Способ балансировки феррозонда с двумя соосно расположенными чувствительными элементами

 

Использование: в медицине, для локализации внутриглазных инородных ферромагнитных тел. Сущность: в способе балансировки феррозонда с двумя соосно чувствительными элементами путем их ориентирования в направлении, соответствующем максимальной величине ложного сигнала с последующей компенсацией, перед последней определяют положение компенсационной плоскости с помощью пермаллоевого сердечника, ось которого перпендикулярна продольной оси феррозонда путем его подведения к одному из концов чувствительного элемента с определением величины сигнала от влияния сердечника на чувствительный элемент, вращения феррозонда вокруг его продольной оси до момента появления максимальной величины сигнала, а компенсацию осуществляют путем подведения того же пармаллоевого сердечника, ось которого лежит в компенсационной плоскости, к другому концу чувствительного элемента, и дополнительного пермаллоевого сердечника с осью, соосной с продольной осю феррозонда и лежащей в компенсационной плоскости. Причем подведение пермаллоевых сердечников осуществляется с помощью приспособления, выполненного в виде втулки с отверстиями, ось одного из которых совпадает с продольной осью втулки, а оси двух других расположены перпендикулярно продольной оси и лежат в одной плоскости. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к медицине, в частности к офтальмологии, и предназначено для локализации внутриглазных инородных ферромагнитных тел, а также может быть использовано в измерительной технике, для неразрушающего контроля качества материалов.

Для локализации инородных ферромагнитных тел применяют феррозондовые полюсоискатели, предназначенные для отыскания магнитных полюсов по небольшим по величине неоднородности магнитного поля.

В настоящее время в медицинской практике применение полюсоискателей ограничивается.

Это связано с технологической сложностью получения заданных электрических параметров феррозондов, нарушение которых влечет за собой брак изделия или появление значительной величины должного сигнала, имитирующего присутствие вблизи феррозонда инородного ферромагнитного тела, что существенно снижает эффективность применения полюсоискателей.

Возникновение ложного сигнала обусловлено наличием как поперечного однородного геомагнитного поля и непараллельностью магнитных осей сердечников феррозонда, так и продольного однородного геомагнитного поля и неидентичностью коэффициентов преобразования полуэлементов феррозонда.

В настоящее время заданные электрические параметры феррозондов достигаются в процессе сборки балансировкой (настройкой) по полуэлементов с помощью пермаллоевых сердечников (1). Балансировка проводится таким образом, чтобы при отсутствии воздействия неоднородности магнитного поля (инородного ферромагнитного тела) на полуэлементы феррозонда при расположении его поперечному направлению горизонтальной составляющей полного вектора геомагнитного поля на выходе полуэлементов феррозонда имелось бы минимальное напряжение, называемое начальным напряжением небаланса. При балансировке феррозондов используется схема, состоящая из генератора, частотомера, милливольтмера, микровольтметра и осциллографа. Балансировка производится при определенном токе возбуждения и частоте, при расположении платы с катушками ортогонально горизонтальной составляющей полного вектора геомагнитного поля. Сердечники в катушках устанавливаются и перемещаются с помощью отрезков стекловолокна диаметром 15-30 мкм, на которых они крепятся клеем БФ-4. Сердечники вводятся в катушки и перемещаются таким образом, чтобы ЭДС небаланса по второй гармонике была не более 1 мВ, затем сердечники в катушках фиксируются клеем БФ-4.

Недостатки этого способа балансировки заключаются в следующем: в сложной балансировочной технологии, в результате которой затруднено производство феррозондов в заводских условиях; в изменении угла непараллельности магнитных осей сердечников феррозонда (т.е. в изменении величины ложного сигнала) после фиксирования сердечников с помощью клея, в результате неравномерности высыхания клея.

Известен способ балансировки феррозонда, основанный на подборе полуэлементов феррозонда (т.е. на подборе сердечников и катушек) (2).

Балансировку феррозонда проводят следующим образом. Подают в цепь возбуждения синусоидальное напряжение (основное), которое достаточно для перемагничивания сердечников. Это напряжение на практике содержит кроме первой гармоники и другие, в том числе и вторую, на которой, как правило, работают феррозонды. Кроме того, в цепь возбуждения подают дополнительное синусоидальное напряжение, которое близко по частоте к второй гармонике основного напряжения (разница 10-15 Гц). Из-за неидентичности полуэлементов на выходе феррозонда появляется ЭДС ложного сигнала, которая в своем спектре имеет гармоники частоты основного и дополнительного напряжения. Подбор полуэлементов по минимальным значениям гармоник основного напряжения не исключает проникновения "ложной" второй гармоники частоты возбуждения из цепи возбуждения в выходную цепь. Поэтому подбор полуэлементов проводят по минимальному значению дополнительного напряжения в выходной ЭДС феррозонда, частота которого близка к второй гармонике основного напряжения. В результате исключается проникновение "ложной" второй гармоники из цепи возбуждения в выходную цепь феррозонда.

Недостатками этого способа балансировки являются: сложная балансировочная технология; необходимость подбора полуэлементов на проверочном стенде; ограниченная возможность этого способа балансировки, так как уже нельзя произвести дополнительную балансировку феррозонда способом, рассмотренным раньше (1).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ балансировки, основанный на введении в феррозонд дополнительного феррозонда, устраняющего ложный сигнал, обусловленный наличием поперечного однородного геомагнитного поля и непараллельностью сердечников феррозонда (магнитных осей сердечников феррозонда) (3).

Этот способ балансировки применяют в геофизической аппаратуре.

Балансировку феррозонда проводят следующим образом.

Основной феррозонд (состоящий из двух полуэлементов, установленных на блоке) ориентируют в горизонтальной плоскости по направлению север-юг. Затем феррозонд вращают вокруг его продольной оси для определения положения, в котором ложный сигнал имеет максимум своей величины (феррозонд вращают в горизонтальной плоскости с изменением угла вращения в пределах ±180^о). В этом положении фиксируют феррозонд и устанавливают дополнительный феррозонд, ориентируя его по вертикали Z. Компенсация ложного сигнала осуществляется потенциометром с последующей заменой переменным или постоянным резисторным сопротивлением.

Недостатками этого способа балансировки является следующее: сложность балансировки дополнительного феррозонда (так как для полного устранения ложного сигнала необходимо проводить балансировку дополнительным феррозондом в плоскости максимальной величины ложного сигнала, а это технологически сложно, но особенно сложно балансировать дополнительный феррозонд в малогабаритных феррозондовых датчиках); усложнение балансировки феррозонда с введением еще одного феррозонда, например, для устранения ложного сигнала, связанного с неидентичностью полуэлементов феррозонда.

Техническим результатом является упрощение и повышение степени балансировки феррозонда путем введения в феррозонд компенсационных сердечников, определения компенсационной плоскости и компенсации величины ложного сигнала, обусловленного наличием, как поперечного однородного геомагнитного поля и непараллельностью сердечников феррозонда, так и продольного однородного геомагнитного поля, и неидентичностью коэффициентов преобразования полуэлементов феррозонда.

Технический результат достигается за счет того, что в способе балансировки феррозонда с двумя соосно расположенными чувствительными элементами путем их ориентирования в направлении, соответствующем максимальной величине ложного сигнала, с последующей компенсацией, перед последней определяют положение компенсационной плоскости с помощью пермаллоевого сердечника, ось которого перпендикулярна продольной оси феррозонда, путем его подведения к одному из концов чувствительного элемента с определением величины сигнала от влияния сердечника на чувствительный элемент, вращения феррозонда вокруг его продольной оси до момента появления максимальной величины сигнала, а компенсацию осуществляют путем подведения того же пермаллоевого сердечника, ось которого лежит в компенсационной плоскости, к другому концу чувствительного элемента, и дополнительного пермоллоевого сердечника с осью, соосно с продольной осью феррозонда и лежащей в компенсационной плоскости. Причем подведение пеpмаллоевых сердечников осуществляется с помощью приспособления, выполненного в виде втулки с отверстиями, ось одного из которых совпадает с продольной осью втулки, а оси двух других расположены перпендикулярно продольной оси и лежат в одной плоскости.

Схема реализации предлагаемого способа балансировки представлена на чертеже.

Балансировка феррозонда осуществляется следующим образом.

Феррозонд 1 помещают в магнитостатический экран и выставляют нуль-пункт (т. е. производится коррекция нуля), вынимают из экрана и ориентируют в горизонтальной плоскости в направлении, где нуль-пункт остается без изменения (контроль нуль-пункта осуществляется стрелочным индикатором полюсоискателя). В отверстие 9, расположенное в ручке феррозонда 8, вводят ортогонально к одному из концов одного из сердечников феррозонда 5 компенсационный пермаллоевый сердечник 6, для определения компенсационной плоскости Z, в которой проводится полная компенсация ложного сигнала. Для этого фиксируют (стрелочным индикатором) величину сигнала, характеризующего влияние поля рассеяния компенсационного сердечника 6 на сердечник феррозонда 5. После этого вращают феррозонд 1 (относительно компенсационного сердечника 6) вокруг его продольной оси до выявления максимальной величины сигнала, который указывает на ортогональное расположение компенсационной плоскости Z, которая проходит через один из концов сердечника феррозонда 5, который находится на минимальном расстоянии от компенсационного сердечника 6. После этого компенсационный сердечник 6 удаляют из индикаторного отверстия 9 и ориентируют феррозонд в горизонтальной плоскости по направлению севеp-юг для выявления максимальной величины ложного сигнала, обусловленного наличием поперечного геомагнитного поля и непараллельностью сердечника феррозонда 4 и 5, феррозонд 1 фиксируют в этом положении и вводят компенсационный сердечник 6 в компенсационное отверстие 10, которое расположено в ручке феррозонда 8, на одной линии с индикаторным отверстием 9, в найденной компенсационной плоскости Z, ортогонально к другому концу этого же сердечника феррозонда 5, для устранения ложного сигнала.

Балансировка феррозонда, связанная с устранением ложного сигнала, обусловленного наличием продольного однородного геомагнитного поля и неидентичностью коэффициента преобразования полуэлементов феррозонда, осуществляется следующим образом. Продольную ось Х феррозонда 1 ориентируют по вертикали для выявления максимальной величины ложного сигнала, затем вводят дополнительный компенсационный сердечник 7 в отверстие 11, расположенное соосно к полуэлементу феррозонда 3,5 в компенсационной плоскости, проходящей через продольную ось Х полуэлементов феррозонда 2,4 и 3,5 до устранения ложного сигнала.

При влиянии поля рассеяния дополнительного компенсационного сердечника 7 на компенсационный сердечник 6 балансировка феррозонда проводится аналогично описанным действиям, однако начинаются балансировочные операции с отверстия 10, расположенного в ручке феррозонда 8.

Использование способа балансировки феррозонда позволяет (по сравнению с известными способами) существенным образом упростить балансировку и одновременно, не усложняя операции, повысить степень балансировки феррозонда, а это ведет к снижению трудоемкости, к повышению эффективности применения полюсоискателя, к применению данного способа в других конструкциях феррозондов.

Формула изобретения

1. СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ ФЕРРОЗОНДА С ДВУМЯ СООСНО РАСПОЛОЖЕННЫМИ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ путем их ориентирования в направлении, соответствующем максимальной величине ложного сигнала, с последующей компенсацией, отличающийся тем, что перед компенсацией определяют положение компенсационной плоскости с помощью пермаллоевого сердечника, ось которого перпендикулярна продольной оси феррозонда, путем его подведения к одному из концов чувствительного элемента с определением величины сигнала от влияния сердечника на чувствительный элемент, вращения феррозонда вокруг его продольной оси до момента появления максимальной величины сигнала, а компенсацию осуществляют путем подведения того же пермаллоевого сердечника, ось которого лежит в компенсационной плоскости, к другому концу чувствительного элемента и дополнительного пермаллоевого сердечника с осью, соосной с продольной осью феррозонда и лежащей в компенсационной плоскости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подведение пермаллоевых сердечников осуществляется с помощью приспособления, выполненного в виде втулки с отверстиями, ось одного из которых совпадает с продольной осью втулки, а оси двух других расположены перпендикулярно продольной оси и лежат в одной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1