Способ измерения азимутальной неоднородности переменного синусоидального магнитного поля

Способ измерения азимутальной неоднородности переменного синусоидального магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 47I562

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от а вт. свидетельства— (22) Заявлено 04.07.73 (21) 1940691/18-10 (51) М. Кл. G Olr 33/00 с присоединением заявки— (32) Приоритет—

Опубликовано 25.05.75. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 29.01.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.4 (088.8) (72) А втор изобретения

А. П. Григорьев (71) Заявитель Научно-исследовательский институт электронной интроскопии (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АЗИМУТАЛЬНОЙ

НЕОДНОРОДНОСТИ П ЕРЕМЕН НОГО

СИНУСОИДАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

UI — — Uim з1П ит, Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при исследовании неоднородности переменных магнитных полей, например ускорителей (бетатрон, синхротрон), и других электрофизических устройств с неоднородными магнитными полями.

В электромагните ускорителя управляющее магнитное поле почти всегда имеет аксиальную асимметрию, т. е, поле имеет азимутальную неоднородность.

Различают два вида азимутальной неоднородности: статическую (или амплитудную) и временную (или фазовую) . Соответственно применяют различные способы и устройства для измерения этих неоднородностей.

Существующие методы измерения статической и фазовой неоднородностей магнитного поля позволяют произвести измерения с весьма малой точностью и требуют значительных затрат времени на измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерений, сокращение времени, затрачиваемого на измерения, и обеспечение возможности автоматизации измерений и универсализации измерительного устройства.

Предложенный способ измерения обеих неоднородностей позволяет при сохранении габаритов, веса и стоимости измерительных устройств, применяемых при измерении, измерять статическую и фазовую неоднородности.

Это достигается тем, что у выделенного разностного сигнала (при сравнении сигналов

5 с датчиков) измеряют мгновенное значение при фазах а1= — и а =л относительного мо2 мента перехода через нуль сигнала с измерительного датчика и по нему судят соответственно о статической и фазовой неоднородностях.

Получение информации о знаке статической и фазовой неоднородностей одновременно с информацией об их величине достигастся тем, что мгновенные значения сигналов на фазах а и аз измеряют один раз за период.

На чертеже приведены ди "ãðàììû напряжений при различных соотношениях статической и фазовой неоднородности магнитного поля.

Основные принципы поясняются на основании следующих соотношений.

Например, с неподвижного датчика сни25 мается напряжен е а с подвижного (измерительного) датчика снимается сигнал

4715G2

02 = (2т 31п (И1 — )у (2) vm U1m U2m (4) Ус — — Uf sin (cot —" ср) 2 U>„, sin et, или

U,,= UÄÄ sin (Ы ф =

55 где — фазовый сдвиг между магнитными потоками, т. е. фазовая неоднородность магнитного поля.

Статическая неоднородность по определению имеет вид

Для удобства уравнения 1 и 2 переписываются следующим образом: поскольку сигналы абсолютно равноправны и можно говорить, что второй сигнал отстает по фазе от первого или что первый — опережает по фазе второй.

Из напряжения Ut вычитают напряжение

Uz, получают

U„= U — U> — — ЛУ„, sin Ы Ц,,rp cos Ы (5) = 1" ЛУ „,+ (U>„,ср) sin со/+- arctg "" ) (6) т

Указанные выражения справедливы с погрешностью 0,02О/О, так как q> не превышает 1, и можно принять, что sin ср=ср, cos ср=1.

Таким образом, из уравнения 5 следует, что разностное напряжение состоит из суммы (или разности) синусоидального и косинусоидального напряжений, причем амплитуда синусоиды несет информацию только о статической неоднородности, а косинусоиды — только о фазовой неоднородности.

В действительности имеется одно колебание — синусоида, сдвинутая по фазе относительно опорной на угол и имеющая амплитуду

v =абдо + (v <) мгновенное значение которой при фазе сс — — 90 относительно опорного сигнала однозначно соответствует величине и знаку статической неоднородности, а при фазе n>=180 — величине и знаку фазовой неоднородности (см. чертеж) .

Эти мгновенные значения и подлежат из5

l0

l5

Зо

J мерению при измерении статической и фазовой неоднородностей, т. е. азимутальной неоднородности. 1-1етрудно видеть, что разностная синусоида при cp=0 вырождается в синусоиду, амплитуда которой несет информацию о чистой статической неоднородности, а полярность — о ее знаке; соответственно при

ЛУ„,=О, т. е. отсутствии статической неоднородности, разностная синусоида вырождается в косинусоиду, амплитуда которой несет информацию о фазовой неоднородности, а ее полярность — о знаке фазы.

Одновременно с величиной статической неоднородности можно измерять и ее знак (см. чертеж). Если она положительна, то независимо от знака фазовой неоднородности полярность узкого импульса положительна, если она отрицательна — то полярность импульсов отрицательна, однако при этом надо отмечать лишь один переход через нуль в течение периода.

Таким образом, измерение статической и фазовой неоднородностей сводится к измерению амплитуд коротких импульсов, следующих с частотой измеряемого поля. .При реализации способа можно использовать для регистрации информации два раздельных канала и проводить одновременное измерение обеих неоднородностей, причем процесс измерения легко может быть автоматизирован — информация о неоднородностях может быть записана на ленту самописца (например двухперьевого) .

Предмет изобретения

Способ измерения азимутальной неоднородности переменного синусоидального магнитного поля, например ускорителя частиц, основанный на сравнении сигналов с контрольного (неподвижного) и измерительного (подвижного) датчиков поля и выделении разностного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, производительности труда, обеспечения возможности автоматизации измерений и универсализации измерительного устройства, измеряют мгновенное значение полученного разностного сигнала при фазах ас — — — и а = тс относи2 тельно момента перехода через нуль сигнала с измерительного датчика и по нему судят соответственно о статической и фазовой неоднородностях, причем мгновенные значения сигнала при указанных фазах измеряют один раз за период измеряемого поля.

471562

Составитель В. Сергеев

Техред М. Семенов

Редактор Т. Загребельная

Корректор И. Симкина

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 1110/1645 Изд. № 750 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Ра шская наб., д. 4/5