Способ определения напряженности поля в области с пассивной средой

 

Изобретение относится к области измерений магнитнои электростатических полей в малодоступных и недоступных прямому измерению областях. Способ определения напряженности поля в области с пассивной средой (без у. источников поля) заключается в следующем . Для определения положения точек измерения поля на поверхности ее разбивают плоскостями, параллельными координатным плоскостям, на правильные прямоугольные площадки, геометрические це.нтры (точка 1) которых служат точками измерения напряженности поля и определения производных составляющих (с) напряженности.Измерение С может производиться любым аттестованным измерительным прибором. Измерение С в точке 2 позволяет определить производные С в центрах площадок. Величины каждой С напряженности поля внутри области вычисляют по формуле, приведенной в описании изобретения. Изобретение повышает точность и быстродействие определения напряженности магнитного и электрического полей. 2 ил. (Л ffHu т эо с ;о 4 Фиг. 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (!1) (.511 4 G 01 R 33/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ®от@,, Рнх ик г Жа д.

НХ

Ю/ /х

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3838135/24 — 21 (22) 04. 01. 85 (46) 07.07.88. Бюл. Р 25 (71) Московский энергетический институт (72) А.Н.Авдеев (53) б 21. 317. 44 (088. 8) (56) Методы и средства испытания материалов и изделий. Сб. Труды МЭИ, 1979, вып. 428.

Шихин А.Я. Автоматические магнитоизмерительные системы. — М.: Энергия, 1977, с. 71-75. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ

ПОЛЯ В ОБЛАСТИ С ПАССИВНОЙ СРЕДОЙ (57) Изобретение относится к области измерений магнитно- и электростатических полей в малодоступных и недоступных прямому измерению областях.

Способ определения напряженности поля s области с пассивной средой (без источников поля) заключается в следующем. Для определения положения точек измерения поля на поверхности ее разбивают плоскостями, параллельными координатным плоскостям, на правильные прямоугольные площадки, геометрические центры (точка 1) которых служат точками измерения напряженности поля и определения производных составляющих (С) напряженности. Измерение

С может производиться любым аттестованным измерительным прибором. Измерение С в точке 2 позволяет опрецелить производные С в центрах площадок.

Величины каждой С напряженности поля внутри области вычисляют по формуле, приведенной в описании изобретения.

Изобретение повышает точность и быстродействие определения напряженности магнитного и электрического полей.

2 ил.

1408394

Изобретение относится к области измерений магнитно- и электростатичес ких полей в малодоступных и недоступных прямому измерению областях. ь 5

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия определения напряженности магнитного и электри-! ( ческого поля в области с пассивной средой путем дополнительного измере- 1р ния пространственной производной в направлении нормали к поверхности, ограничивающей область, составляющих напряжнности поля и последующего вычисления величины каждой составляю- 15 щей напряженности поля во внутренней точке области по формуле, полученной с использованием интеграла

Грина.

Способ определения напряженности 2р поля в области с пассивной средой заключается в измерении геометрических размеров области, геометрическом раз биении поверхности, ограничивающей заданную область,на элементарные пло- 25 щадки интегрирования, удовлетворяющие условию равенства с заданной точностью,суммы площадей Bcех элементарных площадок разбиения площади„ ограничивающей поверхности, и определении их геометрических параметров, включая координаты их центров, размещении первичного преобразователя измерителя напряженности поля в центрах элементарных площадок, измерении в них составляющих напряженности поля, опреде35 ленни геометрических координат точек области в одной системе с точками ( ограничивающей поверхности, Указанное разбиение проводят от- 4О дельно для каждой составляющей напря женности .поля и также для каждой составляющей напряженности поля проводят второе разбиение ограничивающей поверхности на элементарные площадки 45 интегрирования произвольной формы, удовлетворяющие условию равенства с заданной точностью суммы площадей всех элементарных площадок разбиения площади ограничивающей поверхности.

Определяют геометрические параметры этих площадок, включая координаты их центров, размещают первичный преобразователь измерителя напряженности поля в центрах элементарных площадок и в точках, отстоящих от центров в направлении. внешней нормали к поверхности в этих точках на величину, не большую максимального размера первичного преобразователя напряженности в том же направлении, при его рабочей ориентации в указанных точках.

Измеряют значения составляющих напряженности в этих точках и определяют производную составляющих напряженности в центрах элементарных площадок как частное от деления приращения составляющей напряженности в направлении нормали в центре элементарной площадки на расстоянии между соответствующей парой точек, а величину каждой составляющей напряженности поля .внутри области вычисляют. Формула является аналитическим решением задачи определения напряженности поля внутри области по известным значениям составляющих напряженности и их производных на границе, .отпадает необходимость численного решения соответствующих интегральных уравнений, приводящего к расчету системы алгебраических уравнений. Это существенно увеличивает быстродействие способа.

Использование прямой зависимости между значением составляющей напря— женности поля внутри области и значениями составляющей и ее производной на границе, также допускающими их трактовку в качестве плотностей зарядов, исключает погрешность, связанную с определением плотности заряда как промежуточной величины.

На фиг. 1 приведен пример ограничивающей поверхности и размещения преобразователя поля в точках измерения составляющих напряженности поля, на фиг. 2 — пример определения производ— ных составляющих напряженности поля на этой поверхности.

Положение преобразователя отмечено точками 1 и 2.

П р и.м е р . Необходимо определить стационарное магнитное поле некоторого электротехнического устрой— ства в заданных точках окружающего его пространства без источников поля.

Пусть для определенности это будет электромагнитное реле в неферрамагнитном корпусе в форме прямоугольного параллелепипеда. В этом случае в качестве условной поверхности, ограничивающей изнутри внешнее воздушное пространство вокруг реле, можно выбрать внешнюю поверхность корпуса. На фиг. 1 показана поверхность, ограничивающая электрическую часть устройства, являющуюся источником магнит1408394

30 ан н -н„, дЕ Z -Z

40 где Н

Н

5 ее измерения ного поля и отмеченную на рисунке пунктирной линией. Ребра поверхности сориентированы вдоль координатных осей.

Для определения положения точек измерения поля на поверхности ее разбивают плоскостями, параллельными координатным плоскостям, на правильные прямоугольные площадки. Геометрические центры площадок служат точками измерения напряженности поля и определения производных составляющих напряженности. Измерение составляющих может проводиться аттестованным 15 измерительным прибором, предназначенным для измерения магнитного поля в соответствующем интервале значений напряженности, например серийно выпускаемым миллитесламетром Ф4355, с 20 преобразователем Холла. Определение производной составляющей производится путем измерения составляющей в близких точках поверхности зондом при. бора с преобразователем Холла. 25

На фиг. 2 показан пример расположения датчика Холла для измерения. составляющих напряженности Н„, Н,, Н в центрах элементов интегрироваz ния верхней, передней и боковой граней поверхности. Центр площадки соответствует точке 1. Измерение составляющей в точке 2 позволяет определить производные составляющих в центрах площадок, например для верхней грани, по формулам

Допустимо и прямое измерение производной составляющей поля, если 45 пользоваться измерителем, оборудованным датчиком градиента составляющих поля. Для определения поля в точках отрезка АВ, например в точке М, нобходимо знать ° также ее координаты в выбранной системе координат и, кроме того, координаты центров площадок.

В общем случае эта задача решается с помощью координатного устройства, например устройства суппортного типа, или пу1ем задания координат точки М в некоторой общей системе координат с точками ограничивающей поверхности.

В рассматриваемом пРимере задача упрощается возможностью непосредственной разметки реальной поверхности кор пуса реле. Кроме того, как правило, для таких задач извес тны положения концов контрольного отрезка АВ относительно основания корпуса реле.

Зная положение точки М на отрезке, можно пересчетом определить ее координаты в общей с точками поверхности системе. Измерив координаты центров площадок простейшими измерительными средствами и определив их площадь, получают полную информацию для определения напряженности поля в точке

М с помощью расчетной формулы.

Зффективное использование способа и достижение высокой точности определения поля требует применения ЭВМ на этапе расчета напряженности внутри области.

Формула и з обретения

Способ определения напряженности поля в области с пассивной средой путем измерения координатных составляющих напряженности поля в точках поверхности, ограничивающей заданную область, и последующего вычисления напряженности внутри области, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности и быстродействия дополнительно определяют пространственные производные составляющих напряженности в направлении нормали к указанной поверхности в заданных точках, а величины каждой составляющей напряженности поля внутри области вычисляют по формуле

1 1 Ьнз 1 — -ds Н вЂ” —

4» ь г Эп 4Я 3 s Ä„

1 х (— -) «1з

r значение составляющей напряженности поля во внутренней точке области; величина одноименной составляющей напряженности поля на ограничивающей поверхности

S, аппроксимированная по зна" чениям составляющей в точках аН, — величина производной по надп правлению внешней нормали и одноименной составляющей на14 08394

Составитель Г.Павлов

Редактор П.Гереши Техред П,сердюкова Корректор Г.Решетник

Заказ 3309/50 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 пряженности поля на ограничивающей поверхности S, аппроксимированная по значениям производной в точках ее определения, г — длина радиуса-вектора, направленного из точки интегрирования по поверхности S в точку определения напряженности поля .