Устройство для измерения параметров магнитного поля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 250479 (21) 2758303/18-21 с присоединением заявки HP— (23) Приоритет—

Опубликовано 0703.83. Бюллетень Но 9

Дата опубликования описания 070383

511М Nn з

G 01 R 33/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

РЗ) УДК 621. 317..44(088.8) (72) Автор изобретения

E.È. Новиков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭМЕРЕНИЯ IIAPANETPOB

° МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано si метрологии для создания образцовых средств измерения параметров магнитного поля, Известно устройство, содержащее стабилизированный высоковольтный элемент, измеритель напряжения, в котором в качестве чувствительного эле. мента использован магнитоуправляемый контакт, подключенный к стабилизированному, высоковольтному источнику тока, а параллельно магнитоуправляемому контакту подключен измеритель напряжения 1 3 °

Недостатком данного устройства является сравнительно невысокая точность измерения, обусловленная значительной нестабильностью срабаты.вания магнитного контакта и гистерези сом.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для измерения магнитных полей, содержащее электронный возбудитель, акустический концентратор, сопряженный с полым проводящим полуволновым стаканом, в котором размещен электромеханический преобраэователь, включенный в противофазе с первым (2 j.

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая точность, обусловленная малой чувствительностью и пьеэопреобраэователями .к внешним управляющим воздействиям.

1р Целью изобретения является повышение точности изменения параметров магнитного поля.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения параметров магнитного поля, содержащем последовательно соединенные пьеэопреобразователь, электронный возбудитель и регистратор измеряемого параметра, введен источник единичного тока, а в монокристалл пьезопреобразователя введено макровключение в виде магнетика, к концам которого подключен источник единичного .тока чувствительности монокристалла, положение которого ориентировано относительно оси.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства на фиг. 2 вторая проекция чувствительного эле-, мента.

1002992

Устройство содержит монокристалл пьезоэлектрика 1 с активной зорой

2 и с наружн .ми электродами 3, магнетик 4, электронный возбудитель

5, регистратор 6 параметров, истоник 7 магнитного поля, источйик 6 единичного тока, корпус 9.

На монокристалле пьезоэлектрика

1, выполненном; например, в виде пьезокварцевой пластины AT среза, имеется эона 2 (зона пьезоэлектрических колебаний), габариты.. которой определяются размерами наружных; электродов 3.

Внутрь монокристалла пьезоэлектрика 1 внедрен (при выращивании пьезоэлектрика в процессе кристал,лообразования) магнетик 4 ° Наружные электроды 3 подключены к элек.тронному возбудителю 5, выход которого подключен к регистратору 6 параметра. Магнетик 4 связан с источником 7 магнитного поля, вектор магнитного поля которого направлен перпендикулярно оси магнетика 4.

Источник 8 тока подключен к концам магнетика. Электронный возбудитель

5, регистратор б параметра, источник 7 магнитного поля и источник 8 тока укреплены на корпусе 9. °

В монокристалле пьезоэлектрика 1 через активную зону 2 и магнетик 4 проходит ось силочастотной чувствительности — ось ХХ (фиг. 2).

Магнетик 4 представляет собой макроскопическое тело, способное намагничиваться — приобретать магнитные свойства.

В качестве магнетика 4 может быть применен диамагнетик (цинк, золото и др.), парамагнетик (платина, палладий, железо, кобальт, никель и др, ферромагнетик железо, никель, :кобальт и др. и антиферромаг-1 нетик (кристаллы элементов переходных групп периодической системы

Д.И. Менделеева) .

Форма магнетика 4 может быть различной. На фиг. 1 и 2 показан магнетик 4, выполненный в форме ци линдра.

Характеристиками магнетика 4 являются материал, форма, размеры; намагниченность и положение внутри монокристалла пьезоэлектрика 1.

Материал, форма, размеры и расположение магнетика 4 выбираются из условий конструктивных требований.

Намагниченность магнетика 4 пред ставляет собой векторную сумму магнитных моментов атомов (молекул), находящихся в единице объема и определяется следующим выражением

I Н, (1) где эе — магнитная восприимчивость вещества;

Н вЂ” напряженность.

Устройство работает следующим образом.

Магнитная индукция (В) численно равна силе (dF), действующей со стороны магнитного поля на единицу длины проводника (d2), расположенного перпендикулярно к направлению магнитного поля, по которому течет электрический ток единичной силы (I) °

dF в где К - коэффициент пропорциональности.

)5 В активной зоне 2, с помощью электронного возбудителя 5, возбуждаются пьезоэлектрические колебания типа сдвига по толщине, начальная частота которых. определяется толщи20 ной кристалла пьезоэлектрика 1.

Измеренная частота электрическо-. го сигнала с помощью регистратора измеряемого параметра б, будет равна нулевому значению входного сиг5

Для преобразования и измерения вектора магнитной индукции (В) в магнетик 4, имеющий фиксированную длину d2, от источника 8 тока подают ток единичной величины (I) а

30 с помощью источника 7 магнитного поля создают вектор магнитной индукции (В), направление которого ориентировано относительно оси си- лочастотной чувствительности ХХ

35у (перпендикулярно этой оси).

По закону Ампера в магнетике 4 возникает сила (dF), действующая со стороны магнетика 4 на активную зону 2 вдоль оси силочастотной чув40 ствительности ХХ монокристалла пьезоэлемента 1.

В силу действия силочастотного эффекта, частота пьезоэлектрических колебаний в активной зоне 2 отклоняется и будет равна

К Е

Sf = К1(аХВ), 50 где hf электрических колебаний активной зоны

К - силочастотный коэффициент монокристалла пьезоэлектрикав

55 значение начальной часто0 ты пьезоэлектрич ских колебаний;

-.коэффициент, характеризующий качество крепления моно60 кристалла пьезоэлектрика на корпусе;

n - номер гармоники

D геометрический. коэффициент.

При постоянстве всех входящих в

65 выражение (2) величин (кроме индук-.:

1002992

Составитель E. Данилина

Редактор Л. Гратилло Техред E.Õàðèòoí÷èê Корректор О. Билак

Заказ 1543/28 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 сии (В), отклонение частоты (4f) является линейной функцией изменения индукции (В) магнитного поля, т.е.

Коб Вв (3)

2 где К = - — К1ЙХ - коэффициент.

Kg Ep характеризующий преобразование индук ции магнитного поля в частоту.

С выхода электронного возбудителя

5 на регистратор 6. параметра снимает ется электрический сигнал, отклонение частоты которого является мерой измерения индукции (В) магнитного поля.

С помощью предлагаемого устройства. возможно измерение других параметров магнитного поля, например, напряженности магнитного поля (Н) и относительной магнитной проницаемости среды (p) .

Формула изобретения

Устройство для измерения парамет- ров магнитного поля, содержащее последовательно соединенные пьезопреобраэователь, электронный возбудитель и регистратор измеряемого пара» метра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения параметров магнитного поля, в него введен источник единич10 ного тока, а в монокристалл пьеэопреобраэователя введено макровключе ние в виде магнетика, положение которого ориентировано относительно оси, к концам которого подключен

)5 источник единичного тока чувствительности монокристалла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство CC P

Р 363055, кл. G 01 R 33/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 335628, кл. G 01 R 33/02, 1970.