СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОПЕРЕЧНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ НА ОСИ КОЛЬЦЕВЫХ МАГНИТОВ И МАГНИТНЫХ СИСТЕМ
METHOD FOR MEASURING TRANSVERSE COMPONENT OF MAGNETIC INDUCTION ON AXIS OF RING MAGNETS AND MAGNETIC SYSTEMS

Изобретение относится к области электротехники и метрологии электрических и магнитных полей, может быть использовано при измерении малых компонент магнитного поля в магнитных системах с высокими значениями магнитной индукции и ее градиента. Наиболее целесообразно применение изобретения при измерении дефокусирующих компонент магнитного поля в магнитных фокусирующих системах и кольцевых магнитах.
Измерение поперечной составляющей фокусирующего магнитного поля является очень важной технологической операцией при изготовлении магнитных фокусирующих систем электровакуумных приборов СВЧ, которая может производиться с помощью устройства для контроля магнитных систем, содержащего последовательно соединенные генератор постоянного тока, зонд с датчиком Холла и усилитель; с целью повышения точности и производительности контроля устройство снабжено подключенными к выходу усилителя двумя полосовыми фильтрами, причем зонд установлен с возможностью вращения вокруг собственной оси, датчик Холла размещен на оси зонда, один из полосовых фильтров настроен на частоту питания, а другой на частоту, равную алгебраической сумме частот питания и вращения [Авторское свидетельство СССР №960679, опубл. 23.09.1982]. Данное устройство имеет существенный недостаток, так как не позволяет минимизировать погрешность измерений, связанную с несоосностью и наклоном датчика Холла в измерительном зонде и центрирующей оснастке, при этом погрешность составляет не менее 20-30%.
Наиболее близкой к предлагаемому способу является методика измерения поперечной составляющей магнитного поля с помощью измерительного зонда с датчиком Холла с тесламетром (состоит из стабилизатора постоянного тока и усилителя ЭДС Холла), включающая в себя поиск максимального значения поперечной составляющей магнитного поля при повороте зонда с датчиком Холла вокруг своей оси, последующее измерение поперечной составляющей магнитного поля после поворота зонда вокруг своей оси на 180° относительно положения зонда при максимальном значении поперечной составляющей магнитного поля и вычисление истинного значения поперечной составляющей магнитного поля по формуле
п
где В - истинное значение поперечной составляющей магнитного поля;
макс
В - максимальное значение поперечной составляющей магнитного поля при повороте зонда с датчиком Холла вокруг своей оси;
180
макс
В - значение поперечной составляющей магнитного поля после поворота зонда вокруг своей оси на 180° относительно положения зонда при В.
макс
Данная методика позволяет обеспечить наименьшую погрешность, связанную с несоосностью и наклоном датчика Холла в измерительном зонде и центрирующей измерительной оснастке. При этом направлением поперечной составляющей считают направление В [Е.И. Каневский, Е.А. Майорова, О.И. Романов «Связь между поперечной составляющей фокусирующего магнитного поля и токооседанием электронного потока» // Электронная техника, сер.1, 1970, №6, с. 40-50]. Такой способ имеет следующие недостатки:
макс
- поиск В носит субъективный характер, его результат зависит от опыта и квалификации персонала, выполняющего измерения;
- при использовании автоматизированного оборудования необходимо выполнять значительное количество измерений, что увеличивает время контроля и усложняет конструкцию оснастки и самого оборудования.
Технический результат предлагаемого изобретения - упрощение и снижение времени измерений, повышение точности расчета поперечной составляющей магнитного поля, а также возможность определения угла направления поперечной составляющей магнитной индукции относительно выбранного нулевого положения.
Для достижения технического результата предлагается способ измерения поперечной составляющей магнитной индукции на оси кольцевых магнитов и магнитных систем с помощью зонда с датчиком Холла типа М, отличающийся от известных способов тем, что взамен поиска максимального и минимального значений поперечной составляющей при вращении зонда с датчиком Холла определяются значения поперечной составляющей в четырех по азимуту точках, с поворотом на 90°. По результатам измерений соответственно определяются четыре значения: значение магнитной индукции в точке с нулевым поворотом, значение магнитной индукции в точке с поворотом на 90°, значение магнитной индукции в точке с поворотом на 180°, значение магнитной индукции в точке с поворотом на 270°. Истинное значение поперечной составляющей магнитной индукции высчитывается по формуле
п
где В - истинное значение поперечной составляющей магнитного поля;
180
B- значение магнитной индукции в точке с поворотом на 180°;
0
В - значение магнитной индукции в точке с нулевым поворотом;
270
В - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 270°;
90
В - значение магнитной индукции в точке с поворотом на 90°.
0
90
180
270
Предложенный способ легко применять в автоматизированном измерительном оборудовании. Например, в автоматизированном комплексе типа «Медиана» шаг угла поворота составляет 2 градуса. Если для поиска максимального значения поперечной составляющей, необходимого для расчетов по методике-прототипу изобретения, потребуется фиксировать и сравнивать минимум 180 измеренных значений только в одной выбранной на оси точке измерения, то для определения поперечной составляющей магнитной индукции на оси кольцевых магнитов и магнитных систем по предлагаемому способу максимальное значение поперечной составляющей магнитной индукции вычислять не нужно, потребуется зафиксировать всего 4 измеренных значения, В, В, В, В.
0
90
180
270
270
90
180
0
Также с помощью полученных по предлагаемому способу значений В, В, В, В можно определить угол направления поперечной составляющей магнитной индукции относительно выбранного нулевого положения. Угол направления поперечной составляющей магнитной индукции относительно выбранного нулевого положения (α) определяют как арктангенс (arctg) отношения разности значения магнитной индукции в точке с поворотом на 270° (В) и значения магнитной индукции в точке с поворотом на 90° (В) к разности значения магнитной индукции в точке с поворотом на 180° (В) и значения магнитной индукции в точке с нулевым поворотом (В):
Источники информации:
1. Устройство для контроля магнитных систем. Е.В. Комаров, А.В. Гуськов. Авторское свидетельство СССР №960679, МПК G01R 33/07, опубл. 23.09.1982.
2. Е.И. Каневский, Е.А. Майорова, О.И. Романов «Связь между поперечной составляющей фокусирующего магнитного поля и токооседанием электронного потока» // Электронная техника, сер.1, 1970, №6, с. 40-50