Индукционный датчик переменного магнитного поля

 

Изобретение относится к области магнитных измерений и может использоваться в геофизике, приборостроении, электрои радиотехнике и других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение коэффициента преобразования индукционного датчика при размещении его в полости произвольной формы. Датчик содержит изолированные плоские секции 1, спиральный изолированный проводник электростатический экран 3 со щелью 4, подложку из изоляционного материала, наружный изоляционный слой, резисторы. Преимущество предложенного датчика заключается в том, что коэффициент преобразования индукционного датчика практически равен 1, поскольку внешняя поверхность датчика повторяет форму полости, отведенной для его размещения. Это в зависимости от формы полости на 20-80% больше, чем при выполнении секций в виде круглых спиралей и соосной их установке. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН (51)5 G 01 R 33 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (46) 23 ° 09. 90. Бюл. Р 35 (21) 4241430/24-21 (22) 06.05.87 (72) Л. H. Кореневский (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 655999, кл. 6 01 R 33/02, .1979. (54) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК ПЕРЕИЕННОГб

МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к. области магнитных измерений и может использоваться в геофизике, приборостроении, электро- и радиотехнике и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повыпение коэффициента преобразования индукционного датчика прн размещении его в..полости

„„SU„„3450608 А 1 произвольной формы. Датчик содержит иэолированные плоские секции 1, спиральный изолированный проводник, электростатический экран 3 со щелью

4, подложку из изоляционного материала, наружный изоляционный слой, резисторы. Преимущество лредложенного датчика заключается в том, что ко" зффнциент преобразования индукционного датчика практически равен 1 поскольку внешняя поверхность датчика повторяет форму полости, отведенной для его размещения. Это в зависимости от формы полости на 20807. больше, чем при выполнении секций в виде круглых спиралей и соосной их установкез 3 иле

1450608

Изобретение относится к области магнитных измерений и может использоваться .в геофизике, приборострое,нии, электро- и радиотехнике и других отраслях народного хозяйства ..

Целью изобретения является noebttaeние коэффициента преобразования индукционного датчика при размещении его в полости произвольной формы. 10

Цель достигается .тем, что в индук- ционном датчике переменного магнитного поля, содержащем ряд отдельньм секций обмотки, плоскости витков которых параллельны, проводники отдель- 15 ных секций имеют противоположное направление укладки., электрически соединен.между собой и помещен в электростатический экран, каждая из указанных секций выполнена из проводки- 20 ка в виде плоской спирали на изолиру-. ющей подложке, повторяющей форму каждого сечеНия внутренней поверхности полости, герпендикулярного направлению индукции измеряемого переменного магнитного поля, по всей ее высоте, .. при этом форма наружного витка каждой из секций повторяет форму соответствующего сечения, высота датчика равна высоте указанной полости, а 30 секции электрически соединены последовательно-согласно, На фиг. 1 представлен предложенный индукционный датчик; на фиг. 2—

I упрощенный вид одной из его секций; на фиг. 3 — электрическая схема сое динения секций индукционного датчика.

I

Индукционный датчик (фиг. 1) со держит изолированные плоские секции

1 со .спиральным изолированным провод-ником 2 {фиг. 2), устанавливаемые параллельно друг друт у и перпендикулярно к направлению измеряемой компоненты индукции перемннного магнитного поля В» по всей высоте Н полосхи, от" веденной для установки датчика в об, щем корпусе измерительной системы, где размещены и другие устройства.

Расстояние между соседними секциями

50 ! определяется только толщиной изоля. ции проводника 2. В общем "лучае форма.сечения внутренней поверхности полости в месте установки отдельной секции 1 (а стало быть и спиралей) может быть любой, а оси симметрии датчика (фиг. 1) - отсутствовать. Дпя устранения "антенного эффекта"

I секции 1 окружены электростатическим экраном 3 {фиг. )) eo щелью .4, устраняющей возникновение "эффекта короткозамкнутого витка". Электростатичес- кий .экран точно повторяет заданную форму внутренней поверхности полости и может создаваться, например, мето" дом вакуумного напыления ня наружную поверхность датчика, покрытую предварительно изолирующей пленкой, прово;. дящего слоя металла толщиной в не-. сколько микрон.

Одна из отдельных секций датчика, упрощенный вид которой показан на фиг. 2, имеет плоское основание (подложку) 5 из изоляционного материала, на которую укладывается проводник в виде плоской спирали .2, причем периметр наружного витка его равен с точностью, зависящей от толщины изоляции и толщины электростатического экрана, периметру соответствующего сечения полости, в которую помещен индукционный датчик, а последующие. витки этой спирали отстоят от него и друг от друга на расстояние толщины изоляции по всей площади секции. Проводник 2 может укладываться с двух сторон подложки 5. Геометрические размеры толщины подложки 5, сечения проводника 2, толщины его изоляции и наружного изоляционного слоя б секции (фиг. 2) могут выбираться с учетом. разных условий: достижения максимальной площади индукционного датчика, необходимой электрической прочности, необходимой механической прочности и т.д. При работе в условиях измерения слабых переменных магнитных полей, когда отсутствует возможность электрического пробоя как между отдельными проводниками в секции, так и между отдельными секциями, современная технология позволяет выполнить прочные изолирующие .подложки и пленку для наружной изоляции толщиной, соизмеримой с высотой проводника 2, т.е, иметь толщину в "десятки-сотни микрон, .Ширина проводника 2 и расстояние между соседними проводниками при укладке спирали на секции, а также толщина изоляции 6 отдельных секций характеризуется теми же цифрами. Все это .позволяет улучшить значение козффици" ента, а стало быть и общий коэффи" циент преобразования предлагаемого индукциоиногG датчика ilo сравнению с прототипом.

1»

Направление укладки проводника 2 (фиг. 3) на каждой иэ сторон подложки 5 (по часовой стрелке или против часовой стрелки), определяющее полярность ЭДС е, наводимой в каждой

1 секции фиг. 2 под действием переменного магнитного поля, выбирается с учетом технологичности выполнения последующей операции-соединения отдельных секций 1 таким образом, чтобы ЭДС, наводимые в них складывались последовательно.

Многократное секционирование общей обмотки предлагаемого индукционного датчика способствует уменьшению ее собственной электрической ем-. кости и, как следствие, расширению частотного диапазона измеряемых переменных магнитных полей в сторону высоких частот.

Предлагаемый -индукционный датчик . работает следующим образом.

Проводник 2 охватывает некоторую площадь S (индивидуальную для каждой секции), эквивалентную площади некоторого замкнутого контура. В соответствии с законом Фарадея при -изменении измеряемого магнитного поля с ин дукцией В», пронизывающего замкнутый контур, в нем наводится ЭДС аВ» е -S="

dt

Если закон изменения индукции измеряемого поля во времени носит синусоидальный характер, то е, = -сдВ 8 сов сй й, где д.- круговая частота переменного магнитного поля.

Напряжение на выходе индукционного датчика (фиг. 1) в том случае, когда секции фиг. 2 включаются таким образом, чтобы ЭДС е;, наводимые в них под действием переменного магнитного поля, складывались последовательно (как это показано для частного случая на фиг. 3, где их полярность показана знаками "+" или "-" в соответствии с направлением укладки, обозначенным стрелкой У над каждой из секций) 4

U m e

Ф

50608 где m - коэффициент, учитывающий

5 степень шунтирования участ" ков общей обмотки предлагаемого индукционного датчика резисторами S в заданном ча10 стотном ..диапазоне;

n — - число секций.

Преимушества предложенного датчика эаключактся в том, что коэффици1 ент II —, т.е. отношение всего ото веденного для размещения датчика обьема к объему, занимаемому предлагаемым датчиком, практически равен ° поскольку внешняя поверхность датчи20 ка повторяет форму полости, отведенной для его размещения. Это в зависимости от формы полости на 20-80Х больше, чем при выполнении секпий в вице круглых спиралей и соосной их

QCTBHOBKe °

Фо рмула из об ре тек ия

Индукционный датчик переменного магнитного поля, содержащий ряд отдельных секций обмстки„ плоскости витков которых параллельны, причем ., проводники отдельных секций с противоположным направлением укладки электрически соединены между собой и по мешены в электростатический экран, отличающийся -тем, что, с целью повьаМния коэффициента преобразования при размещении его в полости гроизвольной формы, каждая из

40 указанных секций выполнена из провод- ника. в виде плоской спирали на изолирующей подложке, вовторяюшей форму каждого сечения внутренней -поверхно45 сти полости перпендикулярного иаУ правлению индукции измеряемого переменного магнитного поля, по всей ее высоте, при этом форма наружного витка каждой из секций повторяет форму соответствующего сечения, высота датчика, равна высоте укаэанной полости, а секции электрически соединены . последовательно-согласно.

Составитель Г, Елитотехииа

Редактор Т. Юрчикова Техред И.Ходаиич Корректор В. Вутяга

Заказ 3330 тираж 567 Подписное

ВНИИПЯ Государственного комитета по иэобретенияи и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Ю бМЮ и ° ЭЭ ° М Ю Э ОЮЮЮ» Й В

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4