Способ топографирования магнитного поля

Авторы патента:

G01R33/02 - измерение направления или напряженности магнитных полей или магнитных потоков (G01R 33/20 имеет преимущество; измерение направления или напряженности магнитного поля земли для целей навигации или съемки G01C; для разведки, для измерения магнитного поля земли G01V 3/00)

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

98З600

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву

" (22) Заявлено 27.06.78 (2i) 2633003/18-21

f$)) М К 3 с присоединением заявки ¹

I (23) Приоритет

G 01 R 33/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317 44 (088. 8) Опубликовано 23.1282. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 23. 12. 82

Э.Э. Аболтнньш, К.A. Дэилюмс, М.Л. Нету и С.A. Ярополова (72) Авторы изобретения

Рижский Краснознаменный институт инженер авиации им. Ленинского комсомол (71) 3 аявитель (54) СПОСОБ ТОПОГРАФИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к способам исследования магнитного поля и может быть использовано при изучении магнитных полей и магнитных свойств материалов.

Известны способы исследования магнитного поля, когда в магнитное поле помещают виток (или несколько витков) .с током и по ориентации витка в маг. нитном поле и по показанию приборов, подключенных к витку,.судят о величине напряженности (индукции) магнитного поля в месте расположения витка. Далее перемещают виток с током в магнитном поле и получают картину распределения магнитного поля (1) .

Однако точность его недостаточна.

Наиболее близким к изобретению является способ, при котором берут источник магнитного поля, в него по-мещают датчик Холла (полупроводниковую пленку, через которую перпендикулярно магнитному полю пропускают электрический ток, снимая поперечную

ЭДС с этой пленки, определяют величину напряженности, индукции, магнитного поля), помещают его в магнитное поле и по показаниям приборов и ,размерам полупроводника определяют характеристнкн магнитного поля. Подбором различных свойств полупроводникового образца получают возможность определить градиент магнитного по-.. ля (2) .Однако и виток с током и датчик

Холла имеют размеры в несколько миллиметров. При их использовании ха,рактеристики магнитного поля невоз южно определить в каждой точке. Кроме того, подводящие провода создают свое магнитное поле, что искажает исследуемое магнитное поле. Все это снижает точность. исследований.

Для перемещения витков.и датчиков Холла используют систему перемещения и фиксации, что усложняет построение распределения магнитного поля и еще больше снижает точность исследований.

Целью изобретения является повышение точности измерения и индикации магнитных полей в малых объемах.

2з цель достигается согласно способу основанному на создании электро.магнитного поля и определении его параметров, в котором магнитное поле преобразуют в вихревые токи и ловЂ”

З0 кальяо усиливают их сканирующим лу983600

Ю чом света с последующей фиксацией рез уль т атов.

На фиг. 1 показана структурная схема, с помощью которой производится исследование магнитного .поля; на

Фиг. 2 - картина распределения маг5 нитного поля витка с током.

Устройство для реализации способа . содержит источник электромагнитного поля в виде витка 1 с током, подключенный к измерителю добротности 2. (О

Созданное магнитное поле витком 1 с током преобразуют в вихревые токи в полупроводнике 3 (пластины или пленки), расположенном в исследуемой области пространства с магнитным полем.(5

Вихревые токи в полупроводнике 3 возникают в результате наличия в нем свободных носителей зарядов ° Величина вихревых токов зависит от концентрации свободных носителей зарядов в 0 полупроводнике и величины магнитного поля. Возникнув, вихревые токи оказывают реакцию на магнитное поле и изменяют добротность контура, в который подключен виток. Таким образом, величина добротности, показываемая измерителем добротности 2, зависит от концентрации свободных носителей зарядов в полупроводнике. Затем вихревые токи усиЛивают лучом света, падающим на полупроводник. от сканирующего .источника 4 света.

Устройство работает следующим образом.

При освещении полупроводника 3 в результате внутреннего фотоэффекта возникают избыточные свободные носители заряда. Увеличение концентрации свободных носителей зарядов усиливает вихревые токи, что, как было описано выше, изменяет добротность ка- 40 тушки. Усиление вихревых токов осуществляют в локальных областях. Луч света сканирует поверхность полупроводника 3. Там, где напряженность магнитного поля больше, там больше 45 величина вихревых токов и больше реакция их на магнитное поле. Сканируя лучом света, поверхность полупроводника и фиксируя изменение добротности по показаниям измерителя добротности 50

2, строят картину распределения магнитного поля, Помещая полупроводник в разные области пространства, снимают картину распределения магнитного поля В необходимой плоскостие Полу проводник выбирают немагнитным и так, чтобы незначительно искажалось магнитное, поле. Подключая к выходу измерителя добротности 2 самопишущий прибор или осциллограф, визуализируют магнитное поле. За начало отсче- о та принимают центр витка 1. Наибольшее. значение ьQ (раэность добротности неосвещенного и освещенного полупроводника) наблюдается в центре витка

1 и величина д Q постепенио уменьшается к краям витка. Вместо витка с током можно использовать любой другой источник электромагнитных волн, магнитное поле которого нужно исследовать. Подключив к измерителю добротности 2 .(или другому прибору, определяющему характеристики магнитного поля) самопишущий прибор или осциллятор, можно визуализировать магнитное поле. Помещая в магнитное поле материалы и исследуя описанным способом магнитное поле, можно определить магнитные свойства материалов.

Луч света можно сфокусировать до размеров в несколько микрон. Учитывая, 1что витки с током и датчики Холла имеют размеры в несколько миллиметров, видно, что локальность индикации увеличивается на три порядка. Это позволяет проводить индикацию магнитных полей в малом, объеме и увеличивает точность индикации, так как магнитное поле на расстоянии в несколько миллиметров может значительно изменить конфигурацию и величину.

У известных способов система перемещения связана механически с витками с током или датчиками Холла и находится вблизи магнитного поля, а отдельные элементы (для крепления витка или датчика) непосредственно . перемещаются в магнитном поле. Учитывая, что все размеры ограничены и требуются материалы, минимально искажающие магнитное поле, конструкции перемещения обычно очень сложны.

Элементы сканирования луча света в предлагаемом способе находятся около осветителя, который расположен на значительном расстоянии от магнитного поля и не может искажать его.

Это .условие не ограничивает размеров сканирующего элемента, что упрощает построение картины распределения магнитного поля или визуализации его.

Формула изобретения

Способ топографирования магнитного поля, основанный на создании электромагнитного поля и определении его параметров, отличающийся тем,.что, с целью увеличения точности измерения и индикации магнитных полей в малых объемах, магнитное поле преобразуют в вихревые токи и локально усиливают их сканирующим лучом света, с последующей фиксацией результатов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 538312, кл. G 01 R 33/02, 1978

2. Авторское свидетельство СССР .9 570857. кл. G 01 R 33/Об, 1978.

983600

Редактор Н. Гунько

Составитель Е. Данилина

Техред С.Иигунова КоррркторИ. ДемчикФ

Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9913/53

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Датчик магнитного поля // 978086

Устройство для измерения магнитной индукции // 974311

Устройство для измерения модуля и направляющих косинусов вектора главного потокосцепления в машинах переменного тока // 974310

Вибрационный магнитометр // 974309

Устройство для измерения величины и направления внешних магнитных полей // 974308

Термомагнитометр // 972424

Индукционный магнитоприемник // 968774

Устройство для измерения компонент вектора напряженности магнитного поля // 966630

Дифференциальный феррозонд // 960677

Магнитометр // 2100819

Изобретение относится к магнитометрам и может быть использовано для измерения напряженности магнитного поля и вектора магнитной индукции в науке, промышленности, медицине

Феррозондовый магнитометр // 2103703

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения параметров магнитного поля на основе феррозондов

Устройство для измерения магнитных полей // 2118831

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к феррозондовым бортовым навигационным магнитометрам

Устройство для дистанционного определения координат и углового положения объекта (его варианты) // 2119171

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения положения объекта в системах управления

Магнитометр (варианты) // 2124736

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в магниторазведке для поиска полезных ископаемых, в навигации для определения координат судна, в аварийно-спасательных работах, например, для определения местоположения намагниченных тел, в частности затонувших судов, самолетов и т.д

Устройство для измерения магнитных полей // 2124737

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности к феррозондовым магнитометрам, предназначенным для измерения компонент и полного вектора индукции магнитного поля Земли (МПЗ)

Магнитометрическое устройство для определения углового положения тела (его варианты) // 2130619

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для создания средств измерения угловых величин в автоматических схемах управления, в геомагнитной навигации, в прецизионном машиностроении и приборостроении и т.д

Устройство для определения местоположения инородного ферромагнитного тела в полости глаза // 2132638

Устройство для локализации инородного ферромагнитного тела в тканях и органах человека // 2132639

Изобретение относится к медицине, в частности к общей хирургии и предназначено для локализации инородных ферромагнитных тел при хирургическом извлечении их из тканей человека, а также может быть использовано в измерительной технике для неразрушающего контроля качества материалов

Устройство для определения местоположения инородного ферромагнитного тела при малотравматичных операциях // 2132640