1 8 Феррозондовые преобразователи магнитного поля

Феррозондовые преобразователи магнитного поля,
принцип действия, конструкция.

     Феррозондовый преобразователь магнитного поля, или феррозонд, предназначен для измерения и индикации постоянных и медленно меняющихся магнитных полей и их градиентов. Действие феррозонда основано на изменении магнитного состояния ферромагнетика под воздействием двух магнитных полей разных частот.
На рис. схематически показаны некоторые варианты конструкций феррозондов.

     В простейшем варианте феррозонд состоит из ферромагнитного сердечника и находящихся на нем двух катушек:

• 
  катушки возбуждения, питаемой переменным током
  
• 
  и измерительной (сигнальной) катушки.
  

     Сердечник феррозонда выполняется из материалов с высокой магнитной проницаемостью.
На катушку возбуждения от специального генератора подается переменное напряжение с частотой от 1 до 300 кГц (в зависимости от уровня параметров и назначения прибора).
В отсутствие измеряемого магнитного поля сердечник под действием переменного магнитного поля Н, создаваемого током в катушке возбуждения, перемагничивается по симметричному циклу.
Изменение магнитного поля, вызванное перемагничиванием сердечника по симметричной кривой, индуцирует в сигнальной катушке ЭДС, изменяющуюся по гармоническому закону.
Если одновременно на сердечник действует измеряемое постоянное или медленно меняющееся магнитное поле Но, то кривая перемагничивания меняет свои размеры и форму и стано- вится несимметричной. При этом изменяется величина и гармонический состав ЭДС в сигнальной катушке.
В частности, появляются четные гармонические составляющие ЭДС, величина которых пропорциональна напряженности измеряемого поля и которые отсутствуют при симметричном цикле перемагничивания.

Феррозонды подразделяются на:

• 
  стержневые одноэлементные (рис. а)
  
• 
  дифференциальные с разомкнутым сердечником (рис.б)
  
• 
  дифференциальные с замкнутым (кольцевым) сердечником (рис.в).
  

      Дифференциальный феррозонд (рис. б, в), как правило, состоит из двух сердечников с обмотками, которые соединены так, что нечетные гармонические составляющие практически компенсируются. Тем самым упрощается измерительная аппаратура и повышается чувствительность феррозонда.
Феррозонды отличаются очень высокой чувствительностью к магнитному полю.
Они способны регистрировать магнитные поля с напряженностью до 10^-4-10^-5 А/м (~10^-10—10^-11 Тл).
Современные конструкции феррозондов отличаются компактностью.
Объем феррозонда, которым комплектуются отечественные магнитометры Г73, составляет менее 1 см³, а трехкомпонентный феррозонд для магнитометра Г74 вписывается в куб со стороной 15 мм.

    В качестве примера на рис. приведена конструкция и габариты миниатюрного стержневого феррозонда.