Трансформатор потока

Пусть на измерительную катушку воздействует внешний магнитный поток Ф. В контуре трансформатора потока индуцируется ток / и возникает соответствующий магнитный поток, равный /( и + вх)-Вышеуказанное условие равенства внешнего и собственного потоков контура дает [c.26]

Рис. 1.9. Схема построения градиометров высших порядков из градиометров низших порядков. Под условными изображениями катушек (овалы) показаны стрелками направления потоков составляющих катушек при протекании тока в цепи трансформатора потока (di, d2 и 3 - базы градиометров первого, второго и третьего порядков соответственно) [194]

При использовании градиометров более актуальной становится проблема оптимального согласования сложной измерительной катушки и входной катушки сквида, так как магнитный поток в трансформаторе потока теперь распределяется между всеми катушками, включая совокупность компенсирующих катушек. Для учета этого фактора удобно рассмотреть эквивалентную измерительную катушку, которая воспринимает тот же магнитный поток, что и градиометр в целом, и имеет индуктивность, равную суммарной индуктивности составляющих катушек. Если составляющие катушки имеют плотную намотку, а взаимное влияние между ними пренебрежимо мало, то согласно (1.6) суммарная индуктивность К [c.34]

Можно показать, что для соосных симметричных градиометров первого, второго и третьего порядка добавление компенсирующих катушек уменьшает чувствительность примерно в 1,4 2,5 и 4,5 раза соответственно по сравнению с простым магнитометром. Это объясняется тем, что магнитный поток, создаваемый током в цепи трансформатора потока, должен распределяться между всеми катушка ми, в том числе и компенсирующими. Для ослабления указанного вредного эффекта желательно уменьшить индуктивность компенсирующих катушек при сохранении заданного произведения числа витков на площадь (что необходимо для обеспечения компенсации внешних нолей помехи). Это достигается благодаря асимметричной конструкции градиометра, в которой компенсирующие катушки имеют намного большую площадь, чем приемная, как показано на рис. 1.10. [c.35]

Рассмотрим один из способов согласования индуктивности в цепи трансформатора потока градиометра - изменение числа витков всех составляющих катушек градиометра в одно и то же число раз (с сохранением заданного соотношения между эффективными площадями отдельных катушек) [211]. [c.35]

Рис. 1.11. Зависимость отношения токов несогласованного и оптимально согласованного трансформаторов потока от отношения индуктивностей градиометра и входной катушки сквида (от степени согласования индуктивностей) [211]

Рис. 1.13. Трансформатор потока векторного магнитометра [159, с. 66]

Важным обстоятельством, определяющим выбор той или иной конструкции датчика, является предполагаемый способ его связи с внешним магнитным потоком. Иногда сквид используют таким образом, что измеряемым потоком является поток, непосредственно пронизывающий петлю датчика. Однако чаще сквид связывают с измеряемым магнитным полем посредством так называемого трансформатора потока. В этом случае в отличие от предыдущего петля сквида должна быть достаточно хорошо заэкранирована от окружающих полей, а это достигается наилучшим образом при тороидальной конструкции. Устройство трансформаторов потока описано ниже. Здесь мы только заметим, что выходная катушка датчика должна быть как можно более эффективно связана с его кольцом для лучшей передачи изменений потока в приемной катушке трансформатора. [c.159]

Связывание внешнего поля со сквидом с помощью трансформатора потока [c.164]

Кольцо сквида с такой индуктивностью имеет диаметр 1-2 мм, поэтому при проектировании магнитометров возникает задача оптимизации связи измеряемого магнитного поля с датчиком довольно малых размеров, которую обычно решают одним из трех способов. Оптимальную связь датчика с магнитным потоком, создаваемым образцом, обеспечивает первый способ (рис. 4.9, А), при котором образец помещают непосредственно в кольцо сквида. Правда, этот способ применим только для исследований небольших образцов при температуре жидкого гелия. Второй способ (рис. 4.9,5), когда образец помещают как можно ближе к сквиду и измеряют магнитный поток рассеяния, дает худшую связь магнитного потока от образца с датчиком. К тому же эта связь сильно зависит от положения образца. Чаще всего используется третий способ (рис. 4.9,Я)-связь с помощью трансформатора потока. [c.164]

Широкое применение трансформаторов потока объясняется главным образом их универсальностью. Выбирая те или иные конструкции приемных катушек трансформатора, можно удовлетворить требованиям очень широкого круга экспериментов. На рис. 4.10 показана типичная конфигурация приемных катушек магнитометра, образующих вместе с [c.164]

Рис. 4.9. Способы введения измеряемого магнитного потока в сквид. А. Образец находится внутри петли сквида, Я-образец находится со сквидом, В-связь осуществляется через трансформатор потока.

Форма приемной катушки определяет характер измеряемой величины. Простая катушка (рис. 8д) измеряет собственно магнитное поле. Если приемная часть представляет собой две катушки равных площадей, но навитых в противоположные стороны и разнесенных на некоторое расстояние (так называемая астатическая пара ), то прибор измеряет уже градиент магнитного поля (строго говоря, лишь в случае, когда расстояние между катушками много меньше того, на котором поле меняется значительно). Если отрезок ( база ), соединяющий центры катушек, параллелен осям катушек (рис. 86), то приемная часть трансформатора потока измеряет диагональную составляющую градиента поля, а устройство в це- [c.28]

Так как трансформатор потока — это замкнутая петля из сверхпроводника, магнитный поток в нем остается постоянным. Это означает, что при изменении магнитного поля в районе приемной катушки в петле возникает сверхпроводящий ток, не дающий измениться суммарному потоку. Этот ток, протекая по сигнальной катушке с, наводит в сквиде магнитный поток, который и измеряется. Нас интересует максимальная чувствительность сквида с трансформатором потока к магнитному полю В, [c.28]

Можно указать целый ряд требований к параметрам трансформатора потока, проектирование которого составляет очень важную часть в создании магнитометрического устройства на основе сквида. Прежде всего отметим, что чувствительность не зависит от числа витков приемной катушки, а увеличение числа витков имеет смысл лишь постольку, поскольку необходимо удовлетворить соотношению Индуктивность соединительных [c.29]

Если приемная часть трансформатора потока представляет собой градиометр, составленный из измерительной и компенсирующей катушек, то в формуле (1.19) роль начинает играть индуктивность компенсирующей катушки. Эта индуктивность равна индуктивности приемной [c.29]

Все же обычно применяют трансформаторы потока с приемными кольцами, высота которых по конструктивным соображениям не может сильно [c.30]

Трансформатор потока и градиометрические измерительные катушки. Хотя известны сквид-датчики, в которых сквид непосредственно воспринимает измеряемое магнитное поле [207, 208], обычно в приборах для биомагнитных измерений применяется измерительная катушка, связанная со сквидом при помощи трансформатора магнитного потока. Целенаправленный выбор размеров и геометрической формы измерительной катушки позволяет свести к минимуму влияние мешающих внешних магнитных полей. [c.25]

Трансформатор потока представляет собой замкнутую сверхпроводящую цепь, состоящую из измерительной катушки и входной катушки, индуктивно связанной со сквидом. В общем случае измерительная катушка может иметь довольно сложную, так называемую градиометри-ческую структуру, в которую входит основная, или приемная, катуш- [c.25]

Наиболее простая измерительная катушка с соосной градиометрической структурой состоит из двух катушек с одинаковыми произведениями числа витков на площадь, отстоящих одна от другой на определенное расстояние, которое называется базой градиометра, и соединенных встречно, т.е. таким образом, чтобы при воздействии на них одинаковых магнитных полей (точнее, одинаковых компонент магнитной индукции по оси катушек) и трансформаторе потока возникали противоположно направленные и взаимно компенсирующиеся токи. Для такой измерительной катушки = О, и она называется градиометром первого порядка. Заметим, что для сохранения единства терминологии простую (одиночную) измерительную катушку иногда называют градиометром нулевого порядка. [c.30]

Таким образом, градиометр первого порядка дает нулевой суммарный ток в трансформаторе потока при равномерном распределении магнитного поля в направлении оси градаометра, и в то же время он воспринимает любое поле, значения которого у составляющих катушек градиометра различаются, или, говоря приближенно, поле, имеющее ненулевой градиент по этой оси. Генератор полезного сигнала обычно находится достаточно близко от приемной катушки - на расстоянии, малом по сравнению с базой градиометра. Поэтому его поле в области удаленной компенсирующей катушки будет пренебрежимо мало по сравнению с полем в области приемной катушки, так что градиометр будет фактически измерять не градиент, а полное значение исследуемого поля. [c.30]

В заключение этого параграфа отметим, что наряду с экранированием помещений, где проводятся измерения, а также компенсацией помех при помощи градиометрической конструкции трансформатора потока важную роль в борьбе с помехами и шумами играют методы, основанные непосредственно на обработке выходного сигнала магнитометра при помощи аналоговых и (или) цифровых электрюнных средств. Особенно важное значение имеет такая обработка для устранения помехи, порождаемой сетью электропитания, Шиболее простой и распространенный метод - это пропускание выходного сигнала системы через гребенчатые и полосовые заграждающие фильтры. При очень сильных шумах применяют следующий метод компенсации из выходного сигнала измерительной системы вычитается опорный сигнал, регистрируемый специальными датчиками, расположенными таким образом, чгобы они воспринимали только сигналы помехи и не воспринимали полезный сигнал. Один из самых соверщенных методов борьбы с помехами представляет собой так называемая адаптивная фильтрация, или адаптивная компенсация. Она базируется на изменении параметров одного или нескольких опорных сигналов в соответствии с изменениями характеристик помехи с тем, чтобы при вычитании опорных сигналов из измеренного обеспечивалась оптимальная компенсация. Такие ме- [c.52]

Сквид-магнитометр должен иметь градиометрический трансформатор потока с диаметром приемной катушки меньше 5 см и с базой больше 10 см, его чувствительность должна быть не хуже 0,05 пТл/Гц / в диапазоне частот 0,05-100 Гц. [c.81]

Все известные в настоящее время сверхпроводящие материалы, из которых могут быть изготовлены сквиды и трансформаторы потока, имеют критическую температуру около 10 К . Со временем будут разработаны микрорефрижераторы, которые избавят исследователей от неудобств, связанных с использованием хладагентов. Однако в настоящее время для охлаждения сверхпроводящих частей сквид-магнитометра приходится использовать жидкий гелий. Из-за очень низкой теплоты испарения жидкого гелия (для испарения 1 л жидкого гелия в сутки требуется мощность всего 28 мВт) гелиевый дьюар должен обеспечивать достаточно эффективную теплоизолящ1ю хладагента, а части прибора, помещенные в жидкий гелий, не должны выделять слишком много тепла. Необходимо минимизировать и количество тепла, поступающего по проводам и деталям конструкций. [c.170]

Достоинства циммермановского сквида получили логическое завершение в кoн тpyкiщи тороидального сквида, который отличается тем, что отверстие, квантующее магнитный поток, выполнено в виде тороидального канала, полностью окружающего точечный контакт. Тороидальный сквид нечувствителен к внешним полям и реагирует лишь на ток в катушке, вставленной в канал и создающей в нем магнитное поле. Это означает, что тороидальный сквид может применяться для целей магнитометрии только с трансформатором потока, о котором мы будем говорить в следующем параграфе. Катушка, создающая поле внутри сквида, должна вставляться [c.25]

Для приема сигнала с большей площади сквид используется со специальным входным устройством, называемым трансформатором потока. Он представляет собой замкнутую петлю из сверхпроводника, свитую в двух местах в катушки (рис. 8). Сигнальная катушка с индуктивностыр с помещается внутрь кольца сквида (при этом необходимо обеспечить возможно больший коэффициент связи к), а приемная катушка которой можно придать любую нужную форму, находится в измеряемом поле. [c.28]

Рис. 8. Схема сквида с трансформатором потока. Показаны приемные катушки четырех наиболее употребительных типов трансформаторов, а - Магнитометр (измеряет В ), б - градиометр (Э /дг) в - недиагональный градиометр ЬВ21Ъх) г - градиометр второго порядка (Э 5 /Э ). Одновоеменно может подсоединяться лишь одна приемная катушка, чтобы трансформатор образовывал замкнутую сверхпроводящую петлю

Расчеты этих непроволочных трансформаторов потока проводились при разработке семиканального магнитоэнцефалографического прибора в Низкотемпературной лаборатории Технического университета Хельсинки [39, 40]. Была показана эффективность передачи потока в тонкопленочный сквид с помощью цилиндрического тела из ниобия длиной 20 мм и диаметром 10 мм с внутренним отверстием большего диаметра, постепенно сужавшимся до размера кольца сквида диаметром 0,5 мм. Чтобы такое тело работало как концентратор потока, его внутренний объем должен сообщаться с внешним пространством через тонкую щель, прорезанную по образующей цилиндра. [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология