Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка):
показано на рис. 4.7. Амплитудно-частотная характеристика такого датчика
(рис. 4.9) свидетельствует о слабой зависимости амплитуды сигнала на
выходе от частоты входного сигнала в диапазоне / от нуля до 0,5 МГц.
Граничная частота, ниже которой изменение амплитуды сигнала с частотой
мало (менее 1%), составляет примерно половину резонансной, а фазовые
искажения (разность фаз входного и выходного напряжений), которые
компенсировать сложнее, чем амплитудные, в этом случае минимальны. Именно
это обстоятельство и позволило добиться высокой степени компенсации
паразитного сигнала индукционного датчика в полях с Вт = 50 Тл.
Чувствительность измерений восприимчивости составила Ду ** 5 -10-6 для
образца объемом v = 10"2 см3. Это соответствует чувствительности к
магнитному моменту образца = vHm Ay ~ 8 -10- 7 А ¦ м2 -
таким магнитным
моментом обладает 0,1 мг чистого железа в состоянии насыщения.
117
/
D>
-"к x
о.
P и с. 4.10. Индукционный датчик с малой фазовой раскомпенсацией [ 132 ]:
1 и 2 - эбонитовые каркасы; К\, К2 - измерительные катушки; /С3 и /С4 -
компенсирующие катушки; намотка катушек датчика проводится сложенным
вдвое проводом (на сечении один виток из такой пары показан черным, а
другой -белым кружком)
Рис. 4.11. Схема подключения катушек индукционного датчика для измерения
намагниченности (/С[ - К4 - катушки датчика; К5 - датчик поля; Л, и R2 -
резисторы для точной амплитудной коррекции; О - осциллограф) [132]
В.И. Силантьев [132] реализовал модифицированный вариант датчика с
''параллельным" расположением катушек (рис. 4.10) и добился без
применения каких-либо дополнительных цепей коррекции степени компенсации
примерно 10~s. Начальная компенсация датчика проводилась с точностью до
витка сматыванием витков с компенсирующих катушек, т.е. достигалось
условие NiSl (Ku К2) " N2S2 (К3, КА), где Ni и N2 - числа ''двойных"
витков в измерительной и компенсирующей катушках соответственно, a S у и
S2 - площади одного витка в них. При этом, однако, выполнялись условия:
N1Si (К2) > N2S2 (К3) и NiS, (К2) > N2S2 (Ка). Таким образом, сигналы
амплитудной рас-компенсации, наводимые в парах, были противоположного
знака и при соответствующей схеме включения (рис. 4.11) уравнивались
резисторами Ri й R2 и вычитались. Сигналы же фазовой раскомпенсации в
парах были практически идентичны, так как сами пары по сути эквивалентны.
Наличие фазовых рассогласований в катушках индукционного датчика
обусловлено как деформацией соленоида во время импульса,
118
так и разницей индуктивностей и емкостей измерительных и компенси-руюхцих
катушек. В данном случае зти сигналы были почти одинаковы и вычитались
один из другого, что и обеспечило высокую степень компенсации датчика.
Отметим, что такой же принцип в создании индукционного датчика был
применен и в Осакском университете [43], хотя конструкция датчика там
иная (см. ниже)'.
Другим путем повышения чувствительности индукционных измерений в СМП
является применение модуляционного метода [133]. Суть этого метода
состоит в создании в индукционном датчике с помощью модулирующей катушки,
охватывающей его, переменного напряжения частотой сомод и в последующей
регистрации напряжения с датчика в узкой частотной полосе вблизи сомод.
Последнее позволяет существенно улучшить отношение сигнал-шум и тем самым
проводить измерения восприимчивости и намагниченности индукционным
методом в полях с Вт > 50 Тл при малых т0о < Ю-3 с, т.е. в условиях,
когда уровень электромагнитных помех, наводимых в индукционном датчике
при генерации СМП, становится очень большим (см. гл. 2 и 3).
В [133] импульс поля имел небольшую длительность (т0о = 100 мкс), что
потребовало использования высокой частоты модуляции поля в измерительной
цепи (около 60 МГц). ВЧ-генератор, нагруженный на модулирующую катушку,
работал в импульсном режиме - во избежание перегрева образца, если он
проводящий, индукционными ВЧ-токами; при исследованиях же непроводящих
материалов режим работы ВЧ-ге-нератора несуществен. При синхронном
детектировании сигнала с датчика модулирующее напряжение служило для
детектора опорным (рис. 4.12). Катушки К2 и включались электрически
последователь-
В
2
7 8 J * ВII [110]
- -f
9 L 25 50 8JA
Рис. 4.12. Структурная схема измерительной части установки для
исследования магнитной восприимчивости в полях с Вт до ЮОТл [133]:
К1 - модулирующая катушка; К2и К4 - измерительные катушки датчика; К3 -
датчик поля; Д - держатель образца; О - образец; 1 - интегратор; 2,6 -РОП
для записи сигналов B(t) и Х(0; 3 - смеситель; 4 - усилитель; 5 -
детектор; 7 - аттенюатор; 8 - фазовращатель; 9 - ВЧ-генератор. На вставке
изображен результат измерений восприимчивости феррита-граната гадолиния
119
но, но навстречу друг другу. С применением модуляционного метода удалось
впервые исследовать дифференциальную магнитную восприимчивость в полях с
Вт до 100 Тл [ 134].
Описанные датчики служили для измерения одной из компонент магнитного
