SU600488A1 - Феррозонд - Google Patents

Description

Изобретсине отноен.т  к облаети магнитиы .х намерений и может быть иелользовано дл  измерени  ко.мнон.ент вектора слабого магннтного .нол  три ироведенин геофизических и биофизических тсследований.

Известны и широко нримеи ютс  дл  казаиных измерений устройства, называемые феррозонда.ми. Как иравнло, феррозонд содержит один илИ два ферромагнитных сердечника , обмотку возбуждени , ио Которой ироиускаетс  иеременный ток, иериодически довод щий сердечники до насыщени , и из .мерительную обмотку, в .которой Т1аводитс  нолезна  ЭДС, несуща  информацию об нзмер е .мой комноненте нол . Более низким ург)Внем 1Ч)бстве1ПП)1х HiyMOB (нри прочих равных услови х) обладают ()еррозо11Д1)1, се;)дечникн котор)1х 1вынолнены нз .iaTepiK ;iOB с мало) магннтострикн11ей.

Наиболее близким IK изобретению  вл етс  устройство, содержащее два идентичных стержневых сердечника, обмотку возбуждени  н измерительную обмотку 1. Недостатком феррозонда  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  тем, что, несмотр  на использование ферромагнитных материалов с малой магнитострикцией, в нем не учтено вли ние магиитостгикции формы сердечников.

Целью изобретени   вл етс  повыщспие точности измерени . Г1оставлен а  цель достигаетс  тем, что в феррозонде, содержащем ферромагнитный сердечник, возбуждающую и измерительную обмотки, ферро.магнит 1ый сердечник выполиен из материала е отрицательной магнитострикцней, значение которой скомпенсировано значением .положительной магнитострикции формы ферромагнитного сердечника в возбужденном состо н .ии.

Длину сердечника выбирают из расчета уравновешивани  |Механических напр жений, вызываемых Магинтострикцией вещества, механическими напр жени .ми, обусловленными магнитострикнией форумы.

Па чертеже иоказана векторпа  диаграм .ма cii.i, д.е)1ств 1они1х на хчасток 1 (})еррозоида 2 в продольном иаправлеиин.

Силы /1, определ емые зиаченнем .магиптострикцин формы о)ф, действуют как |раст гиваюииге , силы /о, определ емые зиаченпем .магнитострикции веп1,ества сов, действуют как сжимающие. Суммарный магпитострикционный эффект равен (составл ющей вынужденной магнитострикции пренебрегаем):

tov e.,g-f Шф.(1)

Магнитострнкци  формы прп прочих равных услови х пропорциональна коэффициенту .V размагничивани  сердечни ка (). .Магннтост рикцп  вещества может быть положительной или отрицательной в завиеимости от еостава вещества. Так, железо-никелевые сплавы имеют отрицательную со„ при содержании никел  более 80-85%. Что касаетс  магнитост рикции формы, то ее значе 1ие всегда положительно, поскольку прИ 1иаложении ПОЛЯ сердечник д.пп« етс , т. е. стремитс  уменьшить коэффициент размагничивани  Л . ПоэтОМу, изготовив сердечник из материала с отрицательиой магнитострикпией, моЖНО так выбрать его форму, что суммариа  объемна  магдитострикци  будет близка к ;нулю, т. е. со . В свою очередь, это приведет к существенному ослаблению внутренних механических напр л ений, определ ющих уровень магнитных шумов феррозонда . Произведем конкретный расчет длниы сердечника дл  Предлагаемого феррозонда. Поскольку (0||, то j,,,. л ,„ где NIU. и С))ф. „. - коэффициеит размагиичивани  и магнитострикци  формы щара, Vc. и Ыф. с. - коэффициент раз:магничивани  и магнитострикции формы сердечника феррозонда. Полага , что матнитострикци  формы уравновещивает магнитострнкцию вещества, т. е. (-сов+Ыф), и ограничива сь рассмотрением только продольных .коэффициентов магИИтострикции , цолучим /V,. Л, (.ш.(.ш. где (Л///)ф. п. и (А///)ф.с.-.продольные коэффициенты формы дл  щара и сердечника феррозонда соответственно; К - отрицательное значение продольной магнитострикции вещества. Подставл   в (Выражение (2) численные значени , например: 111. 1/3, (А///)ф.ш. 4.10- находим Л. /-J 10 0,0084. Если сердечник имеет форму цилиндра , то такому значению б}дет COOTEGTствовать его относительна  длина l/d, где d -диаметр, равна  15. Это значение может быть получено из выражени  д In 1.21 Id-1 i V ц. . Таким образом, в феррозонде используетс  сердечник, параметры вещества которого жеетко взаимоев заны с параметрами формы . Выбор длины сердечника зависит от магнитострикции его вещества. Поскольку магнитострикци  формы всегда положительна, то повышение точности измерений за счет резкого снижени  уровн  собственных щумов феррозонда может быть достигнуто только нри использовании материалов с отрицательной магнитострикцией. Предлагаемый феррозонд позвол ет реализовать Предельные возмомхноети феррозондоlibix приборов и снизить их порог чувствительности до . Он может быть нримеиен дл  измерени  слабых н сверхслабых магнитных нолей. Ф о р м у л а и 3 обре т е н и   Феррозонд, содержащий ферромагнитный сердечник, возбуждающую И измерительную обмотки, о т vi и ч а ю HJ, и и с   тем, что, с целью повышени  точности измерени , ферроматнитный сердечник выполнен из материала с отрицательной магнитострИКцией, зиачение которой скомпенснровано значением иоложительиой магнитострикции формы ферромагнитното сердечника в возбужденно.м состо нии. РЬсточники информации, прин тые во внимание при эксиертизе 1. Афанасьев Ю. В. Феррозонды. Л., «Энерги , 1969, стр. 67.