Устройство для измерения относительного градиента магнитного поля
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
367396
Союз Саветских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства ¹
М. Кл. G 01г 33/00
Заявлено 18.V11.1970 (№ 14G1721/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 23.1.1973. Бюллетень ¹ 8
Дата опубликования описания 16.III. 1973
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 621.317.42(088.8) Авторы изобретения
М. П. Васильев, С. М. Лужанский и И. В. Мозин
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО
ГРАДИЕНТА МАГНИ!НОГО ПОЛЯ датчик 1 U», =К,I,„ (>) (2) 25 датчик 2 U», =К,1,В„
Изобретение относится к устройствам для исследования с помощью датчиков Холла магнитных полей в ускорителях заряженных ча"тиц.
Относительный rp адиент магнитного поля (величину отношения градиента к величине магнитного поля) обычно определяют путем вычисления по результатам независимых измерений величины магнитного поля и его градиента в заданном направлении.
Известно устроиство с двумя датчиками
Холла и двумя индикаторами, позволяющее измерять величины магнитного поля и его градиента, причем показания отсчитывают по разным индикаторам.
Однако при определении относительного градиента необходимо проводить независимые измерения величин магнитного поля и его градиента, что приводит к появлению дополнительной погрешности в определении относительного градиента. Если эти два измерения проводят в разные моменты времени, то возникает ошибка, обусловленная нестабильностью системы питания исследуемого электромагнита.
Цель изобретения — повышение точности измерений и получение результата измерений в величинах, пропорциональных относительному градиенту магнитного поля.
Это достигается тем, что выходы обоих датчиков последовательно подключены к входу усилителя разностного сигнала, соединенного с регулируемым источником тока, питающим измерительный датчик Холла, причем в качестве измерителя разности токов в цепях питания обоих датчиков использован логометр.
На фиг. 1 показана блок-схема устройства для измерения относительного градиента магнитного поля.
10 Устройство содержит датчики 1 и 2 Холла, источник Зтока,,дифференциальный усилитель 4, источник 5 питания датчика 2, индикатор б.
Датчики Холла жестко зафиксированы на
15 определенном расстоянии r, друг от друга и помещены в исследуемое магнитное поле. Датчик 1 питается током I постоянным по величине, а ток 1а, питающий датчик 2, регулируется так, чтобы сигналы обоих датчиков были
20 равны по величине.
Сигналы датчиков, установленных в разные по величине магнитные поля, определяются следующими выражениями: где
А> и К2 — коэффициенты чувствительности
30 датчиков;
36 И96
Вй и  — величины магнитного поля в точках установки датчиков.
Поскольку И,,=И.с. то из выражений (1) и (2) имеем
1,=1, = (3) к в
Если коэффициенты чувствительности используемых датчиков равны, т. е.
=1, (4) ка то выражение (3) принимает вид
I I, Ф) вй
Разность токов, питающих датчики Холла, определяется как в,— в
1,=1,=1, 1 в2 или, учитывая, что градиент магнитного поля равен
Et, — в, G =ru окончательно имеем
A(ls — I ) = б где Л = =- сопз1.
roll
Из выр ажения (8) следует, что р аз ность токов питания датчиков Холла, включенных указанным образом, пропорциональна отношению градиента магнитного поля к величине магнитного поля в точке расположения второго датчика. Однако для определения относительного градиента согласно выражению (8) достаточно измерить величину тока Iz, так как
ОСтаЛЬНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ II И ro ОСтаЮтСя НЕИЗМЕНными в течение всех измерений.
Известные ускорители заряженных частиц с сильной фокусировкой имеют, как правило, магнитное поле с постоянной величиной градиента, поэтому неточность в определении относительного градиента из выражения (8), как
G G величины —, а не
В в данномслучае не(в,+в,> г существенна. В случае необходимости эта погрешность может быть исключена путем повторного измерения величины 1,— 1 после поворота пары датчиков в исследуемом поле на
180 вокруг центра второго датчика Холлы (ф,иг. 2).
Аналогично выражению (1) сигналы датчика 1 при установке его в поле В, и В", могут быть представлены в виде
U„, = К,I,BI, (9)
U, = К,I,ÂI. (10)
Поскольку ток питания второго датчика регулируется так, чтобы сигналы обоих датчиков были равны, то
U, = К,1 В„ (1 1)
U,,,= К,4В,. (12) 10 (1о) 55
Зо
4
11ри первом измерении И в,=И .в. следовательно, результат измерений согласно выражениям (4), (9) и (11) составляет в, — в, N, =-1г — l,=-l, в, При втором измерении после поворота датчиков И"„, И"„, следовательно, результат измерений согласно выражениям (4), (10) и (12) составляет
ll
N, = 1 — 1,=1, .Ba
В <Вр<В"1 поэтому 1" )д )чй 2 и результаты измерений NI и N> имеют разные знаки. Взяв среднее арифметическое из выражений (13) и (14), окончательно получаем: в," — в, — — 1 г г в, Следовательно, среднее арифметическое результатов двух измерений N< и N> пропорционально отношению градиента магнитного поля между точками расположения первого датчика к величине, магнитного поля в точке расположения второго датчика.
Блок-схема измерителя относительного градиента магнитного поля показана на фиг. 1.
Датчики 1 и 2 Холла установлены на общем держателе. Датчик 1 питается стабилизированным током I от источника 3 тока. Сигналы датчиков подаются на вход дифференциального усилителя 4, который управляет источником 5 питания датчика 2. Схема настраивается так, чтобы автоматически поддерживалось равенство сигналов U.„, и U„„, Èíдикатор б измеряет либо величину тока l либо разность токов 4 — lь Во втором случае в качестве индикатора может быть использован логометр со шкалой, проградуированной непосредственно в величинах относительного градиента магнитного поля (%/ñì).
При использовании датчиков Холла с разГК личной чувствительностью — )),в Ииффе к. ренциальном усилителе может быть предусмотрена раздельная регулировка коэффициента передачи по входам, настраиваемая так, чтобы произведение коэффициента передачи на коэффициент чувствительности соответствующего датчика было одинаковым для обоих входов усилителя, Предмет изобретения
Устройство для измерения относительного градиента магнитного поля, содержащее опорный и измерительный датчики Холла, закрепленные на общем держателе, источники питания и измерительный блок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности изме.рений и получения результата измерений в величинах, пропорциональных относительному градиенту магнитного поля, выходы обоих дат367396 измерительный датчик Холла, причем в качестве измерителя разности токов в целях питания обоих датчиков использован логометр.
Фиг. 7
<еиг 2
Составитель Л. Устинова
Техред Л. Грачева
Редактор Г. Яковлева
Заказ 530/9 Изд. № 1164 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 чиков последовательно подключены к входу усилителя разностного сигнала, соединенного с регулируемым источником тока, питающим
Корректоры: Е. Талалаева и Е. Сапунова
