способ измерения магнитных полей по электронно-оптическим муаровым картинам

Формула изобретения

Способ измерения напряженности магнитного поля, включающий использование электронно-оптического муарового эффекта, возникающего при наложении искаженного магнитным полем теневого изображения сетки на экране электронографа на неискаженное изображение сетки, и в качестве неискаженного изображения сетки используют теневое изображение сетки на экране электронографа, получаемое в отсутствии измеряемого магнитного поля, отличающийся тем, что формирование муарового узора в плоскости экрана происходит наложением изображений искаженной и неискаженной сеток одновременно путем включения в цепь исследуемого объекта поляризованного реле, питание которого осуществляют от звукового генератора с частотой 32 Гц с фиксацией муарового изображения на экране цифровой видеокамерой и выходом на персональный компьютер.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике измерений переменных и постоянных величин, магнитных полей и может быть использовано для создания на его основе магнитооптических приборов. Также способ может быть применен в дефектоскопии проводников и магнитопроводов.

Известен способ получения оптического изображения магнитного поля, состоящий в следующем: с помощью магнитооптического эффекта получают изображение структуры слоя из магнитооптического материала, на который воздействуют исследуемым полем, причем при взаимодействии пластину охлаждают от температуры выше температуры магнитного упорядочения до температуры ниже температуры магнитного упорядочения, а получение изображения осуществляется при температуре не менее чем на 3 град ниже температуры магнитного упорядочения (Патент Российской Федерации RU 2177162 С1. Способ получения оптического изображения магнитного поля).

Основным недостатком этого способа является большое время охлаждения до определенной температуры (скорость охлаждения не менее чем 2 град./с), а также возможность перемагничивания под действием флуктуации, поскольку удельно-временная вероятность флуктуаций определяется законами равновесного теплового излучения и, соответственно, регулировке не поддается.

Известен способ измерения напряженности магнитного поля, который включает использование электронно-оптического муарового эффекта, возникающего при наложении искаженного магнитным полем теневого изображения сетки на экране электронографа на неискаженное изображение сетки путем последовательного экспонирования изображений на одну и ту же фотопластинку (Патент Российской Федерации RU 2292053 С2. Способ измерения магнитных полей электронно-оптическим методом).

Недостатком данного метода является сложность сбора и обработки информации в результате приемов фотографирования с участием необходимых реактивов.

Технической задачей изобретения является усовершенствование электронно-оптического метода для наблюдения топологической картинки исследуемых магнитных полей рассеяния без фотоэкспозиционной технологии для автоматизации процесса сбора информации о полях на основе компьютерных средств и цифровой фототехники при изучении различных неоднородных полей в микрообъемах.

Для отработки предлагаемого способа наблюдения неоднородных магнитных полей использовался круговой виток с током, выполненный из медной проволоки диаметром 4·10^-3 м с радиусом закругления 4·10^-3 м. Объект устанавливался в колонне электронографа ЭГ-100А таким образом, чтобы можно было наблюдать на экране муаровый узор (фиг.1). Условия эксперимента позволили получить на экране четырехкратное увеличение изображения сетки и двукратное изображение одновиткового проводника.

Муаровая картина получалась при совмещении эталонного и искаженного изображения сетки. Искаженное изображение возникает при включенном источнике магнитного поля в результате отклонения электронов под действием силы Лоренца. Точное совмещение обоих изображений достигалось включением в цепь витка поляризованного реле, питание которого осуществлялось от звукового генератора с частотой 32 Гц, контролируемой осциллографом (фиг.2).

Муаровые картины, полученные на экране электронографа при совмещении искаженного и неискаженного изображений сетки с помощью поляризованного реле, показаны на фиг.3.

Пунктиром показана одна из линий горизонтальных совпадений, полученная в результате равных смещений от осевой составляющей напряженности магнитного поля Н_у (z), а штрихпунктиром обозначена ось проекции витка на экране электронографа. Граница неискаженного изображения сетки вокруг тени витка образована в результате отклонения электронов у его поверхности, которое характеризует концентрацию магнитного поля у поверхности исследуемого объекта.

Сравнение теоретического распределения напряженности магнитного поля исследуемого объекта и экспериментального, полученного на основе обработки муаровых картин, показало, что расхождение составляет не более 5% во всем токовом диапазоне. Это доказывает адекватность муаровой картины реальному неоднородному полю и позволяет автоматизировать процесс сбора информации об исследуемом объекте.