×
11.04.2019
219.017.0b37

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002684446
Дата охранного документа
09.04.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Способ определения напряженности магнитного поля, при котором помещают в магнитное поле микроволновый резонатор и возбуждают в резонаторе электромагнитные колебания, резонатор выполняют из ферримагнитного материала, измеряют собственную резонансную частоту резонатора и по измеренной частоте резонатора определяют напряженность магнитного поля. Технический результат – повышение точности измерения напряженности магнитного поля. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области информационно - измерительной техники, в частности к магнитным измерениям, и может быть использовано для измерения напряженности постоянных и переменных магнитных полей, а также при разработке магнитных сенсоров различного назначения.

Известен способ измерения напряженности магнитного поля (см. RU 2075758 С1, 02.12.1993), в котором в исследуемое поле помещают чувствительный элемент в виде протяженного проводника из ферромагнитного материала. Пропускают вдоль этого проводника, размещенного вдоль силовых линий измеряемого поля, переменный электрический ток и определяют напряженность магнитного поля по величине собственной индуктивности или электросопротивления проводника на переменном токе или индуктивной составляющей полного электросопротивления.

Недостатком этого известного способа является низкая точность измерения, связанную с нестабильностью собственной индуктивности и электросопротивления проводника при изменении температуры окружающей среды, а также непостоянством переменного тока.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является принятый автором за прототип способ измерения напряженности магнитного поля (RU 2298202 С1, 27.04.2007), включающий регистрацию изменения мощности СВЧ-излучения, проходящего через помещенный в это магнитное поле СВЧ-резонатор с находящимся внутри него магниточувствительным элементом, при этом в качестве магниточувствительного элемента используют магнитное вещество в дисперсном состоянии, в частности порошок ферримагнетика, который располагают в СВЧ-резонаторе с возможностью свободного перемещения составляющих его частиц, а регистрацию величины напряженности осуществляют непосредственно с помощью предварительно прокалиброванного электроизмерительного прибора.

Недостатком этого известного способа можно считать не высокую точность, связанную с изменением концентрации магнитного вещества в дисперсном состоянии ввиду влияния параметров окружающей среды, а также нестабильностью мощности СВЧ-излучения.

Техническим результатом заявляемого технического решения является повышение точности измерения напряженности магнитного поля.

Технический результат достигается тем, что в способе определения напряженности магнитного поля, при котором помешают в магнитное поле микроволновый резонатор и возбуждают в резонаторе электромагнитные колебания, резонатор выполняют из ферримагнитного материала, измеряют собственную резонансную частоту резонатора, и по измеренной частоте резонатора определяют напряженность магнитного поля.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, измерение напряженности магнитного поля производят по собственной резонансной частоте микроволнового резонатора, помещенного в магнитное поле и изготовленного из ферримагнитного материала.

Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу определения напряженности магнитного поля на основе измерения собственной резонансной частоты микроволнового резонатора, изготовленного из ферримагнитного материала и помещенного в контролируемое магнитное поле с желаемым техническим результатом, т.е. повышением точности измерения напряженности.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения напряженности магнитного поля.

Устройство, реализующее данный способ измерения, содержит микроволновый генератор 1, соединенный выходом с входом микроволнового резонатора 2, детекторную секцию 3 и частотомер 4.

Суть предлагаемого технического решения заключается в использовании явления магнитострикции, которое, как известно, возникает при воздействии магнитного поля на ферромагнитное тело (намагничивание). Согласно магнитострикции, когда в магнитное поле помешают ферромагнитное тело, последнее испытывает деформацию, выражающую, например, в растяжение тела. Другими словами в этом случае возможно изменение геометрических размеров тела, помешенного в магнитное поле.

Предлагаемый способ предусматривает изготовление микроволнового резонатора из ферромагнитного материала и его помещение в контролируемое магнитное поле. При этом измерение резонансной частоты магнитострикционного резонатора обуславливает определение величины напряженности исследуемого магнитного поля.

Собственная резонансная частота микроволнового металлического резонатора, например, прямоугольного волноводного, ограниченного двумя металлическими торцевыми поверхностями, как правило, выражается формулой.

где с- скорость распространения волны в волноводе, a, b и i - ширина, высота и длина волновода соответственно; m, n и р - положительные целые числа (индексы соответствующие числу полуволн, укладывающих вдоль соответствующих стенок резонатора), не равны нулю одновременно. Приведенная формула показывает, что изменение собственной резонансной частоты волноводного резонатора возможно посредством изменения его геометрических размеров.

Из теории распространения электромагнитных волн по волноводам известно, что в волноводах при их возбуждении колебаниями, может существовать множество электрических и магнитных полей (типов волн). В данном случае так как, измерение напряженности магнитного поля предусматривает воздействие внешнего магнитного поля на микроволновый магнитострикционный резонатор, то здесь необходимо, с точки зрения минимизации влияния внутренних магнитных полей (возбужденных), допускать возможность существования в волноводе из множеств полей только электрического Emnp типа. При этом, например, при наличии Е103 типа волны в волноводе, его составляющие Ex, Ez, Ну и Hz будут иметь нулевые значения, а составляющие Еу и Нх - значения, отличные от нулевой величины. Здесь размеры волновода a, b и i по координатам х, у и z соответственно. Отсюда вытекает, что резонанс в прямоугольном волноводе создается за счет Еу и Нх составляющих. При этом составляющая Нх (магнитная) может привести к явлению магнитострикции волновода (изменение ширины волновода). В силу этого при отсутствии внешнего (контролируемого) магнитного поля необходимым является фиксирование собственной резонансной частоты данного резонатора. После этого воздействуют измеряемым магнитным полем на этот резонатор, т.е. помещают резонатор в контролируемое магнитное поле. Согласно эффекту магнитострикции, изменение длины резонатора, например, как следствие, изменится собственная резонансная частота волноводного резонатора (см. вышеприведенную формулу). Так как коэффициент магнитострикции тела (Δ1/1, где Δ1 - удлинение тела, 1 - длина тела) напрямую связан с напряженностью внешнего магнитного поля, то резонансная частота магнитострикционного резонатора далее может быть использована для вычисления напряженности контролируемого магнитного поля.

Устройство, реализующее данный способ работает следующим образом. При отсутствии внешнего магнитного поля выходным сверхвысокочастотным сигналом микроволнового генератора 1 возбуждают электромагнитные колебания в резонаторе 2 на основе прямоугольного волновода из ферримагнитного материала. После этого для фиксирования собственной резонансной частоты резонатора, связанной с габаритными размерами прямоугольного волновода и магнитострикцией (положительной) волновода за счет внутреннего магнитного поля (составляющая Нх), сигнал с выхода резонатора через детекторную секцию 3 подают на вход частотомера 4. И, следовательно, здесь отражается величина резонансной частоты без учета внешнего магнитного поля. Обозначим эту частоту fpo. Далее резонатор помешают в магнитное поле, напряженность которого измеряется. Ввиду положительной, например, магнитострикции резонатора из-за воздействия внешнего магнитного поля (увеличение длины резонатора), изменяется резонансная частота резонатора, которая фиксируется частотомером. Если обозначить эту частоту f, то разность частот fpo и f (увеличение длины резонатора) даст возможность вычислить напряженность магнитного поля. Здесь также следует отметить, что уменьшение габаритных размеров резонатора приведет к увеличению его резонансной частоты, а увеличение размеров - уменьшению частоты. В силу этого в зависимости от знака (положительная или отрицательная магнитострикция) изменения f, вычисление напряженности Н внешнего магнитного поля может быть произведено либо разностью частот fpo и f либо разностью частот f и f.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении измерение собственной резонансной частоты магнитострикционного волноводного резонатора дает возможность определить напряженность магнитного поля с повышением точности измерения.

Предлагаемый способ, кроме решения выше поставленной задачи, может быть положен в основу разработки магнитных датчиков и устройств различных электрических и не электрических величин.

Способ определения напряженности магнитного поля, при котором помещают в магнитное поле микроволновый резонатор и возбуждают в резонаторе электромагнитные колебания, отличающийся тем, что резонатор выполняют из ферримагнитного материала, измеряют собственную резонансную частоту резонатора и по измеренной частоте резонатора определяют напряженность магнитного поля.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 276 items.
27.10.2013
№216.012.7b1d

Устройство декодирования совместно хранимых границ при интервальных вычислениях

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах для осуществления вычислений в формате с плавающей запятой. Техническим результатом является увеличение точности запоминаемых результатов интервальных вычислений в формате с плавающей запятой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497179
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7ec0

Струйный элемент

Изобретение относится к устройствам струйной автоматики (пневмоники) и может быть использовано в измерительных системах для измерения количества газа или жидкости. Струйный элемент содержит в плоской пластине крепежные узлы, в плоскости элемента проточную полость с каналами питания, слива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498121
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.81a5

Головка фонтана

Предложена головка фонтана, которая содержит стол с размещенными на нем несущей конструкцией, в которой установлены микродвигатели, и наружным корпусом, имеющим внутренний корпус, в верхней части которого расположены разбрызгивающее устройство и шляпа. Разбрызгивающее устройство снабжено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498865
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.11.2013
№216.012.85bf

Струйное устройство

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано в системах управления и контроля, а также для измерения расхода и количества газа или жидкости. Струйное устройство содержит набор струйных элементов в пакете с функциональными каналами, в том числе каналами питания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499917
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.892a

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500796
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.892b

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500797
Дата охранного документа: 10.12.2013
20.01.2014
№216.012.9880

Устройство для определения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагаемое устройство определения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504739
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.9881

Способ измерения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ измерения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504740
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.01.2014
№216.012.98dc

Устройство для оценки и сравнения эффективности функционирования однотипных организаций, учитывающее взаимодействие с другими уровнями структуры

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для оценки функционирования однотипных организаций с целью выработки рекомендаций по улучшению качества их работы. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет учета взаимодействия с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504831
Дата охранного документа: 20.01.2014
20.02.2014
№216.012.a150

Фонтан с вращающимися или "пляшущими" струями

Изобретение относится к гидротехническим устройствам, а именно к фонтанам, в том числе к декоративным и демонстративным, в которых изменяется характер струи. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, путем создания разновидностей струй, пляшущих под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507011
Дата охранного документа: 20.02.2014
Showing 1-10 of 14 items.
03.03.2019
№219.016.d248

Цифровой измеритель электрического тока

Предлагаемое изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Сущность заявленного решения заключается в том, что в цифровой измеритель электрического тока, содержащий первичный преобразователь в виде неподвижной катушки и подвижной катушки, расположенной на оси, регистратор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680988
Дата охранного документа: 01.03.2019
29.04.2019
№219.017.3e20

Сверхвысокочастотный измеритель электрических величин

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в измерительной технике для измерения токов и напряжений. Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в сверхвысокочастотный измеритель электрических величин, содержащий источник переменного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686452
Дата охранного документа: 25.04.2019
10.05.2019
№219.017.5150

Способ удаления гололеда с проводов линии электропередачи

Использование: в области электроэнергетики для защиты проводов линии электропередачи от гололеда. Технический результат - упрощение процесса нагрева проводов линии электропередачи теплотой. Способ удаления гололеда с проводов линии электропередачи включает нагрев проводов линии электропередачи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687247
Дата охранного документа: 08.05.2019
17.05.2019
№219.017.5332

Устройство для измерения плотности бурового раствора в легкосплавленной бурильной трубе

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения плотности и других физических параметров бурового раствора непосредственно в процессе бурения скважин. Техническим результатом является упрощение процедуры измерения плотности бурового раствора. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687710
Дата охранного документа: 15.05.2019
20.06.2019
№219.017.8c9a

Устройство для дистанционного отключения поврежденного участка электрической цепи

Использование: в области электротехники и электроэнергетики для управления электрическими сетями при аварийных ситуациях. Техническим результатом является повышение надежности функционирования отключающего аппарата и упрощение процедуры его воздействия на исполнительный механизм. Устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691738
Дата охранного документа: 18.06.2019
21.11.2019
№219.017.e413

Автоподстроечный способ измерения малого значения уровня вещества

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение процедуры измерения уровня вещества. Технический результат достигается тем, что в автоподстроечном способе измерения малого значения уровня вещества, включающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706453
Дата охранного документа: 19.11.2019
21.11.2019
№219.017.e47d

Устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта

Изобретение относится к области информационно-измерительной техники. Предложено устройство для определения содержания воды в потоке нефтепродукта, включающее отрезок трубы, усилитель и первичный преобразователь. Также введены источник переменного тока, регистратор и термопара, контактирующая с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002706451
Дата охранного документа: 19.11.2019
14.12.2019
№219.017.edc3

Устройство для измерения высоких давлений газообразных сред

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения высоких давлений газообразных и жидких сред в трубопроводах. Сущность заявленного решения заключается в том, что устройство для измерения высоких давлений газообразных сред содержит чувствительный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708938
Дата охранного документа: 12.12.2019
02.03.2020
№220.018.07d1

Свч - мостовой измеритель температуры

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры и может применяться в различных областях техники. Заявлен СВЧ - мостовой измеритель температуры, содержащий термопреобразователь, усилитель и первый источник питания, введены первый СВЧ-генератор с варакторной перестройкой частоты,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002715496
Дата охранного документа: 28.02.2020
15.07.2020
№220.018.3295

Устройство для диагностики состояния высоковольтных изоляторов

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для дистанционного контроля рабочего состояния высоковольтных изоляторов. Технический результат: упрощение процесса диагностики. Сущность: устройство для диагностики состояния высоковольтных изоляторов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002726305
Дата охранного документа: 13.07.2020
+ добавить свой РИД