SU771580A1 - Устройство дл измерени параметров магнитного пол - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области магнитных измерений. Устройство предназначено дл  измерений параметров слабых магнитных полей.

Дл  измерени  параметров магнит- 5 ного пол  широко примен ютс  феррозонды . В качестве чувствительных элементов в этих устройствах используютс  сердечники, изготовл емые из железоникелевых сплавов ,в виде тон- Ю ких лент или пленок. Дл  придани  сердечникам нужной формы и предохранени  их от возможных механических напр жений и деформаций в процессе отжига и при настройке используют спе- 15 циальные каркасы-подложки, на которых и закрепл ют сердечники. Закрепление , как правило, осуществл етс  перед отжигом путем намотки ленты или проволоки из железо-никелевого 20 сйлава на каркас-подложку либо путем осаждени  на поверхность каркаса-подложки- пленки из ТОГО- же сплава.

Известны феррозонды, в которых каркасы-подложки выполнены из кера- 25 МИКИ, фарфора и других жароупорных неметаллических материалов II .

После совместного отжига сердечников на таких каркасах-подложках ,их магнитные свойства оказываютс . 30

недостаточно высокими и худшими по сравнению с образцами, изготовленными из того же железоникелевого сплава, но отожженными отдельно от каркасаподложки . Кроме того, при работе феррозондов с сердечниками на таких каркасах-подложках в широком температурном диапазоне возникают погрешности, обусловленные резким различием температурных коэффициентов линейного расширени  материалов сердечника и каркаса-подложки. Указанные недостатки , про вл ющиес  наиболее  рко при измерении параметров слабых магнитных полей, снижают точность измерений .

Известно другое устройство, которое содержит ферромагнитный сердечник , установленный на каркасе-подложке , изготовленном из немагнитного сплава типа Inconet и имеющим температурный коэффициент линейного расширени , близкий к температурному коэффициенту линейного расширени  материала сердечника 2 а также возбуждающую и измерительную обмотки.

Феррозоидч помещаетс  в магнитное поле, параметры которого необходимо измерить, В обмотку возбуждени  подаетс  переменный ток возбуждени . Под действием магнитного пол  в измерительной обмотке наводитс  ЭДС второй гармоники частоты вдзбу;кдени  амплитуда которой пропорциональна .значению измер емой магнитной индук|ции . Далее этот сигнал усиливаетс , детектируетс  и измер етс  с помйщью измерительного прибора, например, магнитоэлектрического типа. Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  точность измерений параметров магнитных полей из-за не стабильности нулевого уровн . Это объ сн етс  тем, что сплавы типа Inconei имеют магнитную восприимчивость пор дка нескольких единиц CGS Кроме того, так как температурные ко эффициенты линейного расширени  спла вов типа Inconei и материала сердечника близки, но не равны друг другу, то возникают дополнительные смещени  нулевого уровн  при работе устройств в .широком температурном диапазонеС целью повышени  точности измере ни  в устройстве дл  измерени  параметров магнитного пол , содержащем ферромагнитный сердечник, расположен ный на каркасе-подложке, возбуждающу и измерительную обмотки, каркас-подложка выполнен из резистивного сплава на основе никел . Указанные резистивные сплавы, например типа НМ23ХЮ, обладают наимень шей из известных немагнитных сплавов магнитной восприимчивостью (менее ед ниц СС5м) Кроме того, они имеют те пературный коэффициент линейного рас ширени , равный температурному коэффициенту линейного расширени  спла ва 81НМА, из которого изготовл ютс  сердечники феррозондов с низким уров нем шумов. на фиг. 1 изображено устройство дл  измерени  параметров магнитного пол ; на фиг. 2 изображен ферромагнитный сердечник, установленный на каркасе-подложке. Устройство состоит из ферромагнит ного сердечника 1, выполненного из пермалло  марки 81НМА и установленно го на каркасе-подложке 2, возбуждающей 3 и измерительной 4 обмоток. Сер дечник .размещен на каркасе-подложке так, что их поверхности посто нно контактируют друг с другом. Масса каркаса-подложки более чем на пор док; превышает массу сердечника, их массы, соответственно 1200 и 80 мг. Каркас-подложка выполнен из резистив ного сплава, например, типа HM23XIO следующего состава, вес.%: молибден 22-24, хром 2,5-2,5, алюминий 1,8-2, остальное никель. Температурные коэффициенты линейного расширени  спла вов 81НМА и НМ23ХЮ одинаковы и равны i2ilOУстройство работает следующим образом . Сердечлик 1, установленный на немагнитном каркасе-подложке 2, с нанесенными на них возбуждающей 3 и измерительной 4 обмотками помещаетс  fe магнитное поле., параметры которого) необходимо измерить. В возбуждающую обмотку подаетс  переменный ток возбуждени . Под действием магнитного пол  в измерительной обмотке 4 наводитс  ЭДС второй гармоники частоты возбуждени , амплитуда которой пропорциональна величине измер емой магнитной индукции. Далее этот сигнал усиливаетс , детектируетс  и измер етс  с помощью измерительного прибора (на фигурах не показан ) . Из резистивного сплава НМ23ХЮ были изготовлены кольцевые каркасы-подложки диаметром 20 мм в количестве 7 шт. Предварительно сплав НМ23ХЮ провер лс  на немагнитность с помощью астатического магнитометра. Измерени  показали, что магнитна  восприимчивость сплава НМ23ХЮ составл ет О , 8 ед. после закалки до 1100°С, что ниже по значению магнитной восприимчивости известных немагнитных сплавов. Далее на каркасы-подложки наматывалась лента из пермалло  81НМА толщиной 0,02 мм и шириной 1,5 мм в несколько слоев. Причем поверхность первого витка сердечника посто нно контактировала с поверхностью каркаса-подложки по всей своей длине. М&сса каркаса-подложки составила 1200 мг, а масса сердечника - 80 мг. Изготовленные таким образом семь сердечников вместе с каркасамИ-подложками подвергались высокотемпературному отжигу. Одновременно отжигались и образцы, изготовленнЫе из сплава 81НМА той же плавки, что и сердечники, но без каркасовподложек . После отжига магнитные характеристики сердечников,, закрепленных на каркасах-подложках-из сплава НМ23ХЙ, и образцов без каркасов-подложек были сопоставлены.В результате установлено,что магнитные параметры (значени  коэрцитивной силы,начальной и максимальной магнитной проницаемости) в обоих случа х практически совпадают. Затем на основе сердечников, э.акрепленных на каркасах-подложках, прошедших отжиг, были иаготовлены устройства дл  измерений параметров магнитных полей - кольцевые феррозонды . В результате испытаний этих феррозондов установлено, что они имеют езолеё высокую, стабильность нул , примерно на пор док, чем феррозонды с сердечниками, закрепленными на керамических каркасах-подложках. На феррозондах с сёрдечниками,- закрепленными на каркасах-подложках из сплава НМ23ХЮ, был достигнут наименьший ypdвень магнитных шумов по сравнению с

известными устройствами в инфранизкоиастотном диапазоне (0,1-1 Гц), приijfeepHo . равный 0,01 нТ (Ю Т) . Кроме того, при испытании феррозондов с сердечниками, закрепленными на каркасах-подложках .из сплава НМ23ХЮ, в широком температур1«ом диапазоне дополнительные погрешности уменьшились примерно на пор док.

Предлагаемое устройство применимо не только в качестве феррозондов, но и в качестве магнитных усилителей. Кроме того,сердечники из железоникелёвых сплавов могут закрепл тьс  на каркасах-подложках из сплава НМ23ХЮ методами гальванического осаждени  или напылени  непосредственно на поверхность каркасов-подложек тонкой магнитной пленки.

Claims (2)

1.Афанасьев Ю. Феррозонды. Л., Энерги , 1969, с. 83.

2.Gordon D. I. af et А. Fluxgate 5 Sensor of High Stability for Low Ft .eld Magnetometry, YEEE Trans, om

.Magn. V. MAG-, N 3, 1968, pp.397- 01,