Устройство для измерения квазистатических магнитных полей

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения малых квазистатических магнитных полей. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерений - достигается тем, что сердечник соленоида 5 выполнен в виде стержня с зеркальным торцом , а компенсатор выполнен в виде зеркального гальванометра с фотоприемником. Устройство содержит лазер 1, светоделитель 2, зеркала 3, мэгнитострикционный стержень 4, генератор 6 подмагничивания, зеркало 7 гальваноматоа, светоделитель 8. растровую диафрагму 9. объективы 10, 11, 15. 16. фотоприемник 12,усилитель 13 зеркального гальванометра , растровую диафрагму 14, фотоприемник 17. резонансный усилитель 18, источник 19 постоянного напряжения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (. )5 G 01 R 33/032

ГОСУДАРСТВЕ ННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21} 4Ü39097/21 (22) 13.01.89 (46) 07.02.91. Бюл. М 5 (71) Симферопольский государственный университет им.М,В.Фрунзе (72) В.В.Нестеров и Ю.В.Сенчугов (53) 621.317.44 (088.8) (56) Волоконная оптика и приборостроение./Под ред, М.М.Бутусова, Л.: Машиностроение, 1987, с,168, рис.3.43. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КВАЗИСТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения малых квазистатических магнитных

„„ .Ж „„1626228 А 1 полей. Цель изобретения — повышение точности и чувствительности измерений — достигается тем, что сердечник соленоида 5 выполнен в виде стержня с зеркальным тор4ом, а компенсатор выполнен в виде зеркального гальванометра с фотоприемником.

Ус.ройство содержит лазер 1. светоделитель

2, зеркала 3, магнитострикционный стержень

4, генератор 6 подмагничивания, зеркало 7 гальваномгтоа, светоделитель 8, растровую диафрагму 9, обьективы 10, 11, 15. 16. фотоприемник 12, усилитель 13 зеркального гальванометра. растровую диафрагму 14, фотоприемник 17, резонансный усилитель 18, источник 19 постоянного напряжения. 2 ил.

1626228

F p=(0,4 — О, 8) С /2 L, Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения малых кваэистатических магнитных полей.

Цель изобрегения — повышение точности и чувствительности измерений.

На фиг,1 изображена блок-схема устройства для измерения инфранизких магнитных полей; на фиг.2 — зависимость деформации Х магнитострикционного стержня от приложенного магнитного поля, Устройство (фиг.1) содержит лазер 1, оптически соединенный с интерферометром

Майкельсона, содержащим светоделитель

2, зеркала 3, причем зеркалом сигнального плеча интерферометра является зеркальный торец магнитострикционного стержня

4, помещенного вкатушку соленоида 5,,соединенного с генератором 6 подмагничивания, зеркало 7 гальванометра, расположенное на выходе интерферометра, оптически соединенный с ним светоделитель 8, в проходящем луче которого находится первая растровая диафрагма 9, расположенная между первым и вторым обьективами 10 и 11, и фотоприемник 12, находящийся в фокусе обьектива 11 и соединенный с усилителем зеркального гальванометра 13. а в отраженном луче светоделителя 8 — вторая растровая диафрагма 14, расположенная между третьим и четвертым объективами 15 и 16, фотоприемник 17, находящийся в фокусе объектива 16, соединенный с резонансным усилителем

18, выход которого соединен с выходом устройства, К соленоиду 5 подключен также источник 19 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Образующуюся на выходе интерферометра интерференционную картину ориентируют относительно растровой диафрагмы

9 так, чтобы светлые полосы были полностью перекрыты ею. Таким образом, положение рабочей точки для фотоприемника 12 соответствует минимуму интерференционной картины, Растровая диафрагма 14 устанавливается так, что рабочая точка фотоприемника 17 соответствует участку максимальной крутизны интерференционной картины. Стабильное положение рабочей точки обоих фотоприемников обеспечивается цепью обратной связи с усилителем зеркального гальванометра 13 в качестве регулирующего блока. Смещение полос, возникающее эа счет дестабилизирующих фактОров (влияние температуры, давления. вибраций) вызывает появление сигнала рассогласования на выходе фотоприемника 12, который по цепи обратной

55 связи воздействует на зеркало 7 гальванометра, что вызывает поворот последнего на угол, компенсирующий смещение интерференционных полос на растровых диафрагмах 9 и 14. Компенсация смещений интерференционной картины относительно растров диафрагм 9 и 14 производится в полосе частот, много меньших резонансной частоты, магнитострикционного стержня 4. который является чувствительным элементом устройства. Собственная резонансная частота продольных колебаний стержня 4 есть; где С вЂ” скорость звука;

L — длина стержня, Стержень помещен в тестовое переменное магнитное поле соленоида 5 частоты F >, равной собственной резонансной частоте стержня Fp, которое обеспечивается соле4оидом 5 и генератором 6 подмагничивания. Для установки рабочей точки на нуль зависимости X(H) (фиг.2) к обмотке соленоида дополнигельно подключается источник

19 постоянного напряжения.

При отсутствии измеряемого магнитного поля рабочая точка находится в нуле зависимости деформации от магнитного поля, при этом е спектре частот колебаний длины стержня, а следовательно,и колебаний интерференционной картины присутствуют только четные гармоники 2F1, 4Fi,... и т.д.

При наложении внешнего измеряемого кваэистатического магнитного поля рабочая точка на характеристике (фиг,2) смещается, и в спектре колебаний стержня, а следовательно, и колебаний интерференционной картины появляются нечетные гармоники

Fl, ЗР1..., и т.д, Колебания стержня на частоте F> резонансно усиливаются в Q раз (Q — добротность стержня на резонансной частоте Fi).

Фотоприемником 17 с резонансным усилителем 18 измеряется амплитуда первой гармоники интерференционного сигнала, по величине которого определяют магнитное поле, В эксперименте при чувствительности интерферометра 10 мкм/Гц, длине стерж-6 ня 1 м с механической добротностью 0=200, получают величину минимального измеряемого магнитного поля Н=3 10 А/м, что на

-т два порядка ниже, чем в известном устройстве.

Формула изобретения

Устройство для измерения кввэиста гических магнитных полей, содержащее ла

1626228

Фиг. 2

Составитель И.Коновалов

Техред M.Moðlåíòàë Корректор С.Шекмар

Редактор Н,Яцола

Заказ 278 Тираж 419 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 зер, оптически соединенный с интерферометром Майкельсона, в сигнальном плече которого помещен соленоид с сердечником из магнитострикционного материала. соединенный с генератором подмагничивания и источником постоянного напряжения, фотоприемник, по оптическому входу соединенный с выходом ин1ерферометра. а по электрическому выходу — с усилителем компенсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности измерений, сердечник соленоида выполнен в виде стержня с зеркальным торцом, компенсатор выполнен в виде зеркального гальванометра с фотоприемником, оптически соединенным с выходом интерферометра через последовательно пс ходу луча расположенные зеркал гальванометра, светоделитель, первый объ5 ектив, первую растровую диафрагму и второй объектив, в фокусе которого расположен фотоприемник, в отраженном светоделителем луче последовательно расположены третий объектив, вторая растро10 вая диафрагма, четвертый объектив, в фокусе которого расположен второй фотоприемник, электрический выход которого подключен к входу резонансного усилителя. выход которого соединен с выходом устрой15 ства,