SE464996B - Foerfarande foer kompensation av objekts magnetiska stoerfaelt medelst stoerfaeltsreglerade magnetiska egenskyddsanlaeggningar - Google Patents

Description

464 996 10 15 20 25 30 35 2 proximerad beskrivning av störfältet utgå från en rums- ligt utbredd anhopning av likriktade dipoler såsom källa.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare i anslutning till på ritningen återgivna utföringsexempel. Därvid visar fig l ett objekt med vertikala störmoment och mag- netfältdifferensens resp magnetfältets förlopp ovanför resp nedanför detta objekt, fig 2 det optimala kompensationstillståndet, fig 3 fallet att oberoende av ändringar av objektets magnetisering på platsen för den maximala fältdifferensen denna är kompenserad till noll och fig 4 ett blockkopplingsschema för en SMES-regle- ringskrets.

I fig l visas endast de vertikala komponenterna.

Störmagnetfältet Hz är maximalt under objektets magne- tiska tyngdpunkt. Motsvarande gäller för magnetfält- differensen A Hz ovanför objektet. Vidare har värden för Hz resp A Hz inritats både vid positiv och negativ mag- netisering av objektet. Den största mäteffekten i A Hz såsom regleringsstorhet för en SMES-regleringskrets er- hålles här, när differenssondens syftningslinje pekar mot den magnetiska tyngdpunkten.

Det optimala kompensationstillståndet enligt fig 2 erhålles för den valda kompensationsmetoden med en av en ström I genomfluten strömspole, om strömmen instäl- les optimalt, dvs I = Kompensationen anses vara I . optimal när den maximalâpi mätplanet uppträdande fält- styrkan |H|max blir minimal. Även andra definitioner av det optimala kompensationstillståndet är möjliga. Det här beskrivna förfarandet kan även analogt tillämpas vid andra definitioner. Av fig 2 framgår att vid optimal Ä kompensation ett från noll avvikande värde i A H upp- träder, vilket omkastas vid negativ magnetisering och således även vid negativ ström I.

Det genom ovannämnda teknikens ståndpunkt kända be- greppet "egenfält-noll" skall här för bättre förståelse l0 15 20 25 30 35 464 996 3 ersättas med "optimal kompensation". Vid denna optimala kompensation finns visserligen punkter, vid rumslig presentation linjer, på vilka sondnoll uppträder, vilka emellertid inte kan användas för en SMES-reglering. I dessa punkter stannar nämligen A H-signalen oberoende av den aktuella magnetiseringen konstant på noll. Det är således ändamålsenligt att arbeta i sondmaximum en- ligt fig 1. Uppbygges en regleringskrets med en integra- tor, erhålles en återgivning enligt fig 3.

Här visas att oberoende av ändringar av objektets magnetisering på platsen för maximal A H (enligt fig 1) detta kompenseras till noll. I och med detta motsvarar fältstyrkan H emellertid inte längre den optimala kom- pensationen enligt fig 2 och förändras vid ändringar av objektets magnetisering. I det här visade fallet har störfältet i rumsplanet t o m blivit tydligt större än vad det varit utan kompensationsslinga. I motsvarighet till lösningen enligt uppfinningen måste en SMES-5 Ägg- nings reglering dimensioneras på sådant sätt att optimala kompensationstillståndet enligt fig 2 bibehål- les i stor utsträckning, även och just vid ändringar av magnetiseringen. I och för detta får A H genom reg- leringskretsen i allmänhet inte bli lika med noll utan måste inregleras på ett extra, från noll avvikande bör- värde. Detta börvärde måste varieras i beroende av ob- jektets magnetisering.

Emellertid är i allmänhet ett objekts magnetisering inte känd. Därför användes i praktiken härledda stor- heter. En sådan storhet för den genomsnittliga magneti- seringen resp för det magnetiska bandet står t ex till förfogande i den för optimal kompensation erforderliga strömmen Iopt. Användes en av denna ström härledd sig- nal såsom börvärde för A H i den insvängda SMES-regle- ringskretsen, erhålles en glidande börvärdesbildning under reglzringskretsens insvängningsförlopp och vid förändringar av objektets magnetiska tillstånd. På detta sätt kan säkerställas optimalt kompensationstillstånd 464 996 10 l5 20 25 30 35 4 även vid större ändringar av objektets magnetiska moment.

Strömsignalen kan då direkt proportionellt eller enligt anpassade allmänna funktionella sammanhang sammankopplas med differensfältsinformationen. Denna sammankoppling är en funktion av objektets och kompensationsslingornas geometri samt differensfältsondens uppställningsplats. ¿ Dessutom gäller sammankopplingen för ett fast riskavstând och måste vid andra avstånd anpassas på nytt. Sammankopp- lingen kan ske genom elektronisk addition av signalerna eller genom magnetisk addition, t ex medelst en hjälp- resp delspole, som låter kompensationsströmmen övervä- gande resp speciellt påverka differensmagnetometern.

Med en dylik SMES-regleringskrets kan principiellt alla krav uppfyllas under normaldrift. I störningsfall måste möjligen accepteras att kompensationsströmmen ökar till sitt maximivärde. Aktuell krets kan köras vidare med denna maximala ström eller helt frånkopplas. Båda lösningar medför ett avsevärt förstorat störfält av ob- jektet.

Dessa icke önskvärda följdfenomen av en störning kan elimineras genom att använda en extra magnetometer för att uppmäta det kursberoende yttre magnetfältet.

Liksom vid konventionella MES-system kan därigenom ske en kompensation av den inducerade magnetiseringen, ge- nom att det kursberoende yttre magnetfältet additivt påkopplas effektförstärkaren för kompensationsströmmen.

I motsvarighet därtill kan med konstant förström kom- penseras den genomsnittliga permanenta magnetiserings- andelen. Strömregleringsomrâdet för SMES-reglerings- kretsen kan därigenom begränsas så mycket som det ännu är acceptabelt på grund av det magnetiska momentets för- ändringar. Således kan vid en störning SMES-reglerings- kretsen frånkopplas, så att såsom nöddrift fortfarande en konventionell MES-kompensation står till förfogande.

Såsom magnetometer kan en MES-magnetometer användas.

Vid motsvarande dimensionering av differensmagnetometern föreligger magnetfältinformationen likväl utan extra 10 15 20 25 30 35 4-64 996 5 åtgärder. Finns inget yttre magnetfält resp är de upp- trädande magnetfältdifferenserna stora relativt ett volyminöst yttre magnetfält, kan magnetfältdifferens- mätningen ersättningsvis även ske medelst en magnet- fältsmätning av L örfältet- Det är även möjligt att använda dylika SMES-regle- ringskretsar flera gånger för t-ika delelement av ett objekt. Härvid kan regleringskretsarna användas tämli- gen oberoende av varandra eller bestå av en huvudkrets och flera underregleringskretsar.

Medan tidigare företrädesvis talats om en magneti- seringsriktning och en kompensazionsspole kan förfaran- det emellertid även tillämpas med flera magnetiserings- resp kompensationsaxlar.

Såsom väsentlig lättnad för uppbyggnad av komplexa SMES-regleringskretsar minimeras kopplingsscheman genom överlagring av enskilda regleringskretsar inbördes resp återverkningar från andra kompensationsanordningar på den aktuella regleringskretsen medelst kompensation.

Kompensationen kan även ske medelst en matris, vars koefficienter bestämmes genom mätningar resp beräkningar.

Kompensationen av kopplingskretsarna resp återverk- ningarna kan även ske medelst elektronisk förknippning med differensmagnetometrarnas utgångar eller genom mag- netisk påverkan av sonderna. Vidare är det möjligt att kompensera kopplingskretsarna resp återverkningarna ge- nc* att spolströmmarna resp deras kompensationsfält förknippas med varandra. Dessa åtgärder för kompensa- tion kan tillämpas var för sig eller även kombinerade med varandra.

En optimering av SMES-kretsarna kan även ske på det sättet, att på det aktuella riskavståndet differen- serna resp gradienterna i störfältet blir minimala. Även en speciell dimensionering av kompensations- lindningssystemen kan leda till en långtgående överens- stämmelse mellan magnetfälts- och magnetfältdifferens- förloppet mellan objektfältet och lindningsfältet. I 464 996 10 15 20 25 30 35 6 praktiken kommer man därvid begränsa sig till riskav- ståndet och/eller alla resp några sondorter. Härvid kan även exempelvis beträffande magnetfältdifferenserna ske en överanpassning, vilket innebär, att magnetfält- differenserna från aktuell lindningssystem görs större än de objektdifferensfält som skall kompenseras. Däri- 'w genom ökas mäteffekten resp differenssondernas kvalitet behöver inte vara så hög. Denna anpassning resp överan- passning kan i praktiken på fördelaktigt sätt ske medelst tillsats- resp delspolar. Med den glidande börvärdes- bildningen av SMES-regleringskretsen via lindningsström- men utjämnas enligt lämplig skalering den kvarvarande felanpassningen.

I blockkopplingsschemat för en SMES-regleringskrets i fig 4 har objektet 1 återgivits såsom vertikalt magne- tiserat. Den vertikala magnetfältdifferensen A Hz mätes med differensmagnetometern 2 och omvandlas via elektro- niken 3 till en spänning. Via en regulator 4 och en spännings-/strömtransformator 5 alstras en ström i kom- pensationsslingan 6, vars magnetfält motverkar objek- tets magnetisering. En del av strömmen adderas via en ström-/spänningstransformator 7 och en anpassningskopp- ling 8 till differensfältsignalen vid 9 med rätt för- tecken.

För kompensation av sammankopplingarna av de i den- na figur för enkelhets skull inte återgivna övriga rymd- axlarna av objektet och tillhörande kompensationsslingor förknippas magnetfältdifferenserna och/eller kompensa- tionsströmmarna för övriga rymdaxlar i en V-matris l0, och resultatet inmatas i regleringskretsen vid ett addi- tionsställe ll.

För kompensation av återverkningarna från andra in- tilliggande MES- resp SMES-kompensationsanordningar för hela objektet resp delanordningar av detta objekt för- . knippas kompensationsströmmarna och/eller magnetfält- differenserna från dessa kompensationsanordningar i en R-matris 12, och resultatet inmatas additivt vid 13 i regleringskretsen. 10 464 996 7 Med magnetfältssensorn 14 mätes objektets rörelse- beroende magnetfält och omvandlas i en elektronikenhet 15 till en lämpligt skalerad spänning samt tillföres efter regulatorn 4 additivt kretsen vid 16. Via en in- ställbar konstantspänningskälla 17 tillföres ström-/ spänningstransformatorn 5 en konstant förspänning, som vid 18 inmatas i regleringskretsen.

De additiva inmatningarna vid 16 och 18 tjänstgör för grovkompensation av objektmagnetiseringens induce- rade resp permanenta andel och är även lämpade för nöd- drift, i fall SMES-regleringskretsen mankerar.

Claims (15)

464 996 10 15 20 25 30 35 PATENTKRAV

1. Förfarande för kompensation av objekts magne- tiska störfält medelst störfältsreglerade magnetiska egenskyddsanläggningar, bestående av magnetometrar, sam- mankopplingsorgan, regleringsanordningar, effektförstär- karsteg och lindningssystem, varvid uppmätta magnetfältsdiffe- renser i störfält tas med i en regleringskrets, k ä n n e - t e c k n a t därav, att andelar av kompensationsström återföres till regleringskretsen samt att denna åter- föringsgrens parametrar inställes så att ett optimalt kompensationstillstånd uppnås.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att återföringen av andelarna av kompensa- tionsströmmen till regleringskretsen utföres elektroniskt.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att återföringen av andelarna av kompensa- tionsströmmen till regleringskretsen utföres magnetiskt.

4. n a t därav, att om objektet påverkas av ett yttre mag- Förfarande enligt krav 1-3, k ä n n e t e c k - netfält förutom objektets egenfält även det yttre magnet- fältet användes för härledning av kompensationsströmmar.

5. t e c k n a t därav, att vid störfält av objektet, vil- Förfarande enligt krav 1 eller 4, k ä n n e - kas mätta magnetfältsdifferenser är stora i förhållande till ett yttre verksamt fälts magnetfältsdifferenser, magnetfältsdifferensmätningen ersättes med en magnetfälts- mätning av störfältet.

6. t e c k n a t därav, att återföringen av andelarna av Förfarande enligt kraven 1 - 5, k ä n n e - kompensationsströmmen till regleringskretsen sker via en anpassningskrets (8), med vilken ett i förväg bestämbart funktionellt samband är inställbart mellan den uttagna kompensationsströmandelen och återföringssignalen.

7. Förfarande enligt kraven 1 - 6, k ä n n e - t e c k n a t därav, att flera regleringskretsar användes parallellt med varandra samt hierarkiskt avtrappade. 10 15 20 25 30 464 996 9

8. Förfarande enligt kraven 1-7, k ä n n e t e c k - n a t därav, att förfarandet tillämpas på flera rymdaxlar av objektet.

9. Förfarande enligt kraven 1-8, k ä n n e t e c k - n a t därav, att förfarandet användes i grannskapet av andra kompensationsanordningar.

10. t e c k n a t därav, att uppträdande kopplingar respek- Förfarande enligt kraven 7 - 9, k ä n n e - tive återverkningar kompenseras.

11. n a t därav, att kompensationen sker medelst en matris, Förfarande enligt krav 10, k ä n n e t e c k - vars koefficienter fastställes genom mätning eller beräk- ning av sammankopplingarna resp återverkningarna.

12. t e c k n a t därav, att för kompensation av sammankopp- Förfarande enligt kraven 10 och 11, k ä n n e- lingarna resp återverkningarna spolströmmarna resp deras kompensationsfält elektriskt sammankopplas med varandra.

13. t e c k n a t därav, att för kompensation av sammankopp- Förfarande enligt kraven 10 och 11, k ä n n e - lingarna resp återverkningarna spolströmmarna resp deras kompensationsfält magnetiskt sammankopplas med varandra.

14. t e c k n a t därav, att inställningen av regleringskret- Förfarande enligt föregående krav, k ä n n e - sarnas parametrar sker på sådant sätt, att i det optimala kompensationstillstândet störfältsdifferensen resp stör- fältsgradienterna på riskavstånd blir minimala.

15. t e c k n a t därav, att kompensationslindningssystemen Förfarande enligt föregående krav, k ä n n e - genom sin geometri, genom tillsats- eller delspolar be- träffande sitt magnetfälts- och magnetfältsdifferensför- lopp anpassas eller under- resp överanpassas till objekt- fältet.