Газоразрядный магнитоэлектрический преобразователь

Газоразрядный магнитоэлектрический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к магнитным измерениям с помощью газоразрядных приборов и может быть использовано при исследованиях постоянных и градиентных магнитных полей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей газоразрядного магнитоэлектрического преобразователя за счет обеспечения возможности измерения двух составляющих магнитного поля. Устройство содержит катод 1, выполненный в виде металлического кольца, анод 2, выполненный в виде металлического стержня и расположенный внутри катода вдоль его оси, и три измерительных электрода 3,4,5, два из которых расположены с одной стороны торцовой поверхности катода на расстоянии L от нее симметрично его оси, а третий электрод закреплен между анодом и катодом так, что его ось совпадает с осью первого электрода. При этом расстояние L выбирается из условия D<SB POS="POST">1</SB>-D<SB POS="POST">2</SB>/3≤L≤D<SB POS="POST">1</SB>-D<SB POS="POST">2</SB>/2, где D<SB POS="POST">1</SB> - внутренний диаметр катода

D<SB POS="POST">2</SB>-диаметр анода. Предлагаемая конструкция обеспечивает возможность измерения двух составляющих магнитного поля, при этом за счет увеличения поверхности катода повышается ресурс устройства и стабильность измерений. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я1.) „„1483413 (gg 4 G 01 К 33/00

OflHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4258871/24-21 (22) 30.03.87 (46) 30.05.89. Бюл. №, 20 (71) Саратовский политехнический институт (72) А. А. Захаров, Г. А. Пчелинцев, А. В. Колпаков, Г. А., Шумарина и С. О. Окунев (53) 621.317.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 685989, кл. G OI R 19/00, 1979. (54) ГАЗОРАЗРЯД НЬ1Й МАГНИТОЭЛ ЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к магнитным измерениям с помощью газоразрядных приборов и может быть использовано при исследованиях постоянных и градиентных магнитных полей. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей газоразрядного магнитоэлектрического преобразователя за счет обеспечения возможности измерения двух составляющих магнитного поля. Устроиство содержит катод 1, выполненный в виде металлического кольца, анод 2, выполненный в виде металлического стержня и расположенный внутри катода вдоль его оси, и три измерительных электрода 3, 4, 5, два из которых расположены с одной стороны торцовой поверхности катода на расстоянии от нее симметрично его оси, а третий электрод закреплен между анодом и катодом так, что его ось совпадает с осью первого электрода.

При этом расстояние l выбирается из услов и я 0 i — Dg/3(/а 0 — D /2, где 0 i — внутренний диаметр катода; 0> — диаметр анода.

Предлагаемая конструкция обеспечивает возможность измерения двух составляющих магнитного поля, при этом за счет увеличения поверхности катода повышается ресурс устройства и стабильность измерений. 3 ил.

1483413

5 !

О !

20

Изобретение относится к технике магнитных измерений с помощью газоразрядпых приборов и может быть применено в измерительной технике, автоматике и электроникс при исследованиях постоянных и градиентных магнитных полей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей газоразрядного магпитоэлектрического преобразователя за счет обеспечения возможности измерения двух составляюгцих магнитного поля.

11а фиг. 1 изображена схема расположения электродов преобразователя; на фиг. 2 — распределение концентрации носителей заряда и| вдоль координаты Z npu г=соиь/; на фиг. 3 — распределение концентрации носителей заряда и, по азимуту (!.:) при r=const.

Устройство состои r иHз кKа тTоoд а 1(, выполненного в виде металлического кольца с внутренним диаметром Вь анода 2, выполненпого в виде металлического стержня диаметром 0, расположенных коаксиально с осью колбы преобразователя (не изображена), и трех измерительных электродов

3 — 5 в виде металлических стержней.

Электрод 3 расположен с электродом 4 соосно напротив друг друга, а торцовая поверхность рабочей части электрода 3 лежит в плоскости, проходящей через торцовые поверхности катода 1 и анода 2, обращенные к электродам 4 и 5. Электроды 4 и 5 размещены по одну сторону от катода 1 и ано1а 2 симметрично относительно продольной оси колбы, причем торцовые рабочие поверхности измерительных электродов 4 и 5 лежат в плоскости, перпендикулярной оси колбы, отстоящей от плоскости, проходящей через торцовые поверхности катода 1 и анода 2, обращенные к этим электродам на расстоянии l, определяемом из условия: — О1 — и

Устройство работает следующим образом.

Измерительные электроды 3 — 5, помещенные в области разряда, позволяют одновременно измерять поперечную и IIpoдольную составляю1цие магнитного поля.

Предлагаемое устройство позволяет создать в области возникновения разряда между катодом и анодом 2 неоднородное электрическое поле, величина которого без учета краевых эффектов определяется соотношением:

Е,= р,, В/м, r tn — -

DO, где U — потенциал между катодом 1 и анодом 2;

r — координата области разряда, в которой размещаются измерительные электроды 3 — 5.

Координата r определяется из условия

Использование неоднородного электрического поля облегчает разряд, что связано.с возникновением частичного разряда в местах, где напряженность поля достигает критических значений.

Использование в качестве катода 1 кольца с развитой поверхностью способствует стабилизации разряда и повышению ресурса работы прибора.

Размеры Di и D катода 1 и анода 2 выбираются таким образом, чтобы не возникал разряд непосредственно в радиальном направлении при заданном минимальном рабочем напряжении между электродами.

Это условие выполняется при ограничениях, накладываемых на поперечные размеры датчиков и определяемых, в основном, величиной Dk при измерении распределения магнитного поля в протяженных ма klHTHbkx фокусирующих системах с узкими (О=З вЂ”:

10.10 м и сверхзвуками (О(3 10 м) каналами, используемыми для фокусировки тонких электронных потоков, При подаче напряжения на катод 1 и анод

2 на краях в области их торцовых поверхностей возникает неоднородное электрическое поле, при этом длина силовых линий увеличивается по сравнению с внутренней областью устройства. При определенном потенциале, равном потенциалу зажигания U, ускоренные электрическим полем, двигающиеся вдоль искривленных силовых линий электроны набирают скорость, достаточную для ионизации газа. Разряд возникает не в центральной области устройства, где длина силовых линий электрического поля минимальная, а на обоих краях, в области торцовых поверхностей анода 1 и катода 2, приобретая тороидальную форму, что наблюдается визуально.

Дрейфовая скорость носителей заряда в этом случае имеет как радиальную (V „) так и осевую (V, ) составляющие, что и обеспечивает измерение как продольной, так и поперечной компонент магнитного поля.

При значительных расстояниях между катодом 1 и анодом 2 пробой газа происходит непосредственно в радиальном направ.)снии, т. е. в центральной области между катодом и анодом, где длина силовых линий минимальна, поэтому дрейфовая скорость носителей заряда в отсутствие магнитного поля имеет только радиальную составляющую.

При возникновении краевого разряда осевое распределение концентрации ионов имеет вид, представленный на фиг. 2 при

r=const. Два максимума с координатами

+Z„,„,- соответствуют областям максимальной ионизации газа. В обе стороны от максимумов происходит диффузия электронов и ионов и объемная рекомбинация. Абсолютная величина )Z„,„,l зависит от выбора г и уменьшается при смещении по радиусу в

1483413 сторону анода 2 или катода 1, приближаясь к,— .

)1

При воздействии плоского поперечного магнитного поля В,=В„(ось х проходит через центры измерительных электродов 4, 5, т. е. по линии (р=О, л) происходит деформация распределения концентрации носителей заряда (ионов) по (р (фиг. 3). Магнитная сила Р-(.(1 „р z В(сжимает разряд в области (р=О и разжимает в области (р=т(, изменяя концентрацию n,=f(y) в точках, где расположены электроды 4 и 5, в результате чего появляется разностный сигнал, пропорциональный измеряемому магнитному полю.

При воздействии на область разряда 15 продольного магнитного поля В, происходит искривление траектории электронов как в магнетронном диоде. Длина траектории увеличиваетя, что облегчает существование разряда с меньшим выпячиванием из области между катодом 1 и . анодом 2 (пунктирная кривая, фиг. 2). На измерительных электродах 4 и 3, расположенных симметрично относительно одного из максимумов распределения концентрации n;=f(Z) с координатами Zl u ZQ и r=const (фиг. 2), в точ- 25 ках 4, 3 появляется сигнал U, пропорциональный An;=n;,— n;gU — (зп;) или U B.

Если продольное магнитное поле В неоднородное по r, т. е.  — — f(r), то имеющееся незначительное смещение координаты измерительных электродов с оси системы (r+0) в область т)Е4 не приводит к существенной ошибке измерения В . Происходит усреднение измеряемой величины В(по сечению, ограниченному поперечными размерами конструкции, что имеет место и при измерении, например, датчиками Холла. 35

Предложенный газоразрядный магнитоэлектрический преобразователь имеет следующие преимушества: за счет применения коаксиальной конструкции анода и катода, развитой поверхности катода и при соответствующем давлении газа обеспечивается тороидальная форм» горения р»з;»,:,;:01(paя позволяет пpii даниОм;1»cii(.ложеi!»и электРОдов 03!IОВPtмс!i!Io 11»11(1) ; i !i(I;(»с< .-( ную и продольную сос1»в. Iяк,(1(с и»;,.:;ноО ГО и Ол я, ум е н ь ш и т ь I!;! и .1я ж с., i (з ". н . 1 . 1, ния, IloBI>!cIITh Pt iPt 11»(10(I! 11 :1(Г» бнльность горения разряд».

Данная конструкция по»во .я(г (:озз»1, миниатюрные преобразователи, . пос(1бпь:( регистрировать магнитные поля в узких каналах.

Формула пзоор(такая

Газоразрядный магнитоэлектрнчески и преобразователь, содержащий IB» измерительных электрода, анод, выполненные в виде металлических стержней, и металлический катод, помещенные в наполненную газом колбу, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможног1ей путем одновременного измерения поперечной и прсдольной составляющих магнитного поля, в него введен третий измерительный электро,, катод выполнен в виде кольца, анод расположен внутри катода вдоль его Ool! так, что соответствующие торцовые поверхности анода и катода находятся в одних плоскостях, два измерительных электрода размеШены симметрично относительно оси катс— да так. что их торцовые поверхностi! í»х(;— дятся в плоскости, параллельной рабочей торцовой поверхности катода на расстоянии от нее, а третий измерительный электрод расположен между анодом и катодо,l соосно с одним из измерительных электрсдов так, что его торцовая поверхность ii»ходится в одной плоскости с р»бочей т(11..(loBoH поверхностью KBTQJ», 11pI(I(il р»с:то>.— ние / выбирается из условия где Di — внутренний диаметр като((1;

D — диаметр анода.

1483413

-гтах «й О "z 7 4 у

Составитель Г. Клитотехнис

Редактор Л. Пчолинская Техред И. Верес Корректор М. Васильева

Заказ 2828/44 Тираж 713 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1! 3035, Москв а, Ж вЂ” 35, Рау.шская наб., д. 4)5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101