SU978086A1 - Датчик магнитного пол - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к технике измерени  плбских магнитных полей и.может быть использовано дл  гармонического анализа полей, создаваемых устройствами магнитных фокусирующих , а также транспортирующих каналов , например, каналов ускорителей зар женных частиц.

Известны датчики магнитного пол  в виде гармонической катушки, цилиндрической формы каркаса с равномерным в азимутальном направлении распределением пазов на его боковой поверхности, в которые укладываетс  тонкий проводник так, чтобы азимутальна  плотность распределени  витков аппроксимировала синусоидальную функцию с целым числом К ( К а 1,2, ...) периодов, приход щихс  на полный оборот вдоль направл ющей цилиндрической поверхности каркасаГ

Однако в такой катушке положение проводника в пределах паза имеет существенную неопределенность как в азимутсшьном/ так и в радиальном направлени х, привод вдую к значительной погрешности измерени  соответ- . ствующей гармоники пол .

Наиболее близким к предлагаёмомзГ по технической сущности  вл етс  датчик , ка-ждый паз которого изготавливаетс  строго дл  однократной укладки в нем проводника так, что азимутальное и радиальное положение вполне определены,а синусоидальный закон изменени  плотности витков в азимутальном направлении обеспечивает10 с  соответствующим законом распределени  пазов в каркасе 2.

Однако в известном датчике не удаетс  избежать накладки друг на друга располагаемых на торцах участ15 ков проводника вне пазов, что приводит к снижению точности измерени  из-за по влени  чувствительности к обертонам пол , а также к осевому фоновому полю. Дл  достижени  высо20 кой точности измерени  необходимо делать большое число пазов, позвол ющее снизить погрешность аппроксимации точного синусоидального закона распределени  витков, что усложн ет

25 процедуру точного изготовлени  пазов в каркасе и навивани  проводника.

Цель -изобретени  - уТленьшение чувствительности катушки к обертонам пол , а также упрощение ее конструк30

.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в датчике магнитного пол , содержащем витки гармонической катуш кй/ выполненные из гфоводника и уложенные на поверхности цилиндрического изолирующего каркаса, витки гармонической катушки выполнены в виде синусоид с числом периодов, приход щимс .на полный оборот в азимутальном направлении, равным частоте измер емой гармоники пол , и укладываютс  бифил рно на цилиндрической поверхности каркаса, а обратные половины каждого бифил рного витка образуют, винтовую линию.

На чертеже изобра кена двухвиткова  гармоническа  катушка, предназначенна  -дл  измерени  амплитуды-второй гармоники пол .

Гармоническа  катушка датчика магнитного пол  состоит из бифил рных витков 1, изгoтaвливae ыx на цилиндрической поверхности каркаса 2 из изолирующего материала. Отдельные участки проводника катушки в местах их наложени  друг на друга электрически изолированы.один от другого с помощью пленочной диэлектрической прокладки .1на чертеже не показана). На развертке цилиндрической поверхности каркаса пр ма  половина каждо го витка описываетс  функцией 4- -sinK4 , а обратна  - функцией - 6sinl(f, причем направление укладки пр мой и обратной половин витка соответствует направлени м стрелочек , показанным на всех участках синусоид.

.Концы 3 ;Катушки, к которым подсоедин ютс  выводные проводники 4,  вл ютс  выводами катушки, также изолированными друг от друга с помощью пленочной диэлектрической прокладки (не показана). Концы 3 и 5 бифил рного витка сдвинуты в направлении образующей цилиндра так, чтобы осуще ствить плавный переход от одного витка к следующему. Величина сдвига выбираетс  минимальной, но достаточной дл  того, чтобы избежать касани  соседних витков в многовитковой катушке. В катушке, содержащей е,цинственыый бифил рный виток, нет принципиальной необходимости сдвигать концы витка. Искажение синусоиды, происход щее в результате сдвига концов каждого витка, не приводит к по влению погрешности измерени  . Соответствующей гармоники пол , так как св занный со сдвигом паразитный поток, захватываемый пр мой половиной 6 бифил рного витка, полностью компенсируетс  паразитным вкладом его обратной половины 7.

Датчик работает следующим образом .

Если катушку, содержащую N еифил рных витков, поместить в поле:

Б.г,Ч)-Л b r 4Hsinv i4frco5w4),,

где fom - амплитуда гармоники с часто ,, той т;И , tr .- орты цилиндрической системы координат,

так чтобы ось катушки совпадала с осью разложени  пол  в р д по гармоникам , то магнитный поток, сцепл ющийс  с катушкой, равен

CV)d5 --iNU -b R - ihwvfJK

f- Rtein кчач -s.iz N iC e to к,

где S.

- поверхность, нат нута  на виток катушки.

Пропорциональность, потока ф коэффициенту разложени  пол  в р д Фурье Ък. , лежаща  в основе измерени  последнего , не зависит от числа витков N, что позвол ет прин ть любое число витков (вплоть до N l), не внос  при этом никакой погрешности измерени .

Кроме того, благодар  бифил рному исполнению витков гармоническа  катушка не чувствительна к фоновому полю в направлении оси Z,так как поверхность бифил р.ного витка совпал ет с боковой поверхностью каркаса.

Процесс изготовлени  витков гармонической катушки использует известный способ фотолитографического нанесени  печатных медных проводников. При этом дл  повышени  точности изготовлени  витков предпочтительно на стадии .получени  негатива примен ть укрупненный чертеж витков в масштабе 5:1. Пленочна  диэлектрическа  прокладка, изолирующа  участки проводника катушки в местах их наложени друг на друга, выполнена в виде тонкоголакового покрыти , наносимого перед выращиванием цилиндрического сло  меди дл  наружных .учас.тков проводника. Равенство амплитуд пр мой и обратной половины может давать преимущества только в практическом отношении по сравнению со случаем, когда .эти амплитуды не равны друг другу. С принципиальной точки зрени  катушки с различным отношением амплитуд пр мой и обратной половин одинаково эффективны по сравнению с прототипом . В частности, когда амплитуда одной из половин, например обратной, равна нулю, эта половина представл ет собой виртовую линию, котора  наиболее проста в изготовлении.

Опытный образец гармонической

градиентной () катушки содержит

65 1 виток с амплитудой синусоида 6 гйм,

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Датчик магнитного поля, содержащий витки гармонической катуш- 25 ки, выполненные из проводника и уложенные на поверхности цилиндрического изолирующего каркаса, о т л .ичающийся тем, что, с целью уменьшения чувствительности к оберто нам поля, а также упрощения конструк· 5 ции, витки гармонической катушки выполнены в виде синусоид с числом периодов, приходящимся на полный оборот в азимутальном направлении, равным частоте измеряемой гармоники поля, и укладываются бифилярно на цилиндрической поверхности каркаса.
2. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что обратные половины каждого бифилярного витка образу15 ют винтовую линию.