Способ измерения распределения напряженности магнитного поля

 

Изобретение относится к технике измерения магнитных величин. Цель i изобретения - повьшение чувствительности и точности измерений, временного разрешения, а также расширение спектрального диапазона электромагнитных излучений, применяемых для облучения магниточувствительных датчиков . Устройство, реализующее способ , содержит датчик 1 в виде неферромагнитной жидкости с регулируемыми маг ниточувствительной люминесценцией и оптической плотностью, источник 3 облучающего электромагнитного излучения, фотоприемник 5 для регистрации фотоотклика, например измене- НИИ люминесценции жидкости, систему 7 регистрации сигналов, синхронный усилитель 8, схему 9 сравнения, счетчик 10, сканирующую схему 11, самопишущий прибор 12. Данный способ реализуется излучением от рентгеновского до радиодиапазона, поскольку короткоживущие пары частиц в жидкости возбуркдаются во всей этой области спектра. Такой спектральный диапазон позволяет измерять магнитные поля в агрессивных и неполностью прозрачных средах. 1 ил. с (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК цц 4 С О1 R 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4264845/24-21 (22) 18.06 ° 86 (46) 07.02.89. Бюп. Р 5 (71) Институт химической физики

АН СССР (72) Н.Х.Петров, А.И.Приступа и Г.P.Òðóáíèêîâ (53) 535.37.538.61 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 9830600,кл. С 01 R 33/02, 1982.

Патент США В 3443214, кл. 324-43. 1969 . (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОНЯ (57) Изобретение относится к технике измерения магнитных величин. Цель изобретения — повышение чувствитель-.. ности и точности измерений, временного разрешения, а также. расширение спектрального диапазона электроиагнитных излучений, применяемых для

„„SU„„1456920 А 1 облучения магниточувствительных датчиков. Устройство, реализующее способ, содержит датчик 1 в виде неферромагнитной жидкости с регулируемыми магниточувствительной люминесценцией и оптической плотностью, источник 3 облучающего электромагнитного излучения, фотонриемник 5 для регистрации фотоотклика, например изменений люминесценции жидкости, систему

7 регистрации сигналов,.синхронный усилитель 8, схему 9 сравнения, счетчик 10, сканирующую схему 11, самопишущий прибор 12. Данный способ реализуется излучением.от рентгеновского до радиодиапаэона, поскольку короткоживущие пары частиц в жидкости возбуждаются во всей этой области спектра. Такой спектральный диапазон позволяет измерять магнитные поля в агрессивных и неполностью прозрачных средах. 1 ил.

1456920

Изобретение относится к технике измерения магнитных величин и предназначено для использования в устройствах измерения распределения напря5 женности магнитного поля.

Цель, изобретения — повьппение чувствительности и точности измерений, временного разрешения, а также расширения спектрального диапазона электромагнитных излучений, применяемых для облучения магниточувствительных датчиков.

На чертеже представлено в схематическом виде устройство, реализующее 15 способ, поясняющее его техническую сущность.

Устройство содержит датчик в виде неферромагнитной жидкости 1 с регу- ,лируемой магниточувствительной люми- 20

1 несценцией и оптической плотностью, помещенный в измеряемое магнитное поле 2, источник 3 облучающего электромагнитного излучения, например источник. света, пространственно разделенный с жидкостью и связанный с ней через поток 4 оптического излучения, фотоприемник 5 для регистрации фотоотклика, например изменений люминесценции 6 жидкости, пространственно уда- 30 ленный от жидкости, систему 7 регистрации сигналов фотоприемника 5, гальванически связанную с фотоприемником.

Для регистрации изменений оптической плотности оптическая часть схемы пре- 35 терпевает не показанные на чертеже стандартные изменения.

Система 7 регистрации включает в себя синхронный. усилитель 8, соединенный электрически с нагрузкой фото- щ приемника 5., схему 9 сравнения, сигнальный вход которой электрически соединен с выходом усилителя 8, счетчик 10, соединенный электрически по упраВляющему ВхОду с ОпОрным ВхОдОм схемы 9 и по счетному входу с вьжодом схемы 9, сканирующую схему, 11 связанную с источником 3 и соединенную электрически через управляющие каналы сканирования (по "строкам" и

50 по "столбцам") .с управляющим выходом счетчика 10, самопишущий прибор 12, соединенный электрически но. сигнальному входу с выходом счетчика 10, а по управляющему входу — с управляющим выходом счетчика 10 ° . Способ измерения распределения напряженности магнитного .поля реализуется следующим образом». Включают источник 3 и через ноток 4 электромагнитного излучения возбуждают люминесценцию 6 жидкости

1. Неферромагнитная жидкость 1 представляет собой раствор, содержащий молекулы. растворителя и растворенного специального вещества.. В ней под действием возбуждающего излучения .(например, света) образуются корот7 ко живущие (10 — 10 с) пары частиц. Под воздействием внешнего магнитного поля изменяется скорость переходов между зеемановскими возбужденными уровнями пар частиц с разными спиновыми состояниями. Изменение скорости переходов приводит к изменению интенсивности люминесценции, а также оптической полярности, что связано с изменением концентрации молекул в триплетном состоянии.

Величину магниточувствительности интенсивности люминесценции (оптической плотности).жидкости 1 предварительно устанавливают оптимальной для измеряемого диапазона напряженностей магнитного поля 2. Она регулируется изменением на молекулярном уровне пространственной структуры пар, например химическим связыванием частиц в пары молекулярным мостиком или введением в жидкость поверхност-. но-активных веществ, образующих мицеллы.

Фотоприемник 5 преобразует изменения интенсивности люминесценции 6 в адекватные электрические. сигналы.

По команде ввода-вывода данных со счетчика 10 включется сканирующая схема 11 и источник 3 сканирует последовательно с заданным шагом каждый участок объема жидкости 1 "построчно" с переключением после окончания каж-; дой предыдущей строки на начало следующей. Магнитное поле 2.изменяет величину интенсивности магниточувствительной люминесценции 6 жидкости 1.

Сигнал с фотоприемника 5 через синхронный усилитель 8 системы 7 регистрации поступает на схему 9.

Одновременно выполняется сравнение сигнала фотоприемника с опорным сигналом, поступающим со счетчика. 10 и калиброванным для заданного диапазона изменений интенсивности люминесценции, соответствующей заданной величине напряженности магнитного поля.

1456920 способа, в котором датчиком является ферромагнитная жидкость.

Временное разрешение предложенного способа определяется временем жиз5 ни короткоживущих пар парамагнитных частиц в жидкости и позволяет изме-.

«н рять поля с частотой - 10 — !0 Гц

4 против 10 Гц в известном способе.

10 При этом известный способ реализуется при облучении датчика оптическим излучением, а предложенный — излучением от рентгеновского до радиодиапазона, поскольку короткоживущие па1В ры частиц в жидкости возбуждаются во всей этой области спектра. Такой спектральный диапазон позволяет измерять магнитные поля в агрессивных и неполностью прозрачных средах.

ЬТ

= К

1 где К - эмпирическая константа, про- 26 порциональная магниточувствительности люминесценции.

Для донорно-акцепторной системы с мостиками в углеводородном растворителе, например раствора 1-N Я— диметиланилинил-12-пиренил-додекан в ацетонитриле с концентрацией

10 моль/л, К 5 ..1(Г (А/м) для

Н <16 кА/м. Принимая, что а I/I из, меримо на уровне 10 - 10 4, ! оценить чувствительность измерения

Н по предложенному способу на уровне - 1 А/м, что на 3 порядка выше чувствительности известного способа. 40

Существенный вклад в этот положительный эффект вносит регулирование магниточувствительности люминесценции, повышающее. ее до 207 и выше против

ЗЖ без этого регулирования.

Повышение точности измерений обеспечивает использование неферромагнитной жидкости, не оказывающей обратного влияния на измеряемое магнитное поле, характерного для известного

Составит

Техред М

Редактор В.Данко

Заказ 7549/4 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

После обработки и запоминания сигналов сравнения счетчик 10 вырабатывает сигнал, величина которого пропорциональна разнице изменений магниточувствительности интенсивности люминесценции от предыдущего и последующего шагов сканирования (этот сигнал фиксируется через сигнальный вход прибором 12), а также сигналы управления для схемы 11 и прибора 12.

Сканированием всего объема жид- кости 1 получается картина распределения напряженности измеряемого магнитного поля 2 в пределах этого объема.

Относительное изменение интенсивности люминесценции в магнитном поле равно

Формула и э о бр е т е ния

Способ измерения распределения напряженности магнитного поля, заключающийся в том, что в измеряемое магнитное поле помещают датчик в виде магниточувствительной жидкости, облучают ее пучком электромагнитного излучения, регистрируют фотоотклик на взаимодействие магнитного поля с магниточувствительной жидкостью и по нему определяют распределение напряженности магнитного поля в объеме магниточувствительной жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, временного разрешения, а также расширения спектрального диапазона облучающего излучения, в качестве магниточувствительной жидкости используют неферромагнитную жидкость обладающую регулируемой магнитной чувствительностью интенсивности люминесценции и / или оптической плотности, а как фотоот-. клик регистрируют изменения интенсивности люминесценции и / или оптической плотности, причем предварительно..устанавливают заданную сте- . пень магниточувствительности интенсивности люминесценции и / или оптической плотности. ель И.Коновалов

° Дидык Корректор В,Бутяга