу, о тли ч аю щ ее с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повышени  точности, оно снабжено вертикально расположенным столом, установленным с возможностью вращени  его в своей плоскости , закрепленным на столе двумерным координатнйком, а-корпус с магнитной стрелкой и измерительной шкалой установлен на заданном рассто нии от вертикального стола неподвижно, причем ось

вращени  стола проходит через центр магнитной стрелки.

&А v

Из

(Л I

ъ

9 12 15 1t 21 &

%з.5