Магнитный экран

Магнитный экран

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< 9514О9

Союз Советски к

Социапистическии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид.-ву (22) Заявлено 03. 10. 80 (21) 2988148/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15. 08. 82 ° Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 16. 08. 82 (51)М. Кл.

G 12 В 17/02

9еударстввкы11 квнктвт

СССР ао дмвн вэабрвтвнкв и открытки (53) УДК 621. 317 .44(088.8) (72) Автор, изобретения

И. М. Федоров

Ордена Трудового Красного Знамени и

Уральского научного центра АН СССР (7l ) Заявитель (54) МАГНИТНЫЙ ЭКРАН

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для защиты магниточувствитель-. ных элементов различных физических и измерительных приборов и установок от, например, составляющих земного

5 магнитного поля, поскольку обеспечивает избирательное уменьшение интенсивности двух заданных квадратурных компонент вектора индукции магнитного поля, что позволяет использовать подобный экран совместно с модульным квантовым магнитометром в качестве измерителя вариаций третьей неослабляемой компоненты поля.

Известен магнитный экран, содержащий и тонкостенных цилиндрических оболочек с открытыми концами (1 ).

Недостатком такого устройства является низкая стабильность и ма- ?о лая аниэотропия коэффициента экранирования.

Наиболее близким по технической сущности является магнитный экран, 2 содержащий и тонкостенных цилиндрических экранирующих оболочек, между которыми расположены немагнитные прокладки из вспененного гранулированного полимерного материала (2).

Недостатком такого экрана являет" ся ограниченная область применения из-за малой избирательности и низкой стабильности коэффициента экранирования. Известное устройство может быть использовано лишь для устранения внешних магнитных полей внутри рабочей полости экрана:независимо от ориентации этих полей. Применение же его для селективного ослабления заданных компонент вектора ин" дукции магнитного поля полностью исключено.

Так, коэффициент экранирования па продольной оси цилиндрической трубы диаметром 8 см, изготовленной из прецизионного сплава 79НЗИ с начальной магнитной проницаемостью 5 ° 10 равен кя 1,501. Темэ

Подобный экран ориентирован по вертикали и помещен в земное магнитное поле с вертикальной компонентой, например, = 0,4 Э и горизонтальной составляющей х = О, 1 Э Внутри экрана, например, при(+ ) =2,8 получим о =У/к;-0,393 Э и x =x/к =

6 10 Э. C помощью квантового (протонного или гелиевого) магнитометра, чувствительная ячейка которого помещена в центральную часть экрана, можно определить .значение модуля полного вектора напряженности .магнитно"

ro .поля внутри вкрана: - / го + кЯ вот

3 9514 пературные изменения проницаемости материала экрана (0,253/град) при увеличении температуры всего лишь на 2 С ведут к увеличению.коэффициен. та экранирования до кц 1,508. Пусть внешнее измеряемое поле, в которое помещен экран, имеет интенсивность

Н=0,4 Э и направлено вдоль оси экра" на. В этом. случае указанные температурные изменения коэффициента экрани- 1О рования приводят к изменению напряженности поля внутри экрана на величину (ke-К )Н/koko 124+ что совершенно недопустимо.

В то же время расчетныи коэффици- 13 ент экранирования подобного экрана в направлении, перпендикулярном оси, равен всего лишь 18,7, поэтому в общем случае внутри экрана присутствуют интенсивные мешающие составляющие вектора напряженности магнитного поля, ортогональные оси экрана и исключающие возможность компонентных измерений.

Цель изобретения - повышение из- gs бирательности и стабильности коэффициента экранирования.

Для достижения указанной цели в магнитном экране, содержащем и экранирующих оболочек с расположенными зв между ними немагнитными прокЛадками, экранирующие оболочки и немагнитные прокладки выполнены в виде колец, расположенных соосно. Площадь поперечного сечения экранирующих оболочек возрастает от середины к краям экрана, так чтоб о=1рЗр где S< - площадь поперечного сечения у краев экрана, а S — в средней части экрана. Кроме того. толщина немагнитных прокладок лежит в пределах Гс Ма, где а - ширина экранирующих оболочек, t - толщина немагнитных прокладок, Г- толщина экранирующих оболочек.

На фиг. 1 представлена конструк-,, ция экрана; на фиг. 2 — зависимость параметров исследованной модели экрана от его характерных размеров.

Магнитный экран содержит (см. фиг. 1) экранирующие оболочки 1 и немагнитные прокладки 2.

Магнитный экран работает следующим образом.

Зкранирование внешнего магнитного. поля достигается, как и у известных 5 магнитных экранов,за счет низкого магнитного сопротивления экранирующих оболочек. Однако в направлении

09 4 оси экрана магнитное сопротивление велико за счет наличия большого числа немагнитных зазоров, а в напрай" лении перпендикулярном оси - мало из-за наличия большого числа экранирующих обоЛочек с высокой магнитной проводимостью, расположенных в параллельных плоскостях.

Построение адекватной математической модели предлагаемой конст рукции экрана затруднено. Поэтому исследована уменьшенная модель экрана с длиной 75 мм, собранная из нескольких сотен колец, изготовленных из сплава 79 НМ. Толщина немагнитных прокладок изменялась от 0 266, до

0,798 мм. Внешнее магнитное поле частоты 20 Гц:создается кольцами

Гельмгольца, отнесенными от экрана на 0,75 м, и соответствующим низкочастотным генератором. Величина напряженности поля внутри экрана измеряется с помощью малогабаритного магнитоиндукционного датчика с пер". маллоевым сердечником.

Увеличение площади сечения магнит його экрана и соответствие геомет- рических размеров приведенному неравенству приводит к возрастанию анизотропии коэффициента экранирования.

Графики (фиг. 2) показывают, что коэффициент экранирования предлагаемого магнитного экрана резко анизотропен. Мера анизотропии, 5={/ - 1) / (k ;1), где к и к 1 - соответственно коэффициенты экранирования вдоль оси экрана и в направлении, перпендикулярном оси.

Таким образом, выполнение экрани". рующих оболочек в виде соосных колец позволяет создать экран с весьма pe3" ко выраженной избирательностью коэф" фициента экранирования. Напрймер при — = 2,8,, 5 = 9980.

Ю

1409

5 95

«(1+1,19;10 ) z .. Таким образом, в данном случае модульный магнитометр реагирует только на вертикальную компоненту земного магнитного поля и ее вариации, незначительно уменьшенные по интенсивности.. Величина ко-1 мала (фиг. 2) и достаточно стабильна вследствие увеличения избирательности коэффициента экранирования.

Поэтому комбинация из. предлагаемого магнитного экрана и модульного магнитометра может использоваться в качестве компонентного вариометра для измерения величины вариаций геомагнитного поля.

Таким образом, предлагаемый магнитный экран позволяет расширить традиционную область применения магнитных экранов (ослабление магнитный полей, созданных внешними источниками внутри рабочей полости экрана независимо от ориентации этих полей) и использовать экран в качестве основного узла магнитометрической сис,темы. Применение подобного экрана позволяет выполнять компоненты измерения вектора напряженности магнитного поля с помощью высокоточных модульных квантовых магнитометров. формула изобретения

1 . Иагнитный экран, содержащий n .. экранирующих оболочек с расположенными между ними немагнитными прокладками, отличающийся тем, что, с целью повышения избирательности и стабильности коэффициенS та экранирования, экранирующие оболочки и немагнитные прокладки выполнены в виде колец, расположенных соосно.

° 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что площадь поперечного сечения экранирующих оболочек возрастает от середины к краям экрана, так что5к Я =1,3, где S - площадь поперечного сечения у краев экрана, а So - в средней части экрана.

3. Устройство по пп. 1 и 2. о т л и ч.а ю щ е е с я тем, что толщина немагнитных прокладок лежит

20 в пределах Гс а, где а - ширина экранирующих оболочек, t — толщина немагнитных прокладок, + - толщина экранирующих оболочек.

Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе

1. Mage r А. Magnetic з Ы е ЫЫ9

Eff iciencies 0f Cylindrical shel Is зв with Akis Panallel to the Field."

".Еоигпа1 of Applied Physics", 1968, 39, и 3, Febiuary.

2. Авторское свидетельство СССР

М 687391, кл. G 01 и 1/18, 35 от 26. 1 2. 76.

Составитель С. Шумилишская

Редактор С. Запесочный Техред М,Рейвес Корректор 10. Макаренко

Подписное

Заказ 5959/ 1 Тираж 0

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,