Устройство для измерения напряженности магнитного поля

Устройство для измерения напряженности магнитного поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социапистическик

Республик (61) Дополнительное к а (22) Заявлено 09.06.75 (2 с присоединением за (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.77. Б

Дата опубликования опи

Кл G 01iR 33/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР

К 621.317.42 (088.8) по делам изабретвний и открытий (72) Автор изобретения

g, M, Васильев (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Йзобретение относится к области магнитных измерений.

Известно устройство для измерения напряженности магнитного поля с помощью катушек поля и регистрирующего прибора. Для измерения напряженности магнитного поля на поверхности ферромагнитных образцов применяются катушки с двойной обмоткой, которые подключаются к регистрирующему прибору М

Однако известное устройство имеет недостаточно высокую точность измерений.

С целью повышения точности измерений в предлагаемое устройство для измерения величины напряженности магнитного поля, содержащем измерительную катушку с двумя рядами проводов, включенных встречно и расположенных параллельно один к другому на фиксированном расстоянии, регистрирующий прибор, подключенный к измерительной катушке, намагничивающую катушку, ряды измерительной катушки наматываются проводом одинаковой длины и располагаются на одинаковом расстоянии один от другого в направлении измеряемого изменения величины векторного магнитного потенциала, а провод каждого ряда проводов располагается в точках пространства, где векторый магнитный потенциал имеет одинаковую величину и направлен вдоль провода ряда.

Все тела под влиянием магнитных полей находятся в некотором состоянии (электротоническом). Любое изменение магнитного состояния пространства приводит к изменению состояния тел, расположенных в этих же точках пространства.

В качестве тела, изменяющего свое состояние под действием магнитного поля, берется контур из проводникового материала, В ре10 зультате изменения величины магнитного поля в точках пространства, где расположен провод контура, изменяется состояние этого провода, которое можно измерить по количеству электричества, протекающего в проволочном

15 контуре.

При расположении проволочного контура в постоянном магнитном поле все элементарные частички контура находятся в некотором энергетическом состоянии, которое соответст20 вует магнитному энергетическому состоянию в тех точках пространства, где расположен провод контура. Магнитное энергетическое состояние в каждой точке пространства можно характеризовать некоторой потенциальной

25 функцией тр„, т. е. магнитным потенциалом.

Предположим, что в каждой точке пространства, где расположен провод контура, магнитный потенциал имеет одну и ту же величину. При изменении величины магнитного по30 тенциала либо путем перемещения проволоч554513 („Е =E(Q, (2) Q С;, =K — = —"

L (3) где

65 ного контура в пространство с другой величиной магнитного потенциала, либо изменением величины магнитного потенциала в точках расположения неподвижного контура за счет источника магнитного поля в проводе контура протекает определенное количество электричества Q, пропорциональное разности энергетических состояний в точках пространства, где расположен провод контура, т. е. разности магнитных потенциалов

Q 1(. м 1 — Р г) (1) где К1 — коэффициент пропорциональности;

<рм,Š— yM,У вЂ” разность магнитных потенциалов в точках расположения провода контура.

При условии, если считать магнитный потенциал равным нулю, когда поблизости от рассматриваемой точки нет источников магнитного поля, тогда при изменении магнитноного потенциала от нуля до определенной величины cpMZ она может быть определена по уравнению при этом количество электричества пропорционально суммарному магнитному потенциалу по всей длине провода контура. Для определения магнитного потенциала в определенной точке пространства, окружающего источник магнитного поля, необходимо количество электричества разделить на длину проводника L

В потенциальном магнитном поле напряженность магнитного поля Н равна градиенту магнитного потенциала

Й=- дгас1 с:„. (4)

Если измерять изменение магнитного потенциала в одном направлении, например направлении х, то уравнение (4) можно записать в следующией форме

О 1м (5) дх где х — единичный вектор в направлении измерения.

На основании уравнения (5) величина напряженности определяется приблизительно следующим равенством и л — с.,,-, {6)

Ьх L Лх 9M = 9М, РМ, Лх — расстояние между точками измерения величины магнитного потенциала.

Изменение величины магнитного потенциала с измерением расстояния на Лх можно измерить с помощью двух рядов проводников, включенных встречно, которые подключены к баллистическому гальванометру.

На чертеже дана принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из измерительной катушки 1 с двумя рядами проводов, включенных встречно. Ряды выполнены проводом одинаковой длины и расположены на фиксированном расстоянии один от другого. Измерительная катушка расположена таким образом, что линия, соединяющая эти ряды, направляется по направлению измеряемого вектора напряженности магнитного поля, а сам провод каждого ряда располагается в точках равного

15 магнитного потенциала, Измерительная катушка, в цепи которой включены регулируемый резистор 2 и шунтирующий ключ 3, подключена к регистрирующему прибору 4. Катушка 5 намагничивания является источником

20 магнитного поля и подключена к источнику постоянного электрического напряжения через переключатель б. В цепи катушки 5включен резистор 7 для регулирования в ней величины постоянного тока, который контролиру25 ется амперметром 8.

Процесс измерения с помощью устройства заключается в следуюшем.

Фиксированную величину тока устанавливают в катушке 5 намагничивания. Если исЗ0 точником магнитного поля служит постоянный магнит, то располагают его внутри измерительной катушки 1.

Величину тока коммутируют переключателем б от нуля до установившегося значения, 35 либо убирают постояннный магнит из измерительной катушки в область пространства, где не сказывается его влияние на катушку.

Во время изменения магнитного поля производят отсчет показаний регистрирующего при40 бора, по которым определяют величину напряженности магнитного поля, Таким образом, благодаря новой конструкции измерительной катушки в предлагаемом устройстве повышается точность измерений.

45 Напряженность магнитного поля определяется по измерению магнитного потенциала в измеряемом направлении, следовательно, направление, в котором измеряется вектор напряженности, определяется линией, соединя50 ющей ряды проводов.

Провод каждого ряда расположен в точках равного магнитного потенциала. Без этого условия невозможно точно измерить величину магнитного потенциала в точках расположе55 ния проводов каждого ряда, а следовательно, невозможно точно измерить величину напряженности магнитного поля. В предлагаемой измерительной катушке точно определено расположение провода рядов относительно источ60 ника магнитного поля.

Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее измерительную катушку с двумя рядами проводов, включен554513

Составитель П. Лягин

Техред М, Семенов

Корректор А. Степанова

Редактор Л. Попова

Заказ 785/17 Изд. Хе 355 Тираж 1106 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ных встречно и расположенных параллельно друг другу на фиксированном расстоянии, регистрирующий прибор, подключенный к измерительной катушке, намагничивающую обмотку, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, ряды измерительной катушки наматываются проводом одинаковой длины и располагаются на одинаковом расстоянии один от другого в направлении измеряемого изменения величины векторного магнитного потенциала, а провод каждого ряда располагается в точках пространства, где векторный магнитный потенциал имеет одинаковую величину и направлен вдоль

5 провода ряда.

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. И. И. Кифер «Испытания ферромагнитных материалов >, Москва, 1969 r., стр. 95 — 97.

10 Прототип.