RU2756606C2 - Устройство для создания низкочастотного магнитного поля - Google Patents
Устройство для создания низкочастотного магнитного поля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756606C2 RU2756606C2 RU2020104646A RU2020104646A RU2756606C2 RU 2756606 C2 RU2756606 C2 RU 2756606C2 RU 2020104646 A RU2020104646 A RU 2020104646A RU 2020104646 A RU2020104646 A RU 2020104646A RU 2756606 C2 RU2756606 C2 RU 2756606C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solenoids
- magnetic field
- creating
- field
- frequency magnetic
- Prior art date
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 9
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/02—Determining slope or direction
- E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
- E21B47/0228—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism using electromagnetic energy or detectors therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
Избретение относится к электротехнике, технической физике и предназначено для создания сильного низкочастотного магнитного поля вне объема источника магнитного поля. Техническим результатом является снижение степени искажения характеристик создаваемого поля. Предложенное устройство для создания сильного низкочастотного магнитного поля состоит из двух соленоидов, расположенных взаимно ортогонально. При этом сердечники соленоидов соединены между собой с помощью пазов прямоугольной формы вполовину их толщины, расположенных в центре сердечников, и установлены в одной плоскости таким образом, что их геометрические центры совпадают. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, технической физике и предназначено для создания низкочастотного магнитного поля вне объема источника магнитного поля. Устройство может быть использовано при разработке средств создания низкочастотного магнитного поля в заданной области с известными пространственными и временными характеристиками, применяемых в магнитометрических системах локальной навигации на открытом пространстве и внутри помещений, в том числе, в системах робототехнических устройств и системах посадки беспилотных летательных аппаратов, а также в медицине для сверхточного позиционирования инструментов и в других областях науки и техники.
Известны устройства для создания низкочастотного магнитного поля с известным пространственным распределением, представляющие собой многовитковые рамки, запитанные токами, расположенные ортогонально [Патент USA 3939753 А, МПК B63G 7/06, 24.02.1976] или же взаимно ортогональные катушки с токами, меняющимися по гармоническому закону [Song S. / An electromagnetic localization and orientation method based on rotating magnetic dipole/ S. Song, С. Hu, B. Li, X. Li // IEEE Transactions on magnetics. 2013. V. 49, № 3, P. 1274-1277]. Недостатком этих устройств является малая величина магнитной индукции создаваемого низкочастотного магнитного поля.
Наиболее близким к заявленному устройству является устройство, содержащее два соленоида с ферромагнитными цилиндрическими сердечниками, запитанные токами, меняющимися по гармоническому закону с одинаковой частотой со сдвигом фаз π/2, расположенные взаимно ортогонально один над другим [Патент USA 6626252, МПК Е21В 47/024, 30.09.2003]. Устройство осуществляет создание низкочастотного дипольного магнитного ноля вне объема соленоидов. Недостатком данного устройства является искажение характеристик генерируемого устройством поля в точке измерения, возникающее вследствие того, что геометрические центры соленоидов разнесены в пространстве.
Техническим результатом изобретения является снижение степени искажения характеристик создаваемого поля.
Технический результат достигается тем, что устройство состоит из соленоидов, расположенных взаимно ортогонально, согласно изобретению, соленоиды установлены в одной плоскости таким образом, что их геометрические центры совпадают.
Сущность изобретения заключается в том, что соленоиды установлены в одной плоскости таким образом, что их геометрические центры совпадают.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг. 1. На фиг. 1 показано изменение за период вектора магнитной индукции поля в точке измерения, создаваемое устройством-прототипом и предлагаемым устройством, где обозначено: 1 - плоскость, в которой вращается вектор магнитной индукции поля, создаваемого устройством-прототипом, 2 - плоскость, в которой вращается вектор магнитной индукции поля, создаваемого предлагаемым устройством; 3.1, 3.2 - геометрические центры соленоидов устройства-прототипа, 3.0 - совмещенные геометрические центры соленоидов предлагаемого устройства, , - радиус-векторы, проведенные из центров первого и второго соленоидов устройства-прототипа в точку измерения, - радиус-вектор, проведенный из общего центра соленоидов предлагаемого устройства в точку измерения, - магнитная индукция поля, созданного устройством - прототипом в точке измерения в определенный момент времени, - магнитная индукция поля, созданного предлагаемым устройством в точке измерения в тот же момент времени, а - угол между плоскостями 1 и 2.
Из представленной фиг. 1 видно, что в случае, когда центры взаимно ортогональных соленоидов (позиции 3.1 и 3.2) разнесены в пространстве, плоскость, в которой вращается вектор магнитной индукции устройства-прототипа, отклоняется от плоскости, создаваемой предлагаемым устройством на угол α, а также модуль вектора магнитной индукции создаваемого устройством-прототипом поля отличается от модуля вектора магнитной индукции создаваемого предлагаемым устройством поля Известно, что при совпадении центров источников магнитного поля, создаваемых токами, меняющимися по гармоническому закону с одинаковой частотой со сдвигом фаз π/2, расположенных взаимно ортогонально, генерируемое магнитное поле является дипольным [Paperno Е. / A new method for magnetic position and orientation tracking / E. Paperno, I. Sasada // IEEE Transactions on magnetics. 2001. V. 37, № 4, Р. 1938-1940]. Согласно фиг. 1 при разнесении центров соленоидов в пространстве характеристики поля искажены, тогда как совмещение геометрических центров соленоидов позволяет обеспечить дипольный характер поля.
Установка соленоидов в одной плоскости выполняется, например, соединением их магнитопроводов с обязательным совмещением геометрических центров. На фиг. 2 представлен вариант такого соединения для случая, когда магнитные сердечники соленоидов имеют прямоугольное сечение. На фиг. 2а представлено соединение сердечников с помощью пазов прямоугольной формы вполовину толщины, расположенных в центре сердечника, где обозначено: 1 - центры сердечников соединяемых соленоидов, 2 - пазы вполовину толщины. На фиг. 2б показана предлагаемая установка соленоидов с общим магнитопроводом, где обозначено: 3 - общий магнитопровод соленоидов, 4 - обмотки первого соленоида, 5 - обмотки второго соленоида. Из фиг. 2 видно, что предлагаемое соединение сердечников позволяет выполнить установку соленоидов в одной плоскости с совмещением их геометрических центров, чем достигается соответствие характеристик создаваемого поля требуемому пространственному распределению.
Таким образом, предложенное устройство обеспечивает высокую точность воспроизведения характеристик поля.
Следовательно, предлагаемое изобретение, обладая новизной, полезностью и реализуемостью, может быть применено в магнитометрических системах навигации и позиционирования.
Claims (1)
- Устройство для создания сильного низкочастотного магнитного поля, состоящее из двух соленоидов, расположенных взаимно ортогонально, отличающееся тем, что сердечники соленоидов соединены между собой с помощью пазов прямоугольной формы вполовину их толщины, расположенных в центре сердечников, и установлены в одной плоскости таким образом, что их геометрические центры совпадают.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020104646A RU2756606C2 (ru) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | Устройство для создания низкочастотного магнитного поля |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020104646A RU2756606C2 (ru) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | Устройство для создания низкочастотного магнитного поля |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020104646A RU2020104646A (ru) | 2021-08-02 |
RU2020104646A3 RU2020104646A3 (ru) | 2021-08-02 |
RU2756606C2 true RU2756606C2 (ru) | 2021-10-04 |
Family
ID=77195824
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020104646A RU2756606C2 (ru) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | Устройство для создания низкочастотного магнитного поля |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2756606C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789734C1 (ru) * | 2022-01-31 | 2023-02-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для создания вращающегося дипольного магнитного поля |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU595494A1 (ru) * | 1974-03-11 | 1978-02-28 | Научно-Производственное Объединение "Геофизика" | Устройство дл измерени искревлени скважин |
SU1499565A1 (ru) * | 1987-06-08 | 1991-01-07 | Московский Инженерно-Физический Институт | Термо дерна установка |
US6626252B1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-09-30 | Vector Magnetics Llc | Two solenoid guide system for horizontal boreholes |
RU2007137953A (ru) * | 2007-10-12 | 2009-04-20 | Домаев Виталий Николаевич (RU) | Способ и устройства для излучения электродинамического поля (варианты) |
GB2455908A (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-01 | Mark Rhodes | Antenna system with a co-located transmit loop and receive solenoid |
US20120313626A1 (en) * | 2009-12-22 | 2012-12-13 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Method and device for identifying a subset of measurements, method and system for locating an object, recording medium for these methods |
RU143344U1 (ru) * | 2014-03-26 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") | Квантовый мх - магнитометр |
RU2670194C1 (ru) * | 2018-02-02 | 2018-10-18 | Общество с ограниченной ответственностью "СТАЛЛ" | Способ электромагнитной дефектоскопии трубы и устройство для этого |
CN109975880A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于特征矢量的定向方法、装置及系统 |
CN110207688A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于特征矢量的磁信标快速定向方法与系统 |
-
2020
- 2020-01-31 RU RU2020104646A patent/RU2756606C2/ru active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU595494A1 (ru) * | 1974-03-11 | 1978-02-28 | Научно-Производственное Объединение "Геофизика" | Устройство дл измерени искревлени скважин |
SU1499565A1 (ru) * | 1987-06-08 | 1991-01-07 | Московский Инженерно-Физический Институт | Термо дерна установка |
US6626252B1 (en) * | 2002-04-03 | 2003-09-30 | Vector Magnetics Llc | Two solenoid guide system for horizontal boreholes |
RU2007137953A (ru) * | 2007-10-12 | 2009-04-20 | Домаев Виталий Николаевич (RU) | Способ и устройства для излучения электродинамического поля (варианты) |
GB2455908A (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-01 | Mark Rhodes | Antenna system with a co-located transmit loop and receive solenoid |
US20120313626A1 (en) * | 2009-12-22 | 2012-12-13 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Method and device for identifying a subset of measurements, method and system for locating an object, recording medium for these methods |
RU143344U1 (ru) * | 2014-03-26 | 2014-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") | Квантовый мх - магнитометр |
RU2670194C1 (ru) * | 2018-02-02 | 2018-10-18 | Общество с ограниченной ответственностью "СТАЛЛ" | Способ электромагнитной дефектоскопии трубы и устройство для этого |
CN109975880A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于特征矢量的定向方法、装置及系统 |
CN110207688A (zh) * | 2019-06-25 | 2019-09-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于特征矢量的磁信标快速定向方法与系统 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОЛЕВ И.М., СЕРГЕЕВ А.В. Локальная система навигации с использованием низкочастотного магнитного поля // Вестник Воронежского государственного технического университета, том 15, N 5, 2019, с. 88-94. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2789734C1 (ru) * | 2022-01-31 | 2023-02-07 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Устройство для создания вращающегося дипольного магнитного поля |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2020104646A (ru) | 2021-08-02 |
RU2020104646A3 (ru) | 2021-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4839059A (en) | Clad magic ring wigglers | |
Shute et al. | One-sided fluxes in planar, cylindrical, and spherical magnetized structures | |
EP1059539A3 (en) | RF Body Coil for an open MRI system | |
US20200176163A1 (en) | Lightweight Asymmetric Magnet Arrays with Mixed-Phase Magnet Rings | |
Leupold et al. | Novel high-field permanent-magnet flux sources | |
US4728895A (en) | System of coils for producing additional fields for obtaining polarization fields with constant gradients in a magnet having polarization pole pieces for image production by nuclear magnetic resonance | |
Pulyer et al. | Generation of remote homogeneous magnetic fields | |
RU2756606C2 (ru) | Устройство для создания низкочастотного магнитного поля | |
Aissaoui et al. | Mutual inductance and interaction calculation between conductor or coil of rectangular cross section and parallelepiped permanent magnet | |
JP2006247369A (ja) | マグネットシステムおよびmri装置 | |
US6809619B1 (en) | System and method for adjusting magnetic center field for permanent MRI magnetic field generator | |
US4177442A (en) | Production of magnetic media | |
Ravaud et al. | Analytical expression of the magnetic field created by tile permanent magnets tangentially magnetized and radial currents in massive disks | |
JPH0614900A (ja) | 勾配磁場コイルの製造方法及び勾配磁場用コイル単位並びに勾配磁場コイル | |
EP3877994A1 (en) | Magnetic optimisation | |
Yi et al. | A Rotating-Magnet Based Mechanical Antenna for VLF Communication | |
Pramanik | ELECTROMAGNETISM Volume I (Theory) | |
Babic et al. | Mutual inductance and magnetic force calculations for bitter disk coil (pancake) with nonlinear radial current and filamentary circular coil with azimuthal current | |
JP2003153879A (ja) | 傾斜磁場発生コイル及びmri用磁場発生装置 | |
US20230400535A1 (en) | Multi-axis magnetic field vector generation | |
US11094440B2 (en) | Linearly enhanced circular magnetic field actuator | |
Choudhuri | Magnetostatics | |
JPS5818254Y2 (ja) | 磁界発生素子 | |
JP2003250777A (ja) | 磁界発生装置およびそれを用いたnmr装置 | |
JP3098044B2 (ja) | 磁気共鳴イメージング装置 |