Стабилизатор поля электромагнита
СТАБИЛИЗАТОР ПОЛЯ ЭЛЕКТРО- МАГНИТА, содержащий катушку развертки и два датчика Холла, один из которых - опорный и помещен в опорный магнит, а другой - стабилизирующий и помещен в стабилизируемое поле, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений путем улучшения линейности развертки и сохранения величины масштаба развертки, катушка развертки помещена между полюсами электромагнита так, что создаваемое ею магнитное поле ортогонгшьно к стабилизируемому полю, а стабилизирующий датчик Холла ориентирован таким образом, что его рабочая плоскость составляет угол oL arcsin (Н0/Н) и направлением стабилизируемого поля Н,;,, где HQ напряженность поля опорного магнита. S (X 00 / в 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
3ЦН 0 01 И 24/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3544625/18-25 (22) 31.01.83 (46) 23.03.84. Бюл. 9 11 (72) И.И.Садыков (71) Казанский физико-технический институт Казанского филиала AH СССР (53) 621.316.722.1 (088.8) (56) 1. Техническое описание спектрометра Е-12 "Uarian" (CttJA), с. 10100, 1980.
2. Авторское свидетельство СССР
424130, кл. 0 01 Р 7/00. 1971 (прототип). (54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОЛЯ ЭЛЕКТРО-
МАГНИТА, содержащий катушку развертки и два датчика Холла, один из которых — опорный и помещен в опорный
0wSU aè А магнит, а другой - стабилизирующий и помещен в стабилизируемое поле, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений путем улучшения линейности развертки и сохранения величины масштаба развертки, катушка развертки помещена между полюсами электромагнита так, что создаваемое ею магнитное поле ортогонально к стабилизируемому полю, а стабилизирующий датчик Холла ориентирован таким образом, что его рабочая плоскость составляет угол о.=
arcsin (Hz/Н .) и направлением стабилизируемого поля Н, где Н вЂ”
Р напряженность поля опорйого магнита. 9
1081499
Изобретение относится к магнитной радиоэлектроскопии и может быть использовано для стабилизации и регулиронания магнитного поля электромагнитов, например в спектрометрах электронного парамагнитного ре- 5 зонанса (ЭПР), При проведении экспериментов по магнитному резонансу требуется высокая стабильность внешнего магнитного поля и линейность его развертки. 10
Известен стабилизатор поля, содержащий датчик Холла, помещенный в стабилизируемое поле электромагнита (13.
Недостатком этого устройства является достаточно большой температурный дрейф параметров датчика.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является стабилизатор поля электромагнита, содержащий катушку развертки и два датчика Холла, один из которых опорный и помещен в опорный магнит, а другой стабилизирующий и помещен в стабилизируемое поле.
Разность напряжений этих датчиков, обусловленная разбалансом магнитных полей опорного магнита и стабилизируемого поля электромагнита, усиливается и подается на регулятор тока электромагнита такой полярнос- 30 тью, что поле стабилизируемого магнита автоматически "подстраивается" под поле опорного магнита. Поскольку датчики находятся примерно в равных температурных условиях, то темпера- 35 турный дрейф ЭДС Холла обоих датчиков взаимно компенсируется. Развертка поля электромагнита осуществляется как механически — перемещением "опорного" датчика Холла вдоль зазора между полюсами опорного магнита, так и электрически с помощью поля катушки развертки, намотанной на опорный магнит (2 ).
Недостатком известного стабилизатора является то, что при электрической развертке поле катушки развертки приводит к частичному периодическому намагничиванию и размагничиванию опорного магнита по гистерезисной петле и, следовательно, к нелинейности развертки поля электромагнита. Причем эта нелинейность тем больше, чем больше амплитуда разнертки. Кроме того, перемещение "опорного" датчика в зазоре 55 опорного магнита приводит к изменению масштаба электрической развертки поля электромагнита, так как
"опорный" датчик при заданной амплитуде тока развертки оказывается npq, 60 различных амплитудах поля катушки развертки.
Цель изобретения — повышение надежности и точности измерений путем улучшения линейности развертки и 65 сохранения величины масштаба развертки.
Поставленная цель достигается тем, что н стабилизаторе поля электромагнита, содержащем катушку развертки и дна датчика Холла, один из которых опорный и помещен в опорный магнит, а другой стабилизирующий и помещен в стабилизируемое поле, катушка развертки помещена между полюсами электромагнита так, что создаваемое ею магнитное поле ортогонально к стабилизируемому полю, а стабилизирующий датчик
Холла ориентирован таким образом, что его рабочая плоскость составляет угол с = arcsin(Hn/Н ) с напранс лением стабилизируемого поля Н, где Н вЂ” напряженность поля опорного магнита.
На чертеже показана схема стабилизатора поля электромагнита. устройстно содержит опорный магнит 1, опорный датчик 2 Холла, стабилизируемый электромагнит 3, стабилизирующий датчик 4, обмотки 5 электромагнита 3, схему б управления ю катушку 7 развертки, генератор 8 развертки. В поле опорного магнита
1 помещен "опорный" датчик 2 Холла, а в стабилизируемое поле электромагнита 3 — "стабилизирующий" датчик 4
Холла. Датчики 2 и 4 Холла идентичны и связаны со схемой б управления.
Обмотки 5 электромагнита 3 подключены к выходу схемы 6 управления.
Катушка 7 развертки помещена в зазоре электромагнита 3 и электрически связана с генератором 8 развертки.
Катушка 7 развертки ориентирована таким образом, что создаваемое ею магнитное поле перпендикулярно стабилизируемому полю электромагнита 3.
Стабилизатор работает следующим образом. ЭДС датчиков 2 и 4 Холла подаются в схему б управления, где их разность усиливается и подается в виде электрического тока в обмотки
5 электромагнита 3. Схема б управления обеспечивает такое соотношение между опорными и стабилизирующими полями, что всегда выполняется соотношение
Но = Нс sinЫ, где Н вЂ” напряженность поля стабис лизируемого электромагнита 3
Н - напряженность поля опорно- . о
ro магнита 1 в месте расположения датчика 2 Холла, — угол между плоскостью датчика 4 Холла и направлением поля, Развертка стабилизируемого поля осуществляется пропусканием тока генератора 8 через катушку 7 развертки, 1081498
Составитель С.Рыков
Техред Ж. Кастелевич Коррект ор Г. Решет ник
Редактор В.Данко
Заказ 1538/37 Тираж 823 Подписное
ВН!!ИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
При этом в месте расположения датчика 4 Холла создается напряженность поля развертки Н, которая в свою очередь, создает дополнительную ЭДС в этом датчике (наряду с имеющейся
ЭДС, вызванной полем Нс}: Е „-H cos8
Эта дополнительная ЭДС компейсируется схемой 6 управления изменением
Hs на такую величину 4 Н, что выполняется условие Н созе = л!!.в1п с .
Отсюда величина развертки стабилизируемого поля аН = H rgg.
Поскольку угол д фиксирован и задается, в частности, максимальными значениями опорного (H ) и ста0 стщх билизируемого arcsin С mme то масштаб развертки, определяемый отношением дН /H = ctg d., остается неизменным прй любых значениях Н . Причем величину этого масштаба можно задать в любых разумных пределах подбором величины Н „„и Н „.В .данном конкретном случае прй Й,.,„„ „= — 15 кГс и Н „= 1,5 кГс масштаб о гпах ЬНС/ Р =9 ° Кроме того, как показали исследования, поле катушки 7 развертки практически не влияет на однородность стабилизируемого поля и позволяет получить линейную развертку 5 даже при максимальных значениях стабилизируемого поля, когда железный магнитопровод (ярмо, керн и наконечники ) находится в режиме насыщения. Поскольку в предлагаеМом стабилиза10 торе катушка развертки не оказывает никакого воздействия на опорный магнит, то исключается и эффект гистерезисного подмагничивания этого магнита, приводящий к нелинейности развертки стабилизируемого поля электромагнита. Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет существенно улучшить линейность развертки стабилиэируемого поля без ухудшения всех положительных качеств, присущих известному устройству. Кроме того, в стабилизаторе обеспечивается со хранение величины масштаба разверт-. .ки при любых значениях стабилиэируемого поля.
