устройство для измерения мгновенных значений протяженных магнитных полей

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПРОТЯЖЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ, содержащее магнитоиндукционный преобразователь и блок обработки информации, отличающийся тем, что магнитоиндукционный преобразователь установлен на поплавке в емкости, расположенной в рабочем объеме, емкость снабжена уравнемером и двумя вентилями для заполнения и слива жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения характеристик управляющего магнитного поля индукционных циклических ускорителей.

Известно устройство для измерения характеристик магнитного поля бетатрона, содержащее магнитоиндукционный преобразователь в виде системы концентрических витков, намотанных на диске из изоляционного материала [1] .

Измерение характеристик магнитного поля в рабочем зазоре бетатрона производится на большом числе точек вдоль аксиальной оси ускорителя. Перемещение магнитоиндукционного преобразователя осуществляется механическим путем с последующей фиксацией датчика на заданной высоте. Каждая перестановка магнитоиндукционного преобразователя связана с выключением ускорителя и полным снятием напряжения с намагничивающих обмоток. Поэтому процесс измерения характеристик магнитного поля бетатрона получается длительным и трудоемким, а точность установки датчика невысокой. Для повышения точности самых магнитных измерений в устройство необходимо включить блок обработки информации.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, содержащее магнитоиндукционный преобразователь и блок обработки информации [2] .

Данное устройство отличается повышенной чувствительностью и точностью измерений, но перемещение и фиксация преобразователя в аксиальном направлении остаются также механическими, для перестановки преобразователя по-прежнему необходимо отключение и снятие напряжения, в связи с чем продолжительность и трудоемкость процесса измерений уменьшаются незначительно.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик устройства.

Это достигается тем, что в устройстве для измерения мгновенных значений периодических магнитных полей, содержащем магнитоиндукционный преобразователь и блок обработки информации, магнитоиндукционный преобразователь установлен на поплавке в емкости, расположенной в рабочем объеме, емкость снабжена уровнемером и двумя вентилями для заполнения и слива жидкости.

На чертеже представлена схема устройства для измерения мгновенных значений протяженных магнитных полей.

Магнитоиндукционный преобразователь 1, представляющий собой, например, систему концентрических витков, намотанных на диске из изоляционного материала, установлен на поплавке 2 в емкости 3. Преобразователь 1 электрически соединен с блоком обработки информации 4. Емкость 3 размещена, например, в рабочем зазоре цилиндрического бетатрона и имеет форму вакуумной камеры ускорителя. Емкость 3 соединена шлангами 5 с уровнемером 6, например, по принципу сообщающихся сосудов, через первый клапан 7 - с водопроводной сетью и через второй клапан - со сливом.

Устройство работает следующим образом.

На период настройки электромагнитной системы ускорителя на место вакуумной камеры цилиндрического бетатрона устанавливается емкость 3. После открытия вентиля 7 вода из водопроводной сети по шлангам 5 поступает в емкость 3. Магнитоиндукционный преобразователь 1 поплавком 2 начинает вытесняться вверх. Отсчет положения магнитоиндукционного преобразователя производится по уровнемеру 6, шкала которого предварительно отградуирована в соответствии с действительным положением преобразователя. После установки магнитоиндукционного преобразователя 1 на заданной высоте вентиль 7 закрывается. Исследуемое магнитное поле B(t) = f(R, Z) магнитоиндукционный преобразователь 1 преобразуется в напряжения, пропорциональные производным от поля во времени. Блок обработки информации 4 производит преобразования этих напряжений по способу [2] к виду U_1,2,...n = B(t_o, R_1,2,...n).

После этого открывается вентиль 7, преобразователь 1 перемещается на заданный шаг по Z, вентиль 7 закрывается, и цикл измерений повторяется. Число точек отсчета по Z определяется требуемой точностью измерений B(t) = f(Z).

Перемещение магнитоиндукционного преобразователя сверху вниз осуществляется путем открывания вентиля 8.

Таким образом, в предложенном устройстве реализованы технические решения, создающие новый положительный эффект: установка в рабочем зазоре ускорителя емкости из изоляционного материала сводит к минимуму в измерительном устройстве число металлических деталей, искажающих распределение магнитного поля; установка магнитоиндукционного преобразователя на поплавке обеспечивает высокую точность установки преобразователя (горизонтальность) и позволяет измерять распределение магнитного поля в электромагнитных устройствах ускорителей, имеющих большую протяженность по высоте; наличие уровнемера обеспечивает оперативный контроль текущего положения первичного измерительного преобразователя.

Кроме того, соединение емкости шлангами через вентили с водопроводной сетью и сливом позволяет дистанционно осуществлять регулировку положения магнитоиндукционного преобразователя. Благодаря этому персонал и регистрирующая аппаратура выведены из зоны действия мощных полей рассеяния и высокого напряжения, сопутствующих работе ускорителей, что способствует соблюдению правил техники безопасности и повышению точности измерений. Так как при этом отпадает необходимость периодических отключений электромагнита и полного снятия напряжений, то значительно сокращается время, требуемое для проведения цикла измерений.

Предлагаемое устройство испытано на действующем цилиндрическом бетатроне на 30 МэВ. Электромагнит ускорителя запитан напряжением 10 кВ. Безжелезная конструкция электромагнита является причиной мощных полей рассеяния.

При проведении магнитных измерений в рабочем зазоре ускорителя устанавливают емкость в виде тора высотой 70 см, внутренним радиусом 19 см и наружным радиусом 30 см. Внутри тора на поплавке располагают измерительный диск с 10 концентрично намотанными витками. Обслуживающий персонал во время измерений находится в смежном с ускорителем помещении. Изменение положения диска по высоте осуществляют гидравлическим путем, шаг изменений 2 см, положение диска контролируют по уровнемеру.

Испытание показало, что применение изобретения позволило примерно в 3 раза сократить время на проведение измерений, повысить безопасность работы персонала и за счет выноса регистрирующей аппаратуры из зоны действия рассеянных полей, повысить точность измерений. (56) 1. Гришин К. С. Измерительное устройство для исследования магнитного поля бетатронов. // В кн. Электронные ускорители. Труды IV Межвузовской конференции по электронным ускорителям. М. : Высшая школа. 1964. с. 285-294.

2. Авторское свидетельство СССР N 764485, кл. G 01 R 33/02, 1979.