Устройство воспроизведения магнитного поля

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство воспроизведения магнитного поля и предназначено для калибровки и поверки рабочих средств измерений магнитной индукции переменного магнитного поля. Устройство включает катушки Гельмгольца, выполненные в виде двух расположенных соосно плоскопараллельных металлических рамок, контуры которых имеют вид многоугольника. В середине каждой стороны многоугольника выполнен разрез, в который последовательно включен согласующий резистор, а точки разрезов сторон рамок являются входами сигнала возбуждения катушки Гельмгольца. Техническим результатом является расширение частотного диапазона устройства в сторону верхней частоты при приемлемых габаритах катушки Гельмгольца. 2 ил.

 

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано в установках для воспроизведения магнитного поля на основе колец Гельмгольца при создании образцовых источников изменяющихся магнитных полей в заданном объеме рабочей зоны.

Известны устройства воспроизведения изменяющегося магнитного поля по патентам RU №№2266549, 2271548 с катушками индуктивности, заявка на изобретение №96116074 с катушкой Гельмгольца.

Известна установка, принятая в качестве прототипа (см. приложение), типа КГ6Н (Торговый дом СпецТехноРесурс, г.Москва) для воспроизведения магнитного поля с нормированными метрологическими параметрами на основе колец Гельмгольца, которые являются преобразователем переменного напряжения в напряженность магнитного поля. Особенностью колец Гельмгольца является высокая однородность магнитного поля в пространстве между катушками, что позволяет использовать их в качестве меры с заданной величиной магнитной индукции.

Недостатком вышеуказанных устройств является то обстоятельство, что катушка Гельмгольца является источником однородного магнитного поля при условии равномерного распределения тока вдоль рамки катушки Гельмгольца, возбуждаемого в ней источником переменного сигнала. Обычно это выполняется при условии, что L≤λ, где L - длина контура рамки, λ - длина волны. С ростом частоты отношение L/λ возрастает и при L/λ≥0,25 распределение тока вдоль витка рамки отличается от равномерного, что приводит к возрастанию неоднородности поля в объеме рабочей зоны и ограничению верхней частоты диапазона устройства.

Технической задачей предлагаемого решения является расширение диапазона устройства в сторону верхней частоты при приемлемых габаритах катушки Гельмгольца.

Сущность технического решения заключается в том, что в устройстве воспроизведения магнитного поля, содержащем катушку Гельмгольца, состоящую из двух плоскопараллельных металлических разрезанных рамок, расположенных соосно, контур рамок имеет вид многоугольника (треугольник, квадрат, четырехугольник, многоугольник), каждая сторона (грань) которого в середине имеет разрыв, в который последовательно включен согласующий резистор и который является входом сигнала возбуждения катушки Гельмгольца.

На рисунке схематически изображены: фиг. 1 - вид платы с рамкой в форме квадрата; фиг. 2 - общий вид устройства.

Устройство для воспроизведения магнитного поля на основе колец Гельмгольца состоит из двух проводящих квадратных рамок 1, каждая из которых (фиг. 1) имеет четыре входа с точками 2 для подключения кабеля сигнала возбуждения (от генератора сигналов) катушки Гельмгольца. Параллельно каждому входу включен согласующий резистор 3. Квадрат рамки выполнен на плате 4 в виде полоски шириной 10 мм. Платы 4 с рамками 1 расположены параллельно (фиг. 2) с центрами на общей оси (соосно) на расстоянии d друг от друга (расстояние между рамками определяется из условия наибольшей однородности магнитного поля), равном d=а/2. Для рабочей зоны 5 (область с заданной неоднородностью магнитного поля и размещения в ней испытуемой антенны) с размерами диаметра ⌀ (0,6×0,6) м сторона квадратной рамки а равна 1,4 м, при этом d=а/2=0,7 м.

В варианте выполнения устройства контур рамок может быть выполнен и в виде окружности, при этом разрезы выполняются по длине окружности на равных расстояниях друг от друга, в которые последовательно включены согласующие резисторы и точки разрезов рамки (окружности) являются дополнительными входами сигнала возбуждения катушки Гельмгольца.

Работа устройства заключается в преобразовании катушкой Гельмгольца переменного напряжения, поступающего от генератора сигналов на входы возбуждения 2 катушки, в напряженность магнитного поля, то есть воспроизведение в катушке магнитного поля. Магнитная индукция этого поля пропорциональна протекающему по рамкам катушки току, который создает падение напряжения на резисторах 3.

Выполнение рамок катушки Гельмгольца в виде многоугольников с разрезанными в середине сторонами позволяет возбуждать катушку Гельмгольца вдоль всего контура рамки равномерным по амплитуде током, воспроизводя равномерное магнитное поле внутри катушки при приемлемых размерах рамки и без уменьшения верхнего предела частотного диапазона устройства.

Так при верхней частоте диапазона 30 МГц размеры рамок при одном входе возбуждения равны а=3,2 м (d=1.6 м), а при четырех входах возбуждения квадратной рамки а=1,4 м (d=0.7 м), при этом неоднородность воспроизводимого магнитного поля уменьшается с 16,7% до 5,4%.

Если рамки выполнены в виде кольца, то дополнительные разрезы для дополнительных входов возбуждения рамок выполняются по длине окружности и отстоят на равных расстояниях друг от друга.

Количество выполняемых разрезов контура рамок катушки Гельмгольца зависит от диапазона рабочих частот, результаты макетирования и экспериментального исследования показали, оптимальное количество составляет от 2 до 6 разрезов.

Устройство воспроизведения магнитного поля используется в качестве рабочего эталона при калибровке и поверке рабочих средств измерений магнитной индукции переменного магнитного поля.

Устройство воспроизведения магнитного поля, включающее катушку Гельмгольца, состоящую из расположенных соосно двух плоскопараллельных металлических разрезанных рамок с последовательно включенным в разрез согласующим резистором, при этом точки разреза являются входом сигнала возбуждения катушки Гельмгольца, отличающееся тем, что контур рамок имеет вид многоугольника, в середине каждой стороны которого дополнительно выполнены разрезы, в которые последовательно включены согласующие резисторы и точки разрезов сторон рамок являются дополнительными входами сигнала возбуждения катушки Гельмгольца.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ автономной регистрации амплитуды напряженности двухполярного импульса магнитного поля и может применяться к импульсам магнитного поля в динамическом диапазоне напряженностей в сотни килоампер на метр при длительностях импульсов в десятки микросекунд в моноцикличных электромагнитных процессах.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство трехмерного сканирования электромагнитных излучений в ближнем поле электронных средств и может быть использовано для измерения напряженности электромагнитного поля при проведении испытаний, диагностики и тестирования электронных устройств и приборов на выполнение требований по электромагнитной совместимости в части помехоэмиссии.

Изобретение относится к области измерительной техники и представляет собой способ калибровки трехкомпонентного магнитометра с помощью меры магнитной индукции через определение корректирующей матрицы и уходов нулей магнитометра с исключением влияния внешних неоднородных (индустриальных) помех в процессе калибровки.

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к магнитометрии, и может быть использовано для неразрушающей регистрации в местах недоступных для механического проникновения мгновенных объемных состояний распределения магнитного поля, неоднородного в пространстве и периодически изменяющегося во времени.

Изобретение относится к технике спектроскопии магнитного резонанса, а именно оптического детектирования магнитного резонанса (ОДМР), включающего оптическое детектирование электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), и может найти применение при исследованиях конденсированных материалов и наноструктур методом ОДМР в физике, химии, биологии и др.

Изобретение относится к судовым средствам магнитной защиты надводного (подводного) объекта, в частности к регуляторам магнитного поля объекта. .

Изобретение относится к испытаниям и диагностике двигателей внутреннего сгорания (ДВС). .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прецизионного измерения магнитных полей. .

Изобретение относится к области магнитных измерений, а именно к измерению магнитных параметров наноматериалов, содержащих ферромагнитные наночастицы. .

Изобретение относится к области охранной сигнализации, более конкретно к магнитометрическим устройствам (средствам, извещателям) обнаружения объектов, основанным на пассивном способе регистрации изменений магнитного поля, вызванных перемещением объектов обнаружения, и может быть использовано для скрытного сигнализационного блокирования троп и дорог.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой многоканальное устройство измерения пространственно неоднородного магнитного поля и может быть использовано при регистрации исходных данных, необходимых для построения диаграммы распределения магнитного поля. Устройство состоит из однотипных независимых интеллектуальных модулей измерительных каналов (ИМИК), имеющих беспроводную оптическую связь с блоком управления, регистрации и обработки (БУРО). Количество и пространственное местоположение ИМИК задаются исходя из условий конкретной задачи измерения и регистрации распределения магнитного поля. Техническим результатом является снижение влияния помех при измерении магнитного поля за счет использования оптической связи и применения автономных источников питания, а также повышение функциональности измерительного устройства за счет возможности наращивания количества измерительных каналов до заданного исходя из условий конкретной задачи с возможностью размещения измерительных каналов и задания индивидуальных значений параметров опроса магнитного поля в конкретных точках пространства, где требуется проводить измерение магнитного поля. 1 ил.

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к феррозондовым приборам, осуществляющим неразрушающий контроль качества различных металлоконструкций и изделий. Магнитометр содержит датчики напряженности магнитного поля, связанные через мультиплексор с измерительным устройством, в цепи, связывающей мультиплексор с измерительным устройством, установлен ключ, снабженный управляющей связью с блоком детектирования помех, включающим в себя соединенные последовательно дифференциатор коммутационных помех, компаратор, логический элемент И с устройством управления, при этом дополнительно введен датчик скорости, снабженный управляющей связью с компаратором, при этом датчик скорости механически скреплен с датчиками напряженности магнитного поля. Технический результат - повышение точности измерения. 1 ил.

Изобретение относится к модульной системе возбуждения для испытаний сердечника статора. Устройство возбуждения для высокоэнергетических испытаний сердечников (5) статоров электрогенераторов или двигателей, содержащее один или несколько модулей возбуждения, при этом каждый модуль возбуждения содержит обмотку (1-4) возбуждения и источник (10-13) питания и выполнен с возможностью проведения тока возбуждения через обмотку (1-4) возбуждения, при этом ток возбуждения через каждую обмотку (1-4) возбуждения способствует общему возбуждению сердечника (5) статора, при этом модуль возбуждения дополнительно содержит конденсатор (6-9), и источник (10-13) питания модуля возбуждения действует как источник тока на своем выходе. Технический результат заключается в уменьшении реактивной составляющей тока возбуждения. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля микроструктуры металлической мишени. Варианты реализации настоящего изобретения предоставляют электромагнитный датчик (400) для детектирования микроструктуры металлической мишени, содержащий магнитное устройство (410, 420) для предоставления возбуждающего магнитного поля, магнитометр (430) для детектирования результирующего магнитного поля, индуцированного в металлической мишени; и схему (450) калибровки для создания калибровочного магнитного поля для калибровки электромагнитного датчика. Причем калибровочное магнитное поле создается электрическим током, индуцированным в схеме калибровки возбуждающим магнитным полем. Технический результат - повышение чувствительности датчика за счет исключения искажений его показаний, обусловленных помехами различной природы. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к способам измерения магнитного поля и включает воздействие на кристалл карбида кремния гексагонального или ромбического политипа, содержащего спиновые центры с основным квадруплетным спиновым состоянием, вдоль его кристаллографической оси с симметрии сфокусированным лазерным излучением, переменным магнитным полем низкой частоты и постоянным магнитным полем. При этом измеряют интенсивность люминесценции спиновых центров с основным квадруплетным спиновым состоянием при различной величине постоянного магнитного поля. В области изменения интенсивности люминесценции снимают первую кривую зависимости изменения интенсивности люминесценции от величины постоянного магнитного поля и градуируют первую кривую по известному значению величины магнитного поля в точке перегиба первой кривой. Затем помещают на поверхность упомянутого кристалла карбида кремния исследуемый образец и измеряют интенсивность люминесценции спиновых центров с основным квадруплетным спиновым состоянием при различной величине постоянного магнитного поля. В области изменения интенсивности люминесценции снимают вторую кривую зависимости изменения интенсивности люминесценции от величины постоянного магнитного поля и определяют величину магнитного поля, создаваемого исследуемым образцом в точке фокуса лазерного излучения, по величине горизонтального сдвига второй кривой относительно первой кривой. Технический результат изобретения заключается в увеличении точности измерений, а также в устранении нагрева исследуемого объекта. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к приборам, предназначенным для измерений компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли, а также к средствам автоматизированного контроля магнитометров. Сущность изобретения заключается в том, что в устройство для измерения магнитных полей содержит стабилизатор напряжений, первый коммутатор, триггер, первый элемент задержки и последовательно соединенные феррозондовый датчик, предварительный усилитель, частотно-избирательный усилитель, фазочувствительный демодулятор, аналоговый интегратор, аналого-цифровой преобразователь и цифровой вычислитель, при этом выход аналогового интегратора через первый масштабный резистор подключен к компенсационной обмотке феррозондового датчика, контрольная обмотка которого через второй масштабный резистор подключена к выходу первого коммутатора, введение элемента «или», второго элемента задержки, второго коммутатора, третьего масштабного резистора и образование новых функциональных связей позволяет повысить глубину автоматического автономного тестового контроля исправности устройства. Технический результат - повышение достоверности измерений. 1 ил.

Изобретение относится к области измерения и может быть использовано при измерении магнитных полей. Датчик магнитного поля содержит вентиль, чувствительный элемент, включающий в себя индуктивность L с сердечником и два резистора, триггер Шмитта, при этом в него дополнительно введены источник опорного напряжения, выходы которого подключены к прецизионному пороговому устройству с нижним и верхним порогами срабатывания, и к прецизионному формирователю напряжения, вход которого соединен с выходом вентиля, а выход подключен к чувствительному элементу, соединенному с прецизионным пороговым устройством с нижним и верхним порогами срабатывания, выход которого подключен к входу триггера Шмитта, выход которого является входом вентиля. Технический результат – повышение точности от изменения питающего напряжения и от изменения температуры. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для бесконтактной внетрубной диагностики технического состояния подземных ферромагнитных нефтяных и газовых труб. Устройство для бесконтактной диагностики технического состояния подземных трубопроводов с возможностью калибровки в полевых условиях, содержащее узел датчиков постоянного магнитного поля, состоящий по меньшей мере из двух однокомпонентных датчиков, соединенных креплениями из немагнитного непроводящего материала, устройство сложения и вычитания сигналов постоянного магнитного поля, блок сбора данных и управления (БСДУ) и полевой компьютер, при этом дополнительно введены катушки с соленоидальными обмотками, создающими калибрующее переменное низкочастотное магнитное поле, расположенные в центральной части креплений датчиков из немагнитного непроводящего материала, блок прецизионных резисторов, генератор, измерительный блок, при этом катушки с соленоидальными обмотками с помощью бифилярного провода соединены с блоком прецизионных резисторов и генератором, кроме того, блок прецизионных резисторов соединен с БСДУ, который, в свою очередь, соединен с полевым компьютером. Технический результат – расширение функциональных возможностей и улучшение характеристик устройства для бесконтактной диагностики технического состояния подземных трубопроводов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к метрологии, в частности к способам для измерения плотности потока энергии электромагнитного излучения от мобильного телефона. Измерения проводят в заданных точках, равномерно расположенных в плоскости, параллельной плоскости передней панели мобильного телефона, зафиксировав мобильный телефон напротив указанной плоскости на заданном расстоянии от нее, из полученных значений формируют матрицу распределения плотности потока энергии. Измерения проводят в трех режимах работы мобильного телефона: набор номера, прием входящего вызова и разговор. При измерении мобильный телефон устанавливают под углом примерно 43±1° к горизонтали, полученную матрицу распределения значений плотности потока энергии совмещают со схемой черепно-мозговой топографии головы человека, совмещая область расположения динамика мобильного телефона на матрице с обозначением наружного слухового прохода на упомянутой схеме головы человека. Полученные значения плотности потока энергии могут быть отображены на матрице графически. Для графического отображения полученных данных используют шкалу градаций серого, в которой минимальному значению плотности потока энергии соответствует белый цвет, а максимальному - 50% серого. Технический результат – обеспечение измерений, величины которых соответствуют реальным условиям эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электрическим испытаниям транспортных средств. В способе испытаний электрооборудования автотранспортных средств на восприимчивость к внешнему электромагнитному полю испытываемое электрооборудование устанавливают в бортовую сеть транспортного средства и подвергают воздействию внешнего излучения с заданными параметрами. На каждой частоте воздействующего излучения транспортное средство позиционируется в горизонтальной плоскости по отношению к внешнему источнику электромагнитного поля в диапазоне определенных углов. Во время испытаний угловая скорость вращения транспортного средства относительно внешнего источника излучения не должна превышать 5 град/с. При этом минимальное расстояние между внешним источником излучения и транспортным средством выбирается исходя из максимального линейного размера транспортного средства в горизонтальной плоскости и угла главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости внешнего источника излучения. Повышается полнота определения помехоустойчивости. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство воспроизведения магнитного поля и предназначено для калибровки и поверки рабочих средств измерений магнитной индукции переменного магнитного поля. Устройство включает катушки Гельмгольца, выполненные в виде двух расположенных соосно плоскопараллельных металлических рамок, контуры которых имеют вид многоугольника. В середине каждой стороны многоугольника выполнен разрез, в который последовательно включен согласующий резистор, а точки разрезов сторон рамок являются входами сигнала возбуждения катушки Гельмгольца. Техническим результатом является расширение частотного диапазона устройства в сторону верхней частоты при приемлемых габаритах катушки Гельмгольца. 2 ил.

Наверх