Устройство для создания однородного магнитного поля
Патент 748325
Авторы
Устройство для создания однородного магнитного поля
Иллюстрации
Реферат
11, 748325
Союз Советсннх
Соцналнстнчесннк
Республнн
ОП ИСАНЙ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено06.01.78 (21) 2566269/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 15.07.80. Бюллетень № 2 6
Дата опубликования описания 17.07е80 (5i) М. Кл.
Ct 01 1 1 27/78
3Ъоударстевинмй комитет
СССР по делам изобретений и открытий
G 01 ч 3/14 (53) УДК 539. 143.. 43 (088. 8 ) С. N. АAKксcе л1ь,рpcоtд, . FВ. . (И/(. Даневич, Е. M. N
В. B. Мешков и Г. Л. Орлов (72) Авторы изобретения.;1 Я (1-у и .П ф. тсАзербайджанское отделение Всесоюзного на 6-исследовяй едьского института геофизических методов разведки еф)ЙЩанеуий .„p . институт нефти и .химии им. М. дзи бекокйе И, м (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОДНОРОДНОГО
МАГНИТНОГО ПОЛЯ мере искажения в характер поля.
Изобретение относится к импульсным
ЯМР-(релаксометраь1 для изучения .ядерно-магнитных свойств горных пород, а именно к системе катушек, создающих внутри цилиндрического обьема однородное магнитное поле.
Известны применяемые в ЯМР-релакс ъ метрах системы катушек (11, создеюшие однородное магнитное поле. В большинстве случаев для этой цели используются
10 катушки соленоидального типа, снабженные кольцами Гельмгольца. B этих системах однородное поле создается вдоль оси симМетрии катушек. Недостатком таких устройств является
15 то, что они не могут быть эффективно применены для создания однородного поля в обьеме кругового цилиндра, перпендикулярного к его оси, так как это неоправда« но ни с энергетической, ни с конструктивной точек зрения.
Наиболее близким техническим решением явияется устройство (2) ддя создеехтетукхтзлукууе еу.еу уееееу ехмтеуеут ее пОля. состоя шее из нескольких секций с различной плотностью намотки, выполненных в виде проводников, расположенных вдоль образующих кругового цилиндра и распределенных в сечении внутри кольцевого сектора определенного угла.
В устройстве обмотка разбивается. на две секции с одинаковыми плотностями ампервитков и с зазором между ними. Онс создает поле, направленное перпендикулярно к оси цилиндра.
Недостатком данного устройства является то, что оно в принципе, не может создать поля высокой степени однородности, так как при принятой системе секций в поле, создаваемом катушкой, состоящей из двух секций, всегда присутствуют сс» ставляюшие поля, для которых характерно снижение напрянсенности поля обратно про порционально четвертой и более высоким степеням расстояния от оси системы. Такие составляющие вносят в той или иной
20 (a) ,„ч щ ->)d . (р)як) 40 где Д - ток; р - общее количество секций; — номер секции (I, =1... р );
9/ - плотность витков 1. -й секции;
Д » . — угол, в котором распределена
, -я секция;
К вЂ” номер гармоники (составляющей поля);
К=О, 1,2,... — угловая координата точки внутри цилиндра.
Первый член в выражении { 1) (сост ветствующий К=О) определяет составляющую поля, не изменяющуюся с расстоянием от оси симметрии, т.е. составляюшую, определяющую однородное поле. Чтобы по45
3, 7483
11влью изобретения является создание магнитного поля заданной степени однородности в системе с цилиндрической симметрией перпендикулярно к оси систеMbI
11ель достигается тем, что в предлагаемом устройстве для создания однородного поля число секций выбрано равным половине числа исключаемых гармоник, дополненной до ближайшего целого, а углы, в пределах которых распределены обмотки секций, и плотности их намотки связаны следующими соотношениями:
Sin 5d „=О
»,=» 15 K t Р фК+»)4 =о ь.Я и
7 <4 о(2К„»+1)д =0, где т. - vIzomeHHe плотности витков в
Ъ
», -й и первой секциях;
1, и и — соответс/твенно номер и число с екций;
К„„- число исключаемых гармоник;
К - номер исключаемых гармоник;
gg — углы, в которых распределена 25
Ъ каждая из секций.
На чертеже представлено поперечное сечение обмотки катушки, витки которой проложены,по образующим кругового цилиндра, а в поперечном сечении распреде- З0 лены внутри определенного угла.
Характер магнитного поля, создаваемсго устройством типа изображенного на чертеже, описывается выражением в виде ряда разложения по степеням отношения рас-З5 стояния J3 данной точки внутри цилиндра от его оси к радиусу К цилиндрической поверхности, по которой расположена обмотка
Sin3d + ЕВ р5д" =о
» 2 б! П5С »+т Я Г)5д2 О
Bi 7/„+ t зон 7д д=о
{2) Из решения системы уравнений следует что á =72, 6>=36, Й =0,62, Конструктивно предлагаемое устройство может быть выполнено в виде нескольких седлообразных катушек, наложенных одна на друт ую. Углы, в пределах которых распределейы витки седлообразных катушек, и число витков каждой из них определяются укаэанными выше условиями.
Секции могут быть укреплены на каркасе из немагнитного непроводяшего материала или выполнены B виде бескаркасной обмотки.
Необходимая плотность витков секций достигается соответствующим подбором
25 4. ле было совершено однородное) необходимо обратить в нуль остальные члены ряда (1}.
Осуществление этого потребует исключительно сложной системы катушек, что нецелесообразно, так как практически бывае.. достаточно ис ключить ряд первых гармоник, число которых определяется заданной допустимой степенью неоднородности магнитного поля. Параметры обмотки — число секций, плотность витков, и угол, заключа юший секцию, которые необходимо установить, чтобы обеспечить исключение гармоник определенных номеров, можно опре делить решая систему уравнений, составленную путем приравнивания к нулю коэффициентов членов ряда (1), характеризующих исключаемые гармоники.
Для того, чтобы исключить какое-либо число (К ) гармоник, необходимо испольэовать в общем случае такое же число секций и с разными углами, но с одинаковой плотностью витков. Если число искпючаемых гармоник К нечетное, то число требуемых для этого секций может быть взято меньшим, равным половине числа исключаемых гармоник, дополненной до,. ближайшего целого числа (tl = «1 т
При этом плотности витков в секциях должны отличаться друг от друга.
Например, выполнив. обмотку в виде двух секций с разными плотностями тока, можно исключить гармоники поля, .характеризующиеся 2-й, 4-й и 6-й степенями зависимости напряженности от расстояния.
Углы О, и Д, в которых заключены секции, и соотношение плотности веков основной первой и второй секции(=t) определяются для этого случая путем решения следующей системы уравнений:
748
Юсекция (8 J числа витков и диаметра проводов с учетом угла, в котором распределена обмотка. Представляется возможным выполнить все секции с равной плотностью витков, а условие необходимого соотношения плотности витков различных секций скомпенсировать соответствующим изменением тока в обмотках секций.
Предложенное устройство обеспечивает возможность создания магнитного поля 1п заданной степени однородности, что существенно повысит точность измерения или регулирования в соответствующих устройствах.
1S формула изобретения
Устройство для создания однородного магнитного поля, состоящее из нескольких . зо секций с различной плотностью намотки, выполненных в виде проводников, расположенных влоль образующих кругового цилиндра и распределенных в сечении внутри кольцевого сектора, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью создания магнитного поля заданной степени одноЦНИИПИ Заказ 4231/33
325 6 родности, число секций выбрано равным половине числа исключаемых гармоник, дополненной до ближайшего целого, a yrz в пределах которых распределены обмотк секций, и плотности их намотки связаны следующими соотношениями: и
Е Ф. 3(над =0
1=1 "
f t„sin(ac
<1 1.
2 Qin(gk 1)д,=О р
1 где- t1 — отношение плотности витков в
-й и первой секциях;
, и 1.1 — соответственно номер и число секций;
К„„ — число исключаемых гармоник — номер исключаемых гармоник
2СР— углы, в которых распределена
1 каждая иэ секций.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ М 1514445, кп. 21 (1/02, опублик. 1972, 2, Фикс И. Г. Выбор параметров обмотки, обраэуюшей однородное магнитное поле. Электричество, 1962, % 5, Тираж 1019 Подписное