Магнитометр импульсного магнитного поля

 

ОПИСАНИЕ

ИЗ О БРЕТ ЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

+.

Зависимое от авт. свидетельства М

Заявлено 14.VI I I.1967 (№ 1177950/18-10) 1;л. 21е, 37 10 с присоединением заявки J¹

Приоритет

МП1х G Olr

УД1 621.317.442 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Опубликовано 03.11.1969. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 23. у 1.1969

Авторы изобретения фи.

Заявитель

В. Д. Воронков и Д. Е. Громзин

МАГНИТОМЕТР ИМПУЛЪСНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике, которая предназначена для измерения импульсных магнитных полей большой напряженности (10в — 10в а/-и), создаваемых соленоидами без сердечника.

Известные магнитометры импульсного магнитного поля, содержащие СВЧ-генератор, феррорезонансный датчик, детектор, усилитель и индикаторный блок, не обеспечивают достаточ .о высокой точности при определении мгновенных значений больших напряженностей магнитного поля, а рабочий объем соленоида ограничен необходимостью размещения в нем датчика магнитного поля.

Предлагаемый магнитометр отличается от известных тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения рабочего объема соленоида, он снабжен вторым феррорезонаснсным датчиком, калибрационным, соедиFIEHFrbDI с отдельным тенератором, а ферритовая головка первого датчика расположена вне соленоида, а также тем, что, с целью расширения пределов измерения, во втором датчике использованы фсрриты с малой и большой кристаллографпческой анизотропией и антиферромагнетики, а измерительные катушки первого датчика сскционированы.

1-1а фиг. 1 представлена функциональная блок-схема описываемого магнитометра; на фиг. 2 схематически изображена измеритель. ная головка с измерительными катушками.

Магнитометр состоит из трех функциональ= ных узлов: блока измерительного сигнала, 5 блока П калибровочного сигнала и блока III индикации.

Блок измерительного сигнала содержит широкополосный (4,5 — 10,5 ггпу) генератор 1 сантиметрового диапазона волн с волноме10 ром 2. К выходу генератора подключена измерительная головка фсррорезонансного дат п1ка, 1, распо.тожсн!1Ого В пространстве .1!ежду двумя измерительными катушками 4, Вкл10 1снных1п посл сдовате IbHo с соленоидох1

15 5 прп измерении магнитных полей многовитковых соленоидов на импульсные токи до

10т и. При измерении магнитного поля маловитковых сильн", гоч-!br соленоидбв на 10 — — 5 10 а измср;ггсльная головка располагаст20 ся вблизи отрезка токовой шины на точно установленном расстоянии. Сигнал с измерительной головки поступает на СВЧ-детектор

6, à затем на уcèërròo b-преобразователь 7 блока индикации.

25 Блок калибровочного сигнала состоит из генератора 8 волн 4-миллиметрового диапазона с волномером 9. калибрационной головки второго датчика 10, подключенной к генера1ору 8 через одно из плеч ферритового V-цир30 кулятора 11, ко второму выходному плечу ко236642 ) 3 3 11, I 1 c1) Ã, и р и к 3,1 и 0 р 0 в к с 0 О:1 с с с и л ы l ы х магнитных полей (в диапазоне 10 — 10 а!л)— монакрис1ал 1H÷åñêàH сфера высокоанпзотропного феррпта илп аптифсрромагнетика с

5 б)01ьшим виутрепип эффективным маг итным палс» и достаточно узкой кривой резоH3!lC11010 ПОГЛОГЦЕПИЯ.

М!1Гнитамpтp pаботает в дв,.: ре 1!1!)lях калибровки и измерении.

0 В ре)KHNIP. кя. !иоравкп HB,IHOp3llпанн 1я ловка датчика 10 находится в измеряемом соленоиде 5. В момент прохождения через са.1еноид и)1п»;lься така ня экране Осцп:lло! р3фа 14 регистрируются сигналы с датчиков 8

5 и 10. Импульс-метка измерительного датчика

3 совмещается с вершиной импульса феррорезонансного поглощения калпбрапиоипого датчика 10, что осуществляется на задержанных быстрых развертках перестройкой генерато0 ра 1. При известных ориентации кристаллов датчиков 3 и 10 и их анизотроппи вычисляют отношение К мяп!итных полей измеряемого соленоида и измерительной магHHTfioll системы для разли шых вариантов вклпочения секций катушек (в случае слаботочных соленоидов) или для различных расстояний от монокристалла до измерительной шины (в случае спльнаточпых соленоидов).

В режиме измерений мгновс значений паля подвижный импульс-метка совмещается с началом развертки, 33+Cp)h3!IIIQII (в Олоке

16) по времени относительно начала импульса поля. При совпадении импульсов-меток, возникающих на переднем и заднем фронтах импульса поля, измеряют амплитуду импульса. Определение значения иог!11, соответствующего моменту появления метки, при Н3ВссТных К и поле анизотропии на датчике 8 сводится к измерени!о частоты c) генератора 1:

Н=К вЂ” Н,, где у — гиромагнитное отношение.

Если необходимо сопоставить время появления или фазу сигнала какого-либо исследуемого процесса со зня1снпем поля, этот сигнал также совмещается с импульсом-меткой. Прп этом удобно пользоваться разверткой осциллографа, линейной по полю и задержанной в блоке 16 до момента, когда поле достигнет и япередзаданиого значения. торого подключена СВЧ детекторная головка

12. С выхода головки 12 калибрацпонный с!Игнал подается на вход усилителя-смесителя 13 блока индикации. Блок индикации состоит из осциллографа 14 с запоминающей трубкой, пизкоомн ого бсзындуктивного сопротивления

15, вкл!Оченного последовательно с соленоидом 5 и пз»еритсльными катушками 4, электронного блока !6, формирующего импульс синхронизации H и 1пря)кение p33BepTKII ос- 1 циллографа, усилителя-преобразователя 7, формирующего узкий прях!Оугольный импульс-метку, соответствующий Iio времени максимуму сигнала феррорезонансного поглощения с датчика 8, и усилителя-смесителя 13, 1 из которого сигнал калибровки, смешанный с импульсом-меткой, далее подается на вход усилителя вертикального отклонения осциллографа 14.

При измерении мп!овенных значений им- 2

ПУЛЬСНОГО ПОЛЯ И ИССЛЕДОВÇHÈÈ ФИЗИЧЕСКИХ процессов в сильных магнитных полях временная развертка осциллографа 14 запускается импульсом с шхронного запуска блока 16.

Этот импульс мо)кст быть задер)кан во вре- 25 мепи относительно момента начала импульса тока в соленоиде 5 при просматривании на быстрых развертках отдельных участков и»пульса магнитного поля. При исследовании процессов в магнитном поле и плохой повто- ЗО ряемости импульса тока в соленоиде 5 напряжение развертки осциллографа и сигнал подсветки формируются в блоке 16 из импульса напря)кения с сопротивления 15. Этот импульс калнброванно ограничивается снизу до 35 напсрсдзаданного значения и подается íà горизонтальныс пластины осциллографа 14.

Измерительная головка датчика магнитного поля состоит из отрезка прямоугольного волиовода 17 (c». фиг. 2) сечением 35ХЗ лл- из 40 топкостеш!ой нержавеющей стали с разрезом вдоль одной из широких стенок для исключения спин-эффекта и монокристаллической сферы И пттриевого феррит-граната (ИФГ) с узкой кривой фсррорезонансного поглоще- 45 ния порядка 10 - а/я, ра сположенной в волноводе в области круговой поляризации СВЧ магнитного поля. Монокристалл ориентирован на кварцевом держателе 19 таким образом, что одна из его главных осей симметрии па- 50 раллельна магнитному полю катушек 20. Последние секционироваиы таким образом, чтобы при последовательном включении отдельных секций ток раба !его соленоида 5 создавал в них магнитное поле в пределах 10 — 55 — 3 10 !!/.1!. В зависимости от предела в измерений поля соленоида в его цепь подключаются те или иные секции катушек 20.

Калибрациоппая головка выполнена па кароткозамкнутом волноводс сечением 5,- X 60

Х2,6 лл. В остальном по конструкции оня не отличается QT измерительной головки. Прп калибровке относительно низких импульсных магнитных олей селеноида в пределах 10 — — 10 а/л датчиком является сферический оо- 65

Предмет изобретения

1. Ма!.Иптсметр импульсно! о мап)итногÎ поля для измерений мгновенных значений напряженности в соленоидах без сердечника, содержащий СВ "1-генератор, феррорезоиансный датчик, детектор, усилитель и индикаторный блок, 07.1ача10шиася тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения раба!его обьсма соленоида, оп снабжен вторым фсррорсзонапс1!ым датчиком, калибраи:1он.!ым, соединенным с отдельным генератором, а фсррптовая головка первого датчика расположс1!а вне соленоида.

236642

Фиг. 1

Фиг. 2

Составитель В. Фетипа

Редактор Б. Б. Федотов Тскрсд Л. К. Малова 1;оррсктор Н. В. Дятлова

Заказ 1160,<19 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ !(омитета по дела1я изобретений и открытий пр» Совете Министров СССР

Москва, Цептр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

2. Чагнитомстр по п. 1, от lu«a*oululice тем, что, с нелыо расширения пределов измерения, во втором з1атчике использованы фсрриты с малой и большой кристаллографической аннГ ! !

I ! !

1! ! ! ! ! !

I ! ! ! . зотропией и антиферромагнстики, а измерительные ка г шки первого дат lика секпионировань1.

l ( (!

1 (I !

1 !