PL192578B1

PL192578B1 - Highly sensitive d'arsonval galvanometer

Info

Publication number: PL192578B1
Application number: PL337707A
Authority: PL
Inventors: Antoni Latuszek; Irena Gronowska
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2000-01-06
Filing date: 2000-01-06
Publication date: 2006-11-30
Also published as: PL337707A1

Abstract

Galwanometr magnetoelektryczny zawierający cewkę indukcyjną usytuowaną w polu magnetycznym, zawieszoną na cienkiej nici wyposażonej w zwierciadło i połączonej ze sprężyną, a z cewką indukcyjną galwanometru połączona jest sztywno ramka pomocnicza, znamienny tym, że do ramki pomocniczej (2) zamocowany jest wypukły wycinek sfery (4) ułożyskowany w czaszy (3), która ma w osi symetrii przewód (9) doprowadzający sprężone powietrzeA magnetoelectric galvanometer comprising an induction coil situated in a magnetic field, suspended on a thin thread equipped with a mirror and connected to a spring, and an auxiliary frame is rigidly connected to the induction coil of the galvanometer, characterized in that a convex segment of a sphere (4) mounted in a bowl (3) having a conduit (9) supplying compressed air in its axis of symmetry is attached to the auxiliary frame (2)

Description

Przedmiotem wynalazku jest galwanometr magnetoelektryczny, stosowany zwłaszcza do pomiaru bardzo małych natężeń prądów, lub jako przyrząd zerowy.The subject of the invention is a magnetoelectric galvanometer, used in particular for measuring very low currents or as a neutral instrument.

Znany jest galwanometr magnetoelektryczny zawierający cewkę indukcyjną w postaci ramki w szczelinie magnetycznej. Cewka zawieszona jest na bardzo cienkiej nici fosforobrązowej, która drugim końcem połączona jest z płaską sprężyną, na wolnym końcu przytwierdzoną. Cienkie nici fosforobrązowe charakteryzują się małym momentem kierującym D, powodującym jej skręt, gdyż moment ten maleje z czwartą potęgą promienia nici.There is known a magnetoelectric galvanometer having an induction coil in the form of a frame in a magnetic gap. The coil is suspended on a very thin phosphor-bronze thread, which is connected to a flat spring with its other end, fixed at its free end. Thin phosphor-brown threads are characterized by a small steering moment D, causing it to twist, as this moment decreases with the fourth power of the thread radius.

Kąt skręcenia nici odczytywany jest za pomocą światła odbitego od zwierciadła usytuowanego na końcu nici. Czułość C galwanometru zależy także od indukcji magnetycznej B, ilości zwojów N i powierzchni S cewki indukcyjnej zgodnie z zależnością:The twist angle of the thread is read by the light reflected from the mirror located at the end of the thread. The galvanometer sensitivity C also depends on the magnetic induction B, the number of turns N and the surface S of the induction coil according to the relationship:

C = BNS/DC = BNS / D

Wartość indukcji magnetycznej B ograniczona jest właściwościami materiałów magnetycznych i dla najlepszych niewiele przekracza 1 T. Przy zastosowaniu najcieńszego drutu miedzianego z jakiego można wykonać najbardziej odpowiednią cewkę indukcyjną ilość zwojów N i ich powierzchnia S nie może być dalej zwiększana z powodu wzrostu ciężaru cewki, który powoduje wzrost grubości nici fosforobrązowej, aby nie uległa zerwaniu, pod ciężarem cewki indukcyjnej. Wzrost grubości nici fosforobrązowej powoduje wzrost momentu kierującego D i zmniejszenie czułości.The value of the magnetic induction B is limited by the properties of magnetic materials and for the best it does not exceed 1 T. When using the thinnest copper wire from which the most suitable inductor can be made, the number of turns N and their area S cannot be increased further due to the increase in the weight of the coil, increase in the thickness of the phosphor-brown thread so that it does not break, under the weight of the inductor. An increase in the thickness of the phosphor-brown thread causes an increase in the steering moment D and a decrease in sensitivity.

Znany jest z opisu patentowego nr 190 437 galwanometr magnetoelektryczny zawierający cewkę indukcyjną usytuowaną w polu magnetycznym, zawieszoną na cienkiej nici wyposażonej w zwierciadło i połączonej ze sprężyną. Cewka indukcyjna zawieszona jest na cienkiej nici za pośrednictwem sztywnej ramki, połączonej z rdzeniem ferromagnetycznym, usytuowanym nad płytką nadprzewodzącą.A magnetoelectric galvanometer is known from the patent description No. 190 437 containing an induction coil situated in a magnetic field, suspended on a thin thread equipped with a mirror and connected to a spring. The induction coil is suspended on a thin thread through a rigid frame connected to a ferromagnetic core located above the superconducting plate.

Sztywna ramka połączona jest z cewką indukcyjną trwale za pośrednictwem sztywnego pręcika. Drugi koniec połączonej z cienką nicią sprężyny oparty jest o koniec śruby regulacyjnej.The rigid frame is permanently connected to the induction coil via a rigid rod. The other end of a thin-threaded spring rests against the end of the adjustment screw.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że do ramki pomocniczej zamocowany jest wypukły wycinek sfery ułożyskowany w czaszy, która ma w osi symetrii przewód doprowadzający sprężone powietrze.The essence of the solution according to the invention consists in the fact that a convex section of the sphere is attached to the subframe, which is mounted in the bowl, which has a compressed air supply conduit in the symmetry axis.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schematycznie mechanizm galwanometru magnetoelektrycznego.The subject of the invention is presented in an embodiment in the drawing which shows schematically the mechanism of a magnetoelectric galvanometer.

Galwanometr ma cewkę indukcyjną 1 w kształcie ramki owiniętej wokół magnesu stałego 1'. Po obu stronach cewki usytuowane są dodatkowe magnesy stałe 1, tak że cewka znajduje się w szczelinach magnetycznych o biegunach spolaryzowanych przeciwnie, co zaznaczone jest na rysunku. Do cewki indukcyjnej 1 zamocowany jest trwale koniec sztywnego pręcika 7, na którego końcu jest zwierciadło 8. Z drugiej strony pręcik 7 zamocowany jest trwale do sztywnej ramki pomocniczej 2, która ma na przeciwległym boku zamocowany wypukły wycinek sfery 4, ułożyskowany w czaszy 3. W osi symetrii tej czaszy jest przewód 9 doprowadzający sprężone powietrze. Środek geometryczny płaskiej powierzchni wycinka sfery 4 połączony jest z końcem cienkiej nici 5 zawieszenia, której drugi koniec połączony jest z końcem sprężystej belki 6 opartej o koniec śruby regulacyjnej 10, umożliwiającej sprężystej belce 6 przesuw w pionie.The galvanometer has an inductor 1 in the shape of a frame wrapped around a permanent magnet 1 '. Additional permanent magnets 1 are located on both sides of the coil, so that the coil is located in magnetic slots with opposite poles, as shown in the drawing. The end of the rigid rod 7 is permanently attached to the induction coil 1, at the end of which there is a mirror 8. On the other hand, the rod 7 is permanently attached to the rigid subframe 2, which has a convex section of the sphere 4 mounted on the dish 3 on the opposite side. the symmetry axis of this bowl is the compressed air conduit 9. The geometric center of the flat surface of the sphere 4 sector is connected to the end of the thin suspension thread 5, the other end of which is connected to the end of the elastic beam 6 abutting against the end of the adjusting screw 10, allowing the elastic beam 6 to move vertically.

Sprężone powietrze doprowadzone przewodem 9 między wycinek sfery 4 i czaszę 3 powoduje lekkie odsunięcie się wycinka sfery 4 i wytworzenie się poduszki powietrznej. Dzięki temu znika tarcie między czaszą 3 i wycinkiem sfery 4. Cewka indukcyjna 1 i ramka pomocnicza 2 mogą swobodnie, bez tarcia, obracać się o kąt φ zależny od natężenia prądu I płynącego przez cewkę indukcyjną 1 zgodnie z zależnością:Compressed air supplied via line 9 between the sphere section 4 and the dish 3 causes the sphere section 4 to move away slightly and to form an air cushion. As a result, the friction between the dish 3 and the sphere section 4 is eliminated. The induction coil 1 and the auxiliary frame 2 can freely, without friction, rotate through the angle φ depending on the current intensity I flowing through the induction coil 1 according to the relationship:

φ = BSN/D x I = Cg x I gdzie: B - indukcja magnetyczna, S - powierzchnia cewki, D - grubość zwoju oraz N - ilość zwojów cewki indukcyjnej 1. Kąt ten może być bardzo duży przy bardzo małych natężeniach prądu I np. rzędu 10 A. Wynika z tego, że ciężar właściwy cewki indukcyjnej 1 jest zrównoważony przez poduszkę powietrzną, co pozwala na znaczne zwiększenie ilości zwojów i ich powierzchni, a zmniejszenie grubości zwoju. Dzięki temu czułość galwanometru Cg może wzrosnąć o kilka rzędów wielkości.φ = BSN / D x I = Cg x I where: B - magnetic induction, S - coil surface, D - coil thickness and N - number of turns of the inductor 1. This angle can be very large at very low currents I e.g. of the order of 10 A. It follows that the specific weight of the induction coil 1 is balanced by the air cushion, which allows to significantly increase the number of turns and their surface, and to reduce the thickness of the coil. As a result, the sensitivity of the Cg galvanometer can increase by several orders of magnitude.

Przedstawiony galwanometr może zostać użyty do wykrywania i badania zjawisk, które dotychczas uchodziły uwadze, ze względu na możliwości pomiarowe.The presented galvanometer can be used to detect and study phenomena that have so far been unnoticed due to its measurement capabilities.

Claims

A magnetoelectric galvanometer containing an induction coil situated in a magnetic field, suspended on a thin thread equipped with a mirror and connected to a spring, and an auxiliary frame is rigidly connected to the galvanometer induction coil, characterized in that a convex section of the sphere (4) is attached to the auxiliary frame (2) mounted in the dish (3), which has a conduit (9) for supplying compressed air in its axis of symmetry.