Патент на изобретение №2190862
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОСТОЯННОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(57) Реферат: Изобретение относится к способам и устройствам для измерения характеристик постоянного магнитного поля с напряженностью 0 – 30000 Э. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве детектора напряженности поля используется плоская спираль, изготовленная из висмута, обладающего уникальной способностью существенно увеличивать свое электрическое сопротивление при воздействии постоянного магнитного поля в диапазоне напряженности 0 – 30000 Э (0-2400 кА/м). Изобретение позволяет создать простое устройство с высокой точностью измерения. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. 1. Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к способам и устройствам для измерения характеристик постоянного магнитного поля с напряженностью от 0 до 30 тыс. эрстед (0-2400 кА/м). 2. Уровень техники Известны различные типы магнитометров, работающих на магнитостатическом, магнитодинамическом, электромагнитном, индукционном и квантовом принципах. Широкое распространение получили в России и за рубежом магнитометры Ш-1, Ф-4355 (Россия) и МР-1, МР-3У германской фирмы Feldmesser. Недостатком этих магнитометров является сложность, большая стоимость, недостаточная точность измерения для Ш-1 и Ф-4355, невозможность определения напряженности поля в направлении его вектора силовых линий. Известен способ измерения напряженности поля в трехмерном пространстве [1], однако, его реализация представляется весьма сложной и трудоемкой. Задачей изобретения является создание простейшего магнитометра, свободного от указанных недостатков. 3. Сущность изобретения Способ измерения напряженности постоянного магнитного поля заключается в следующем. В качестве детектора магнитного поля используют свойство металла висмута изменять свое электрическое сопротивление при воздействии постоянного магнитного поля [2]. В диапазоне 0-2400 кА/м висмут увеличивает свое электрическое сопротивление при температуре 18oС в 2,65 раза. Из тонкой (  0,2 мм) проволоки висмута изготавливают спираль, накладываемую на плоскую диэлектрическую подложку. Подсоединяют концы спирали к эталонному мосту Уитстона, который запитывают постоянным электрическим током напряжением 1,5 В. Разбаланс моста регистрируют с помощью микропроцессора и цифрового индикатора, отградуированного в эрстедах или кА/м. Температурную коррекцию осуществляют с помощью термистора, закрепленного на той же подложке.
ПримерБрали подложку с приклеенной к ней на эпоксидной смоле висмутовой спиралью (диаметр проволоки 0,2 мм, длина 1 м), подключенной к мосту Уитстона с напряжением питания 1,5 В. Измеряли электрическое сопротивление спирали при температуре 18oС, оно оказалось равным 40 Ом, а сила тока 37 мA. Помещали спираль в зазор неодимо-борового постоянного магнита с напряженностью магнитного поля 30 тыс. эрстед, при этом электрическое сопротивление спирали увеличилось до 106 Ом, а сила тока уменьшилась до 14 мA. При дальнейшем увеличении напряженности электрическое сопротивление спирали существенно не изменялось. Таким образом, областью максимальной чувствительности устройства является диапазон напряженности магнитного поля от 0 до 30 тыс. эрстед (0-2400 кА/м). Изменяли положение подложки относительно направления магнитных силовых линий и регистрировали небольшие изменения электрического сопротивления при меньших (до 2-3 тыс. эрстед) напряженностях поля, так как осуществлять пространственные измерения на больших напряженностях не было технической возможности. Устройство для измерения напряженности постоянного магнитного поля (фиг. 1) состоит из диамагнитной плоской подложки 1 с наклеенной на нее висмутовой спиралью 2 (диаметр проволоки 0,2 мм, длина 1 м), термистора 3, моста Уитстона 4 с эталонными резисторами 5, микропроцессора 6, совмещенного с блоком температурной коррекции и цифрового индикатора 7. Устройство работает следующим образом. Помещают подложку 1 в зазор мощного постоянного магнита и регистрируют напряженность его магнитного поля по изменению электрического сопротивления спирали 2 с учетом реального значения температуры окружающей среды, измеряемой термистором 3. Поворачивают подложку относительно направления силовых линий и регистрируют соответствующие изменения электрического сопротивления спирали, измеряют напряженность поля в направлении его вектора силовых линий. Общий вид резисторного магнитометра показан на фиг.2. Блок питания, мост Уитстона, микропроцессор, блок температурной коррекции размещены в цилиндрическом корпусе 8 с кнопкой включения 9, детекторно-измерительная часть вынесена в отдельный блок 10 со спиралью 2, термистором 3 и цифровым индикатором 7, закрытый предохранительной диамагнитной крышкой 11. 4. Перечень Фигур Фиг.1 – принципиальная электрическая схема резисторного магнитометра. Фиг.2 – общий вид резисторного магнитометра 1. Источники информации 1. Заявка РФ на изобретение 95103292/07 от 07.03.95 (Кочетков Б.Ф.). 2. У. Чайлдс. Физические постоянные. М.: Физматгиз, 1961, стр. 50, 2 п. формулы, 2 иллюстрации. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 12.07.2003
Извещение опубликовано: 27.09.2004 БИ: 27/2004
|
||||||||||||||||||||||||||
