МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Предлагаемая полезная модель относится к области электроизмерительной техники и может быть использована для бесконтактного измерения больших токов в различных технических устройствах и технологических процессах.
Известно устройство - датчик магнитного поля (А.с. СССР №830258, G01R 33/02, 1981), содержащий вакуумный баллон с размещенным в нем плоским катодом и двумя составными анодами. Недостатком этого устройства является сложность конструкции и технологии изготовления, а также ограниченный динамический диапазон измерения.
Известен магнитометрический датчик магнитного ноля (А.с. СССР №1367711, G01R 33/02). Недостатком этого устройства является малая чувствительность и точность измерения, ограниченный динамический диапазон измерения.
Наиболее близким по техническому исполнению к предлагаемому преобразователю является магнитометрический преобразователь (И.И.Кифер "Испытание ферромагнитных материалов", Госэнергоиздат, 1962 г. с.217-219), который содержит эвакуированный баллон из диэлектрического материала, внутри которого находятся коаксиальный анод и катод, выполненные из немагнитного материала. Катод подключен к минусовой клемме источника питания, а анод через нагрузочный резистор к его плюсовой клемме. Недостатками данного устройства являются низкая чувствительность, особенно в области малых значений напряженности магнитного поля, а также узкий динамический диапазон измерения.
кр
Чувствительность рассматриваемого устройства к магнитному полю начинает проявляться тогда, когда радиус кривизны траектории электронов становится соизмеримым с размером анода. При этом зависимость анодного тока от величины напряженности магнитного поля изображена на фиг.1а, а зависимость  на фиг 1б. Н соответствует критическому значению напряженности магнитного поля, когда траектория движения электронов начинает полностью помещаться внутри анода. Если обозначить внутреннее сопротивление прибора через R, то падение напряжения на аноде определяется известным соотношением (здесь  - анодный ток):
Тогда чувствительность преобразователя к магнитному полю будет определяется соотношением:
В выражении (2) учтено, что анодный ток уменьшается, а внутреннее сопротивление растет. Из приведенного выражения следует, что чувствительность устройства, близкого по техническому исполнению к заявляемому, выражается разностью двух величин и поэтому невелика.
Заявляемая полезная модель направлена на повышение чувствительности, расширение динамического диапазона и технологических возможностей магниточувствительного измерительного преобразователя, измеряющего напряженность магнитного поля. Подобная задача возникает в технических системах неразрушающего контроля параметров и режимов работы электрооборудования.
Сущность полезной модели состоит в том, что устройство, содержащее эвакуированный баллон из диэлектрического материала, в котором находятся коаксиальные цилиндрические анод и катод, источник питания анодной и накальной цепей и регистрирующее устройство, снабжено регулируемым стабилизатором тока, включенным между анодом и источником питания.
Сущность полезной модели пояснена чертежами, где на фиг.1 представлены зависимости анодных тока и напряжения от напряженности магнитного ноля магниточувствительного измерительного преобразователя, на фиг.2 изображена функциональная схема заявляемого преобразователя, на фиг.3 - пример реализации регулируемого стабилизатора тока, а на фиг 4 - диаграммы, поясняющие работу заявляемого устройства.
Преобразователь (фиг.2) содержит эвакуированный баллон из диэлектрического материала 1, в котором находятся коаксиальный анод 2 и катод 3, источник питания анодной и накальной (на рисунке не показаны) цепей 4, регистрирующее устройство 5 и регулируемый стабилизатор тока 6, который имеет три вывода - входную ("плюсовую") клемму, выходную клемму и "минусовую" клемму. Регулируемый стабилизатора тока (фиг.3) подключен так, что выходная клемма соединена с анодом измерителя, входная - с "плюсом" источника питания, а "минусовая" - с катодом измерителя и "минусом" источника питания.
Преобразователь работает следующим образом. При воздействии
магнитного поля траектория движения электрона искривляется, что приводит к увеличению сопротивления промежутка катод-анод.
Приближенно искривленную траекторию движения электрона можно считать частью окружности радиусом r
где А - постоянная величина, определяемая принятой системой единиц измерения.
Для поддержания постоянной величины анодного тока, равной  (фиг.4а), необходимо увеличить в соответствующее число раз анодное напряжение с тем, чтобы
Согласно (3) это соответствует поддержанию радиуса траектории электрона неизменным. Величина его определяется значением  и может регулироваться.
кр
Так как радиус траектории электрона в предлагаемом преобразователе не зависит от напряженности магнитного поля, то понятие критической напряженности (т е. значения напряженности магнитного поля, когда траектория движения электронов начинает полностью помещаться внутри анода) Н магнитного поля для заявляемого преобразователя теряет смысл. Поэтому напряжение на аноде  может расти неограниченно (фиг.4б), что значительно расширяет динамический диапазон измеряемой напряженности, т.к. радиус траектории электрона для любого магнитного поля вписывается в размеры анода. Этот факт расширяет технологические возможности заявляемого преобразователя.
Чувствительность заявляемого преобразователя определяется аналогично выражению (2), однако в данном случае, при
Как видно из выражения (5) чувствительность заявляемого преобразователя выше, чем чувствительность устройства, наиболее близкого но техническому исполнению заявляемому.
Действительно, для устройства, наиболее близкого по техническому исполнению:
а для заявляемого устройства
Достигаемый эффект повышения чувствительности составит:
Таким образом, заявляемый магниточувствительный измерительный преобразователь позволяет существенно повысить чувствительность измерения напряженности магнитного поля, а также расширить технологические возможности и динамический диапазон измерения.