Устройство для измерения магнитной восприимчивости слабомагнитной среды

Патент 949568

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОП ИСАНИЕ 4

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.01.76(21) 2309562/18-10 . f j$) М.КП.З с присоединением заявки МоG 01 R 33/16

G 01 Ч 3/10

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (33) УДК 621.317. .44(088.8) Опубликовано 070882.Бюллетень Йо 29

Дата опубликования описания 07.08.82 (72) Авторы изобретения

Ю.И.Кудрявцев и Ю.В.Микляев

Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудово

Красного Знамени государственный университет (71) Заявитель им. A.A.Æäàíoíà (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ

ВОСПРИИМЧИВОСТИ СЛАБОМАГНИТНОЙ СРЕДЫ

Изобретение относится к устройствам для измерения магнитной восприимчивости слабомагнитных сред, например горных пород в обнажениях, на стенках горнйх выработок, на дне моря, в образцах и т.д.

Известно устройство, которое содержит ортогонально и ассимметрично расположенные приемную и генераторную катушки (1) .

Недостатками такого устройства являются угловая (азимутальная) зависимость его показаний для аниэотропных сред и слабая защищенность от воздействия электромагнитных помех.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, которое содержит коаксиальные внутреннюю генераторную катушку и две приемные катушки, включенные встречно, измерительную схему и генератор низкой частоты (2J .

Однако известное устройство не обеспечивает необходимой точности и надежности измерений магнитной восприимчивости слабомагнитных сред типа пара-диамагнитных, так как существенная . неоднородность поля генераторной катушки, расположенной внутри приемных катушек, при деформациях устройства, возникающих в процессе измерений под воздействием переменных механических нагрузок или изменяющейся температуры, приводит к появлению в приемных катушках сигналы-помехи. Кроме того, сильно выраженная неоднородность поля в среде вызывает дополнительную погрешность определения магнитной восприимчивости, когда среда неоднородна по магнитным свойствам.

Цель изобретения -- повышение точности измерений.

Для этого приемные катушки расположены внутри генераторной, причем средний диаметр D генераторной катушки и среднее расстояние Н между приемными катушками удовлетворяет

2О соотношению D/Í34.

На фиг.1 изображено устройство, общий виду íà фиг.2 вЂ” то же, электрическая схема; на фиг.3 - график зави.симости приращения разностной ЭДС приемных катушек от расстояния между устройством и поверхностью исследуемой среды для различных отношений

d/D средних диаметров D u d генераторной катушки и приемных катушек, соответственно.

949568

Устройство состоит из генераторной катушки 1, внутри которой помещены, по крайней мере, две одинаковые приемные катушки 2 и 3, которые расположены симметрично относительио плоскости, проходящей через центр генератор- 5 ной катушки перпендикулярно ее оси.

Катушки 1-3 скреплены каркасом 4 из немагнитного и непроводящего материала. Среднее расстояние между приемными катушками есть Н, диаметры ге- 10 нераторной и приемных катушек обозначены Р и d соответственно.

Приемные катушки 2 и 3 включены последовательно и встречно (фиг.2), а генераторная катушка с помощью выводов а и б подключена к генератору синусоидального напряжения низкой частоты. С выводов приемных катушек в и r сигнал поступает на измерительную схему. 20

Устройство работает следующим образом.

Генераторная катушка 1 создает в окружающем пространстве переменное электромагнитное поле. В воздухе при 25 .отсутствии магнитной среды это поле индуцирует в катушках 2 и 3, включенных встречно, почти одинаковые по амплитуде, но противоположные по фазе ЭДС, которые практически взаимно компенсируют друг друга и на выводах в и r приемных катушек наблюдается лишь незначительная ЭДС небаланса. Благодаря расположению йрйемных катушек внутри генераторной катушки неоднородность магнитного поля в объеме приемной катушки выражена слабо и поэтому величина

ЭДС небаланса не подвержена влиянию деформаций устройства и не создает помехи при измерениях. Над MarHHTHoA 40 средой устройство располагается таким образом, что совмещенные оси катушек перпендикулярны ее поверхности.

Полем генераторной катушки происходит намагничивание среды, вследствие 45 чего появляется вторичное магнитное поле. Поскольку приемные катушки располагаются на различном расстоянии от поверхности среды, в них индуцируются различные по величине вто-50 ричные ЭДС, на выводах в и r приемных катушек появляется разностная вторичная ЭДС, по величине которой определяется магнитная восприимчивость. 55

Разностная вторичная ЭдС дб связана с геометрическими параметрами устройства (фактором G) и магнитной восприимчивостью слабомагнитной среды Ж следующим соотношением: 60 д f =а x E „ где E вЂ” величина ЭДС, индуцируемая в воздухе водной из приемных катушек; кажущаяся магнит1+О, 5М. ная восприимчивость;

G= вЂ” A=JK (+)1,(t-) cos tdt;

A-В d 4h-H

С о 1 D D

B=J К „ t 1„ t-) cos tdt;

d 4h4H о

C=2J K„(t) 1, (t-) созУ 1 ;

d H о

К ) (t) и вЂ” модифицированные функz (А ции Бесселя; р расстояние от центра катушек до плоской поверхности среды; с1 и D вЂ” средние диаметры приемных и генераторной катушек;

Н вЂ” расстояние между приемными катушками.

Зависимость фактора G от относиh тельного расстояния вЂ” при различных

Й отношениях вЂ” представлена на фиг.3.

Из этой зависимости следует, что экстремальные значения зависимости

G а следовательно, и Ь достигаются при выполнении условия D/H>4. В этом случае влияние воздушного зазора минимально, т.е. устройство обладает фокусирующими свойствами и позволяет производить измерения на неровной поверхности.

Таким образом, изобретение обеспечивает более высокую точность и чувствительность измерений и может быть использовано для измерений магнитной восприимчивости слабомагнитных сред, включая пара- и диамагнитные.

Формула изобретения

Устройство для измерения магнитной восприимчивости слабомагнитной среды, содержащее коаксиальные генераторную и по крайней мере,две одинаковые приемные, включенные встречно, катушки, генератор низкой частоты и измерительную схему, о т л и ч а ю щ.е е с я тем, что, с целью повышения точности, приемные катушки расположены внутри генераторной, причем средний диаметр D генераторной катушки и среднее расстояние Н между приемными катушками связаны соотношением D/H>i4.

Источники информации, принЯтые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 3488577, кл. 324-34, 06.09.70.

2. Ьвторскде свидетельство СССР

Р 516982, кл. G 01 R 33/16, 16.07.74 (прототип) .