Бесконтактный электромагнитный датчик измерения производной по времени от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса



Бесконтактный электромагнитный датчик измерения производной по времени от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса

 


Владельцы патента RU 2444021:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)

Изобретение относится к области физики плазмы, газовых разрядов, сильноточной электронике, радиофизике, астрофизике и может применяться для исследования динамики распространения электромагнитных импульсов в диспергирующих неоднородных средах, радиолокации. Сущность изобретения заключается в том, что бесконтактный электромагнитный датчик для измерения производной по времени от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса, выполненный на основе магнитного зонда и включающий в себя измерительный контур, при этом в разрыв контура магнитного зонда включено омическое сопротивление, которое охвачено, по крайней мере, одним дифференцирующим поясом Роговского, который является измерительным контуром. Технический результат - расширение функциональных возможностей, то есть прямое измерение второй временной производной от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса, а также уменьшение погрешности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области физики плазмы, газовых разрядов, сильноточной электронике, радиофизике, астрофизике и т.д. и может применяться для исследования динамики распространения электромагнитных импульсов в диспергирующих неоднородных средах, радиолокации и т.п.

Задача, стоящая в рассматриваемой области техники, заключается в создании высокочувствительных бесконтактных датчиков, позволяющих получить достоверную информацию о динамике формирования и распространении электромагнитных волн в различных средах.

Из предшествующего уровня техники известен бесконтактный электромагнитный датчик [Кнопфель. // Сверхсильные импульсные магнитные поля // Москва, 1972 г., с.332-333] для измерения производной от величины индукции магнитного поля, выполненный на основе пояса Роговского, который представляет собой тороидальную катушку, охватывающую проводник с током.

Недостатком данного устройства является невозможность измерения параметров электромагнитной волны вследствие тороидальной топологии конструкции.

Известно устройство для измерения параметров электромагнитной волны [С.И.Надененко. Антенны. // Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио // Москва, 1959 г., с.204-206], частично устраняющее недостатки предыдущего аналога и представляющее собой магнитно-дипольную антенну, с помощью которой можно измерить производную от величины индукции магнитного поля электромагнитной волны. Недостатком данного устройства является невозможность прямого измерения второй производной от величины индукции магнитного поля электромагнитной волны, позволяющей получить достоверную информацию о динамике формирования и распространении электромагнитных волн в различных средах.

Известно устройство для измерения производной по времени от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса [Сборник под ред. В.Лохте-Хольтгревена. // Методы исследования плазмы // Москва, 1971 г., с.422-423], которое как наиболее близкое по технической сущности и количеству сходных признаков выбрано в качестве прототипа. Данное устройство представляет собой магнитный зонд в виде электрического контура, который является измерительным.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности непосредственно прямого измерения второй производной от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса. Следует также отметить, что в магнитном зонде возникают искажения и паразитные сигналы из-за влияния на его контур внешних сигналов от отраженных и фоновых электромагнитных волн, приводящие к погрешности в измерениях.

Техническим результатом предложенного изобретения является расширение функциональных возможностей, то есть прямое измерение второй временной производной от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса.

Дополнительным техническим результатом является уменьшение погрешности измерений за счет отсутствия в измерительном контуре искажений и паразитных сигналов.

Технический результат достигается тем, что бесконтактный электромагнитный датчик для измерения производной по времени от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса, выполненный на основе магнитного зонда и включающий в себя измерительный контур, дополнительно включает омическое сопротивление, которое устанавливают в разрыв контура магнитного зонда, при этом контур охвачен, по крайней мере, одним дифференцирующим поясом Роговского, который используют в качестве измерительного контура.

Кроме того, при включении более одного дифференцирующего пояса Роговского их соединение выполняют последовательно.

Включение в разрыв контура магнитного зонда омического сопротивления позволяет сформировать ток в контуре, однозначно характеризующий производную индукцию магнитного поля и не зависящий от реактивных составляющих импеданса контура, а также уменьшить погрешность измерений из-за отсутствия в измерительном контуре искажений и паразитных сигналов.

Включение в контур магнитного зонда, по крайней мере, одного пояса Роговского, являющегося измерительным контуром, позволяет получить сигнал с пояса Роговского, пропорциональный второй производной от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса.

Включение более одного из дифференцирующих поясов Роговского, соединенных последовательно, увеличивает чувствительность датчика.

На фиг. изображен общий вид примера конкретного выполнения заявляемого устройства, где 1 - электрический контур магнитного зонда, 2 - омическое сопротивление, 3 - блок, состоящий из двух поясов Роговского, 4 - проводники, подключаемые к системе регистрации.

Примером конкретного выполнения заявляемого устройства может служить бесконтактный электромагнитный датчик, выполненный в виде магнитного зонда, электрический контур которого представляет собой металлический полый цилиндр диаметром 1 м и длиной 2 м, вдоль образующей которого выполнен разрез. В зазор разреза устанавливают омическое сопротивление типа ТВО, которое охватывается двумя дифференцирующими поясами Роговского, соединенными последовательно. Дифференцирующий пояс Роговского представляет собой тороидальную катушку с полным числом витков 300, проводом МГТФ. Чувствительность каждого дифференцирующего пояса Роговского составляет 0,1 А/В.

Устройство работает следующим образом. Бесконтактный электромагнитный датчик устанавливают в измеряемое переменное магнитное поле таким образом, чтобы волновой вектор распространяющейся электромагнитной волны по отношению к электрическому контуру магнитного зонда 1 был расположен перпендикулярно. Измеряемое переменное магнитное поле наводит ЭДС в электрическом контуре магнитного зонда 1, величина которой определяется выражением:

,

где ε - ЭДС в электрическом контуре магнитного зонда;

- индукция измеряемого магнитного поля;

- элемент площади поперечного сечения магнитного зонда.

Величина тока в контуре, содержащем активное сопротивление 2, пропорциональна величине первой производной от величины индукции магнитного поля распространяющегося электромагнитного импульса.

Далее с помощью дифференцирующих поясов Роговского 3 измеряется производная от величины тока, протекающего в контуре магнитного зонда. Соединение поясов Роговского с системой регистрации выполняют с помощью проводников 4. Зная значение второй производной, получаем более достоверную информацию о динамике распространения электромагнитного импульса в различных средах и используем ее далее в радиолокации, в измерении волн в неоднородных диспергирующих средах.

На предприятии приведено расчетно-теоретическое обоснование работоспособности предлагаемого устройства, с достижением вышеуказанного технического результата. А также определены основные геометрические характеристики датчика, конкретная схема исполнения, чувствительность методики и элементная база. Предлагаемое устройство планируется использовать для измерений второй производной от величины индукции магнитного поля, распространяющегося в среде электромагнитного импульса. В настоящее время устройство находится в стадии изготовления.

1. Бесконтактный электромагнитный датчик для измерения производной по времени от величины индукции магнитного поля электромагнитного импульса, выполненный на основе магнитного зонда и включающий в себя измерительный контур, отличающийся тем, что в разрыв контура магнитного зонда включено омическое сопротивление, которое охвачено, по крайней мере, одним дифференцирующим поясом Роговского, который является измерительным контуром.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при включении более одного дифференцирующего пояса Роговского их соединение выполняют последовательно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин резистивными датчиками.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для выявления дефектов поверхности катания колес железнодорожного подвижного состава в движении.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах контроля технологических процессов. .

Изобретение относится к области определения взаимной индуктивности цепи намагничивания частотно-регулируемого асинхронного двигателя. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике. .

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании силового конденсатора на основе его последовательной схемы замещения.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения составляющих внутреннего сопротивления химических источников тока (ХИТ)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения неэлектрических величин резистивными датчиками

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к устройствам контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения активного сопротивления и может использоваться во влагометрии материалов, при физико-химических исследованиях жидкостей, а также при автоматическом контроле технологических процессов

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к области измерения параметров объектов, имеющих схемы замещения в виде многоэлементных пассивных двухполюсников

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и направлено на мгновенное определение смены фазы воды и снижение влияния фазы воды и наличия примесей в ней на точность измерения толщины

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для эффективного контроля напыления тонких металлических пленок
Наверх