SU1652950A1 - Феррозонд - Google Patents

Description

1

(21)4624662/21

(22)26.12.88

(46) 30.05.91.Бюл. №20

(72) Л.К.Сафронов и Т.С.Миронова

(53)621.317.44(088.8)

(56)Афанасьев Ю.В. Феррозондовые приборы . Л.: Энергоатомиздат, 1986, с.153.

(54) ФЕРРОЗОНД

(57)Изобретение относитс  к магнитным измерени м с помощью прибора с ферро- зондовыми датчиками и может быть использовано при разработке измерителей инфранизкочастотных магнитных полей. Цель изобретени  - расширение частотного диапазона за счет уменьшени  остаточного намагничивани  концентратора. Устройство содержит магнитный концентратор 1, состо щий из двух полусердечников 2 и 3, между которыми расположен модул тор 4 с размещенными на нем обмотками возбуждени  5, измерени  6, компенсации 7 и смещени  8. Полусердечники 2 и 3 состо т из 2п кольцевых элементов, в каждом из которых размещена секци  обмотки 9 размагничивани . Секции обмотки 9 соединены последовательно-встречно , создава  в смежных кольцевых элементах полусердечников магнитные индукции противоположного направлени . Предлагаема  структура концентратора позвол ет на два пор дка уменьшить его остаточную намагниченность , что позвол ет измер ть магнитные пол  с частотой от 0,001 Гц. 2 ил.

. CL

fc

Ј

о ел

I4D О СП

о

XT

Фиг 1

Изобретение относилс  к магнитным измерени м с помощью приборов с феоро- зондоеыми датчиками и может быть ис- пользопано при разработке измерителей инфранизких магнитных полей.

Целью изобретени   вл етс  расширение частотного диапазона феррозонда за счет уменьшени  остаточного намагничивани  концентраторов.

На фиг. 1а показано устройство феррозонда: на фиг. 16 - спадающий знакопеременный ток размагничивани ; на Фиг. 2а - условное изображение магнитных элементов полусердечника концентратора в зеркальной символике; на фиг. 26. в - токи размагничивани  нечетного и четного соответственно элементов полусердечиика.

Феррозонд состоит из магнитного концентратора 1, включающего в себ  магнитные полусердечники 2 и 3, между которыми расположен модул тор -4, содержащий обмотки возбуждени  5, измерени  б, компенсации 7 и смещени  8.

На полусердечниках концентратора размещена многосекционна  оомотка У размагничивани , котора  состоит из секций 9-1, 9-29-40, расположенных на отдельных кольцевых магнитных элементах 10-1, 10-210-40 концентратора.

В общем случае кольцевые элементы могут быть разделены слоем немагнитного материала и выполнены в виде цилиндров, примыкающих друг к другу.

Феррозонд работает следующим образом .

До начала измерений индукции внешнего пол  tie (фиг. 1а) необходимо расмаг- нитить концентратор 1, который может быть намагничен предыдущими более мощными магнитными пол ми, что искажает измер емое поле.

Полусердечники 2 и 3 концентратора 1 содержит дл  определенности по 20 отверстий каждый. На полусердечнике 3 расположены отверсти , образующие регул рную структуру идентичных магнитных элементов 10-1, 10-2, ... 10-20. На лолусердечнике 2 расположены отдельные магнитные элементы 10-21, 10-2210-40.

Элементы полусердечников объединены в пары. Элементы 10-1 и 10-2 образуют первую пару, 10-3 и 10-4 - вторую и т.д. Число пар п на каждом полусердечнике дл  определенности структуры равно 10. Через отверсти  элемента 10-1 одновитко- вый провод обмотки 9 размагничивани  проходит сверху вниз, т.е. ток секции 9-1 приводит в какой-то мгновенный отрезок времени размагничивание элемента 10-1 против часовой стрелки (фиг. 1а). Через элемент 10-2 ток секции 9-2 обмотки размагничивани  проходит в обратном направлении, размагничива  элемент 10-2 в встречном элементу 10-1 направлении. Период размагничивани  р вен Т0, а в промежутке между токами размагничивани  (ц t T0) измер етс  сигнал Be (фиг. 16). Остальные пары устроены идентично, образу  структуры концентратора, напоминающие фрагмент

шахматной доски. На фиг. 2а изображена структура концентратора в зеркальной символике , а на фиг. 26 и 2в приведен противофазный ток размагничивани  любой пары на примере первой пары элементов.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что весь объем к полусердечников концентратора разбиваетс  на п малых кольцевых отдельных элементов, каждый из которых имеет V0 (объем, равный VK/D) и

размагничиваетс  в противоположном, чем соседний элемент, направлении, что уменьшает остаточную намагниченность и шумы концентратора.

Известно, что шум магнитного материала Ф(и определ етс .выражением

-VK.

jrv m

О)

где Ф- изменение потока, создаваемого при скачке Баркгаузена;

m - магнитный момент обьема, создающего скачок;

I - остаточна  намагниченность пол- усердечника концентратора.

Если объем материала уменьшаетс  в п

раз, а элементарные объемы V0 имеют

круговую намагниченность, физически

не создающие магнитных полюсов, то шум

концентратора становитс  равным

Фшо

Ф

:fT-VK.

(2)

Дл  уменьшени  остаточной намагниченности полученной дискретной структуры она выполн етс  в виде шахматной доски, когда области намагничивани  в двух ортогональных направлени х чередуютс  со

знаком то +, то -, либо в виде цилиндрической магнитной структуры, что уменьшает магнитостатическую энергию образца. Така  структура обеспечиваетс  пере- магничиванием соседних элементов в противоположном направлении. Воздействие противофазного спадающего пбл  на соседние элементы эквивалентно эффекту много- крагного суммировани , уменьшающему суммарную остаточную намагниченность в 102 - Ю3раз.

Таким образом, суммарный шум концентратора становитс  равным

Ф

-,-

V п Ve

(3)

При делении (3) на (1) получим мультипликативный коэффициент ослаблени  К0 шума концентратора, равный

V -1

Ко --

vn е

(4)

где е - 10/ A lo - отношение средней остаточной to намагниченности элементов пары к Л10 отклонению от среднего. Очевидно.что суммарна  намагниченность концентратора равна

Iz-l-Ko-(5)

Если п 10, е - 10 - 40 , получим Ко У 0,01-0,03. т.е. шум концентратора (или суммарна  намагниченность) уменьшаетс  приблизительно на два пор дка по сравнению с конструкци ми из сплошного ферромагнитного материала.

В процессе размагничивани  дл  обест печени  высокой точности измерений We целесообразно довести шум концентратора до шума модул тора Фщ мод , определ емого аналогично (1)

|70-7 9-1

Л

Ф

-- Р V-.д

Ю

Приравн в (6) и (3), получим выражение дл 

оптимального обьема полусердечникд кон центратора

VK - V,10fl п е(7)

После подстановки 14) в (7) имеем

W VMOfl/K02(8)

Таким образом, в предложенном феррозонде благодар  уменьшению остаточной намагниченности концентраторов диапазон измерений расшир етс  в область низких частот до уровн  0,001 Гц.

Claims (1)

1. Формула изо Сретени 

   Феррозонд, содержащий модул тор, на котором расположены обмотки возбуждени , смещени , измерени  и компенсации, и магнитный концентратор, включающий в

   себ  два магнитных полусердечника, на ко-, торых расположена многосекционна  об мотка размагничивани , отличающий- с   тем, что, с целью расширени  частотного диапазона устройства, полусердечники концентратора выполнены в виде структуры, содержащей п пар отдельных кольцевых магнитных элементов, через которые проход т секции обмотки размагничивани , включенные встречно внутри смежных элементов пары.