Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка):
начальная емкость конденсатора.
Пластины конденсатора должны иметь значительную площадь (около 1000 мм2),
чтобы малые перемещения подвижной обкладки приводили к существенным
изменениям емкости кондесатора. Образец с помощью эпоксидного компаунда
приклеивается одной поверхностью к донышку стеклопластикового стакана
(внутри его), а другой - к кварцевому стержню, передающему деформацию от
образца к подвижной обкладке конденсатора.
Конденсатор помещен в металлический кожух, который выполняет две функции:
экранирование от рассеянного СМП и снижение уровня вибрационных помех.
Расстояние между нижней кромкой кожуха и центром соленоида выбирают из
компромиссных соображений с учетом уровня наводок на чувствительный
элемент при генерации СМП, требований к жесткости системы, передающей
деформации, и необходимости малой инерционности всей измерительной части
установки. Однако при измерении деформаций порядка 10"6 в магнитных полях
с Вт > 30 Тл необходимо использовать дополнительные экраны, защищающие
измерительный конденсатор от воздействия на него импульсного магнитного
поля. Хереманс и коллеги [158] для этой цели располагали между соленоидом
и кожухом измерительной части две толстые металлические пластины (одна -
медная, другая - железная).
Для улучшения механической развязки силовой и измерительной частей
установки кожух чувствительной части крепился иа массивной
134
к насосу
Рис. 4.26. Измерительная часть установки для исследования продольной
магнитострикции в полях с Вт до 40 Тл [158]: тД
1 - накидная гайка; 2 - регулировочный винт; 3 - фиксированный электрод;
4 - подвижный электрод; 5 - пружины из бериллиевой бронзы; б -
стеклопластиковая труба; 7- кварцевый стержень; 8 - эпоксидный компаунд;
9 - образец
Рис. 4.27. Электрическая схема измерительной части установки для
исследования магнитострикции [158]: 1 - соленоид; 2 - образец; 3 - датчик
поля; 4 -фазовый детектор; 5 - генератор; б - интегратор; 7 - РОП; С0 -
измерительный конденсатор; Сь С2 и С3 - шунтирующие конденсаторы для
изменения чувствительности моста; рабочая частота моста 175 кГц; Т -
трансформатор
металлической плите, уложенной на резиновые колонны, а импульсный
соленоид вместе с азотным и гелиевым дьюарами жестко прикреплялся к
фундаменту. Этот прием (крепление соленоида к фундаменту) становится
обычным во многих лабораториях, где используются импульсные СМП.
Изменение емкости измерительного конденсатора приводило к разбалансу
мостовой схемы, работавшей на переменном токе частотой 175 кГц; усиленное
напряжение разбаланса поступало на синхронный детектор (рис. 4.27), а
затем на РОП, на который подавался и сигнал, пропорциональный В. У
описанной установки в импульсных магнитных полях с Вт до 40 Тл
чувствительность к деформациям составляла 10" 6.
При уменьшении длительности импульса поля необходимо изменить конструкцию
измерительной части, чтобы сократить время передачи деформаций от образца
к чувствительному элементу.
135
Рис. 4.28. Миниатюрный емкостный контактный датчик для измерения
продольной (в) и поперечной (б) магнитострикции [159J:
1 - кабели к измерительному мосту; 2 - держатель; 3 - обкладки
конденсатора; 4 - образец; 5 - термопара; 6 - нагреватель
Кид о и коллеги [159] разработали датчики для измерения как продольной,
так и поперечной магнитострикции, позволяющие измерять деформации до 1СГ5
в магнитных полях с Вт до 44 Тл при длительностях импульса поля около 5
мс. Авторы поместили измерительный конденсатор в рабочую полость
соленоида (как это сделали ранее K.JI. Дудко и коллеги [157]) и применили
ряд нововведений для уменьшения воздействия импульсного поля на обкладки
конденсатора, не прибегая к каким-либо экранам. Обкладками служили
стеклянные пластины толщиной 2 мм (рис. 4.28), на которые тонким слоем
напылялся титан. После напыления пластины подвергались полировке, в
результате толщина слоя металла не превышала 50 нм; диаметр обкладки
электрода составлял 8 мм. Столь тонкий слой металла, обладающего к тому
же высоким удельным электрическим сопротивлением, имел очень большое
сопротивление. В результате ток, наводимый в пластинах внешним полем, был
очень мал, и даже при максимальных амплитудах поля ие обнаруживалось
какого-либо значительного выталкивания пластин конденсатора из рабочей
полости соленоида. Пластины приклеивались к образцу эпоксидным компаундом
и размещались вдоль или поперек поля в зависи-
136
С
мости от того, какая компонента магнитострикции измерялась (см. рис.
4.28).
Измерительная ячейка была компактна и механически развязана от соленоида
и остальной части установки, поэтому расстояние между обкладками
конденсатора изменялось только вследствие деформации образца. Емкостный
мост работал на частоте 190 кГц, причем напряжение разбаланса проходило
через пассивный фильтр (интегрирующую jRC-цепь), а затем поступало на
синхронный детектор и РОП с АЦП большого разрешения (16 бит) с
минимальным временным шагом 1 мкс. Информация с ОЗУ передавалась на ЭВМ,
