Устройство для измерения магнитных параметров образцов разомкнутой формы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и)3002994 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.11.81 (21) 3361626/18-21 с присоединением заявки ¹â€”

Р )М g+ з

C 01 R 33/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 070383. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания (531УДК 621 ° 317..44(088.8) 7

A.ß. Чернокоз, Ю.A. Молчанов, С.А. Сбитнев, Е.Б. Седова и В.К. Габданк (72) Авторы изобретения

Владимирский политехнический институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ОБРАЗЦОВ РАЗОМКНУТОЙ ФОРМЫ

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для контроля магнитных свойств образцов разомкнутой формы.

Известно устройство, содержащее магнитопровод и исследуемый образец, на которые навиты соответственно компенсационная и намагничивающая обмотки, подключенные к источнику питания, потенциалометр, полюса которого соприкасаются с образцом вблизи его, концов, в зазоре потенциалометра находится преобразователь Холла, соединенный с милливольтметром, служащим для указания момента компенсации, когда разность магнитных потенциалов на концах образца равна нулю. Напряженность магнитного поля определяется по значению тока намагничивания E 1 3 °

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения напряженности магнитного поля, приводящая к большой погрешности при определении магнитных параметров образца, Известно устройство для контроля магнитных свойств сердечников разомкнутой формы, содержащее магнитопровод, потенциалометр, источник тока ! фаэовращатель, делитель напряжения, усилитель тока и обмотки: намагничивающую, компенсационную и измеритель5 ную. Принцип действия прибора основан на компенсации магнитного потока в ферромагнитном сердечнике потенциалометра, обусловленного магнитным напряжением на контролируемом участ10 ке образца j2).

Недостатком данного устройстьа является низкая точность измерения, вызванная наличием зазора между образцом и магнитопроводом.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем исключения влияния зазора на измеряемуо величину.

Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитных параметров образцов разомкнутой формы, содержащее магнитопровод, замыкающий магнитную цепь, источник тока, делитель напряжения, соединенный через фазовращатель с обмоткой магнитопровода, намагничивающую обмотку, подклЮченную к источнику тока, и регистрирующий прибор, соединенный с индикаторной обмоткой потенциаломет ра, дополнительно введены электромаг"

30 нитный экран, расположенный между по

1002994 тенциалометром и магнитопроводом, ферромагнитные шунты, примыкающие к экрану со стороны магнитопровода, ключ, соединяющий источник тока и делитель напряжения, вторая индикаторная обмотка; охватывающая одновременно оба полюса потенциалометра, второй регистрирующий прибор, второй делитель напряжения и блок вычитания, .один вход которого соединен через второй делитель напряжения с первой индикаторной обмоткой потенциаломет ра, а другой вход - с второй индикаторной обмоткой, а его выход подключен к второму регистрирующему прибору.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства» на фиг. 2 — эквивалентная схема замещения магнит .ой цепи устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит магнитопровод 1 с обмоткой 2, фазовращатель 3, делители 4 и 5 напряжения, источник 6 тока, намагничивающую обмотку 7, потенциалометр 8, состоящий из ферромагнитного сердечника 9 с первой и второй индикаторными обмотками 10 и 11, блок 12 вычитания, регистрирующие приборы 13 и 14, электромагнитный экран 15 с ферромагнитными шунтами 16 и 17, ключ 18 и исследуемый образец 19.

Эквивалентная схема замещения включает магнитные сопротивления

20 и 21 между полюсом магнитопровода и экраном, регулируемые шунтами

16 и 17, магнитные сопротивления

22 и 23 между полюсами сердечника потенциалометра и экраном, магнитные сопротивления 24 и 25 между образцом и полюсами магнитопровода, магнитные сопротивления 26 и 27 между образцом и полюсами сердечника потенциалометра, комплексное магнитное сопротивление 28 сердечника потенциалометра,. комплексное маг,нитное сопротивление 29 образца, магнитодвижущая сила 30 Намагничи вающей обмотки 7, магнитодвижущая сила 31 компенсационной обмотки 2.

В результате расчета эквивалентЯ ная схема замещения устройства напряжения на первой индикаторной обмотке U можно представить в виде

Кч

Ц„=БФ=ИкБ„

50 -мэ +-мп м ч 3у — (2)

-

Устройство работает следующим образом.

Источником 6 тока устанавливают в намагничивающей обмотке 7 значение тока I, соответствующее заданной ве-. личине напряженности магнитного поля

Н в образце. где Б.1

Ф

1 н

1И

z„„,„где Ж - число витков обмотки»

3 - длина контролируемого участка образца между точками

kи 2.

Регулируя амплитуду тока в об мотке 2 делителем 4 напряжения й,фазу с помощью фазовращателя 3, мож- но добиться выполнения равенства

1 цl 1 ги ФОЕМО = 0 где Бм - магнитное напряжение между

1 точками "k" и "В" »

Фо - магнитный поток в образце»

Z g — магнитное сопротивление участка образца между точа 1 и @

При выполнении равенства (1) напряженность магнитного поля в сердечнике равна расчетной, задаваемой током в намагничивающей обмотке 7. Для индикации выполнения равенства (1) служит потенциалометр 8. Отсутствие потока регистрйруется прибором 13 по нулевому напряжению на первой

2Î индикаторной обмотке 10.

Однако в ферромагнитном сердечнике 9 потенциалометра кроме магнитного потока, обусловленного магнитным напряжением Ом„между точками "k" и

25 "2", существует магнитный поток рассеяния . Значение магнитного потока рассеяния зависит от размеров сердечника потенциалометра, образца магнитопровода и зазора, Изменяющийся поток рассеяния может в несколько раз превосходить поток, обусловленный падением магнитного напряжения на образце, особенно при измерении. параметров образцов с малым магнитным сопротивлением. Для ослабления потока рассеяния, замыкающегося через сердечник потенциалометра, используются электромагнитный экран

t15 и ферромагнитные шунты 16 и 17, разделяющие область расположения

4О магнитопровода и зазоров от области расположения контролируемого участка образца и потенциометра. чувствительность первой иа дикаторной обмотки» полный магнитный поток, сцепленный с витками обмот ки 10» коэфмз » м»+ мэ) фициент» безразмерные коэффициенты» эквивалентное магнитное сопротивление схемы относительно точек "с" и "d"»

1002994 (7) К1 = О при км2 R > км6 км1 = О (3)

Выполнение равенства (3) осуществляется изменением магнитных сопротивлений 20(К 1) и 21 (км2). Указанные сопротивления регулируются изменением зазоров между полюсами магнитоправода 1 и шунтами 16 и 17. Для контроля равенства (3) дополнительно исполь эуют вторую индикаторную обмотку 11, делитель 5 напряжения, блок 12 вычитания и регистрирующий прибор 14 °

Выражение для напряжения U на вто- рой индикаторной обмотке 1I можно .представить в виде

2(2 Ъ) к 2

К мэ2

30 что выходное напряжение первой индикаторной обмотки потенциалометра не зависит от зазоров между потенциалоУ К 82 — — —! 1 1 м1 8 (4) где S2 - чувствительность второй индикаторной обмотки 11:у

Ж2, Ф3 - магнитные потоки, протекающие по магнитным сопротивлениям 26 (йм1) и 27 (йн8), и пронизывающие витки обмотки 11у

К4, — безразмерный коэффициент

Z > — эквивалентное магнитное сопротивление разностному потоку ф2 — фЭ °

Напряжения U1 и. Ц с индикаторных обмоток 10 и 11 потенциалометра1

8 поступают на входы вычитающего бло-. ка 12.

Напряжение U3 íà его выходе будет" равно

Э 2 5 1 " 7мэ2

S K1

KfK2 1+ ц

Е М1 мэ1 -мп/ М. м9

40

Формула изобретения

Устройство для измерения магнитных параметров образцов разомкнутой форьы, содержащее магнитопровод, замыкающий магнитную цепь, источник тока, делитель напряжения, соединенный через фазовращатель с обмоткой магнитопровода, намагничивающую обмотку, подключенную к источнику тока, и регистрирующий прибор, соединенный с индикаторной обмоткой потенциалометра, о I л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены электромагнитный эк60 ран, расположенный между потенциало\ (5) S К

6 т -) Пм1

К Ц

S К

1 3

М1 + °

Мэ.f яд,, 65

R „и Йм2- магнитные сопротивления . Л) и 21;

R и В - магнитные сопротивления 22 и 23

Км5и Q6 магнитные сопротивления 24 и 25;

R „и и - магнитные сопротивления 26 и 27.

Из выражения (2) следует, что для индикации выполнения условия (<1 по напряжению U на первой индикаторной обмотке 10 необходимо, чтобы коэффициент К„ равнялся нулю где K5 - коэффициент деления второго делителя 5 напряжения., Коэффициент К5 выбирается таким образом, чтобы вторая составляющая выражения (5) равнялась нулю

При выключенном ключе 18, огда

F< = О, производят регулировку коэффициента К делителя напряжения до получения нулевого значения напряжения 0Э на выходе блока 12 вычитания.

5 Для контроля выполнения условия (6) используется второй регистрирующий прибор 14.

При достижении равенства (б) напряжение U на выходе блока 12

10 при включении ключа 18 будет равно

Данное выражение показывает, что по напряжению 0> можно контролировать выполнение равенства (3), т.е. равенство нулю коэффициента К1. Проведение дополнительных регулировок при последовательном достижении раэенств (6) и (3) позволяет достичь равенства (1) Ом1 О.

Таким образом, введение в устрой,ство электромагнитного экрана позво- 5 ляет снизить влияние потока рассеяния, обусловленного зазором, а использование ферромагнитных шунтов позволяет сбалансировать магнитную цепь преобразователя таким образом, метром, образцом, экраном и магнитопроводом, при этом вторая индикаторная обмотка, второй делитель напряжения и блок вычитания позволяют осуществить точную балансировку. Введение в устройство новых элементов позволяет на порядок повысить точ- . ность установки испытательного магнитного поля и соответственно повысить точность, измерения магнитных параметров образцов разомкнутой форЬИ ° метром и магнитопроводом, ферромаг,нитные шунты, примыкающие к экрану со стороны магнитопровода, ключ, соединяющий источник тока и делитель напряжения, вторая индикаторная обt

1002994 мотка, охватывающая одновременно оба полюса потенциалометра, второй регистрирующий прибор, второй делитель напряжения и блок вычитания, один ,вход которого соединен череэ второй делиТель напряжения с первой индикаторной обмоткой потенциалометра, другой вход — с второй индикаторной обмоткой, а его выход подключен к второму регистрирующему прибору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ПИР 9 87525, кл. G 01 R 33/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М &83820, кл. G 01 R 33/12,05.02.80.

1002994

Фиг 1

Составитель A. Ковалев

Редактор Л. Гратилло Техред Е.Харитончик Корректор О. Билак

Подписное

Закаэ 1543/28 Тираж 708

BHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4