SU367396A1 - Устройство для измерения относительного градиента магнитного поля - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  исследовани  с помощью датчиков Холла магнитных полей в ускорител х зар женных частиц ..

Относительный градиент магнитного нол  (величину отношени  градиента к величине магнитного пол ) обычно определ ют путем вычислени  но результатам независимых измерений величины магнитного нол  и его градиента в заданном направлении.

Известно устройство с двум  датчиками Холла и двум  индикаторами, позвол ющее измер ть величины магнитного пол  и его градиента, причем показани  отсчитывают по разным индикаторам.

Однако при определении относительного градиента необходимо проводить независимые измерени  величин магнитного пол  и его градиента , что приводит к по влению дополнительной погрешности в определении относительного градиента. Если эти два измерени  провод т в разные моменты времени, то возникает ошибка, обусловленна  нестабильностью системы питани  исследуемого электромагнита .

Цель изобретени  - повышение точности измерений и получение результата измерений в величинах, пропорциональных относительному градиенту магнитного пол .

Это достигаетс  тем, что выходы обоих датчиков последовательно подключены к входу усилител  разностного сигнала, соединенного с регулируемым источником тока, питающим измерительный датчик Холла, причем в качестве измерител  разности токов в цеп х питани  обоих датчиков использован логометр.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства дл  измерени  относительного градиента магнитного пол . ,

Устройство содержит датчики 1 и 2 Холла, .источник 3 тока, дифференциальный усилитель 4, источник 5 питани  датчика 2, индикатор 6. Датчики Холла жестко зафиксированы на

определенном рассто нии Го друг от друга и помещены в исследуемое магнитное поле. Датчик / питаетс  током /о посто нным по величине , а ток Iz, питающий датчик 2, регулируетс  так, чтобы сигналы обоих датчиков были

равны по величине.

Сигналы датчиков, установленных в разные по величине магнитные пол , определ ютс  следующими выражени ми:

датчик / ,Bi,

(1) (2)

25 датчик 2 Ux, ,

где

-Ч

Ki и Kz - коэффициенты чувствительности 30 датчиков; Bi и BZ - величины магнитного пол  в точках установки датчиков. Поскольку Ял1 ло, то из выражений (1) и (2) имеем / / 1 л 2 Д J « Кз В Если коэффициенты чувствительности используемых датчиков равны, т. е. 1 то выражение (3) принимает вид / -/ В, Разность токов, питающих датчики Холла, определ етс  как /. магнитного или, учитыва , градиент пол  равен , ., G - --t- Го окончательно имеем А(/. 1 где А - const. Из выражени  (8) следует, что разность токов питани  датчиков Холла, включенных указанным образом, пропорциональна отношению градиента магнитного пол  к величине магнитного пол  в точке расположени  второго датчика. Однако дл  определени  относительного градиента согласно выражению (8) достаточно измерить величину тока Iz, так как остальные величины /i и Го остаютс  неизменными в течение всех измерений. Известные ускорители зар женных частиц с сильной фокусировкой имеют, как правило, магнитное поле с посто нной величиной градиента , поэтому неточность в определении относительного градиента из выражени  (8), как G С величины-, а данном случае неВа-±- (В,+В,) существенна. В случае необходимости эта погрещность может быть исключена путем повторного измерени  величины /i-/2 после поворота пары датчиков в исследуемом поле на 180° вокруг центра второго датчика Холла (фиг. 2). Аналогично выражению (1) сигналы датчика / при установке его в поле Bl и могут быть представлены в виде i/;. Kj.Bi.(9) Ul, KJ.Bi.(10) Поскольку ток питани  второго датчика рег лируетс  так, чтобы сигналы обоих датчиков были равны, то и:, км,(11) ,.(12) При нервом измерении ,, следовательно , результат измерений согласно выражени м (4), (У) и (11) составл ет .-/2-Л- Л При втором измерении после поворота датчиков , , , следовательно, результат измерений согласно выражени м (4), (10) и (12) составл ет , I , поэтому и результаты измерений NL и N имеют разные знаки. Вз в среднее арифметическое из выражений (13) и (14), окончательно получаем: ,-. 1 BI-B, 22 Следовательно, среднее арифметическое результатов двух измерений N и пропорционально отношению градиента магнитного пол  между точками расположени  первого датчика к величине Магнитного пол  в точке расположени  второго датчика. Блок-схема измерител  относительного градиента магнитного пол  показана на фиг. 1. Датчики 1 и 2 Холла установлены на общем держателе. Датчик 1 питаетс  стабилизированным током /1 от источника 3 тока. Сигналы датчиков подаютс  на вход дифференциального усилител  4, который управл ет источником 5 питани  датчика 2. Схема настраиваетс  так, чтобы автоматически поддерживалось равенство сигналов L.v, и Ux,, Индикатор 6 измер ет либо величину тока Iz, либо разность токов /2-/i. Во втором случае в качестве индикатора может быть использован логометр со шкалой, проградуированной непосредственно в величинах относительного градиента магнитного пол  (%/сж). Лр.и использовании датчиков Холла с раз/ К личной чувствительностью ( )В диффе К  J ренциальном усилителе может быть предусмотрена раздельна  регулировка коэффициента передачи по входам, настраиваема  так, чтобы произведение коэффициента передачи на коэффициент чувствительности соответствующего датчика было одинаковым дл  обоих входов усилител . Предмет изобретени  Устройство дл  измерени  относительного радиента магнитного пол , содержащее опорый и измерительный датчики Холла, закрепенные на общем держателе, источники пиани  и измерительный блок, отличающеес  ем, что, с целью повышени  точности измеений и получени  результата измерений в веичинах , пропорциональных относительному радиенту магнитного пол , выходы обоих датчиков последовательно подключены к входу усилител  разностного сигнала, соединенного с регулируемым источником тока, питающим

измерительный датчик Холла, причем в качестве измер тел  разности токов в цел х питани  обоих датчиков использован логометр.