Способ измерения магнитных характеристик ферромагнитных образцов
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЬЙ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ ОБРАЗЦОВ путем перемагничивания в переменном поле, компенсирования сигнала от потока индукции перемагничивающего поля в измерительной обмотке ;и определения магнитных параметров по осциллографическому изображению зависимости магнитного потока о6раз ца от поля в образце, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения магнитных характеристик , модулируют перемагничи- . ваювдее поле по амплитуде, минимальное значение которой должно
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (Н) 3СЮ 6 01 Н 33 4
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
lIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ .
ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3373481/18-21 (22) 28.12 ° 81 (46) 07.09.83. Бюл. 9 33 (72) A.Ô. Рейдерман (71) Институт фиэики металлов уральского научного центра AH СССР (53) 621 ° 317.44(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР:
9 360626t кл. G R 33/00, 1972.
2. IEEE. Trans. of Magnetiñ, V 14g 1978, Р 4, р,154, (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИ1НЫХ
XAPAKTEPHCTHK ФЕРРОИАРНИТНЫХ ОБРАЗ-;.
ЦОВ путем перемагничивания в пере» менном поле, компенсирования сигна- ла от потока индукции.перемагничивающего поля в измерительной обмотке;и определения магнитных параметровйо осциллографическому изображению зависимости магнитного потока образца от поля в образце, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения магнитных характеристик, модулируют перемагничи- . вающее поле по амплитуде, минимальное значение которой должно быть не менее поля вершины предельного цикла, умножают сигнал напряжения, пропорциональный напряженности поля в образце, на сигнал напряжения, пропорциональный намагниченности образца, выделяют огибающую полученного сиГнала, настраивают компенсацию до получения минимального значения амплитуды второй гармоники оги-у
Ф бающей, а о потоке насыщения образца судят по амплитуде первой гармоники огибающей.
1040437
Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано при определении магнитных характеристик ленточных и проволочных носителей записи.
Известен способ измерения магнитного потока пленки, сущность которого состоит в том, что образец размещают в индукционной измерительной катушке, помещаемой в постоянное магнитное поле, затем удаляют образец иэ катушки и по величине индуктируемого в катушке импульса напряжения судят об исследуемом параметре (1 .
Известный способ не позволяет производить нераэрушающее измерение характеристик магнитных лент и микропроволок, а также характеризуется низкой производительностью измерений магнитных характеристик.
Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения магнитных характеристик образцов магнитных лент при перемагничивании в квазистатическом переменном поле,I заключающийся в том, что измерительную индукционную катушку помещают в переменное магнитное поле, компенсируют напряжение иа измерительной катушке, обусловленное изменением по- ° тока индукции намагничивающего поля в измерительной катушке, с помощью компенсационной. катушки. Затем помещают испытуемый .образец в измерительную катушку, интегрируют сигнал на ряжения, индуктируемый на последо вательно включенных измерительной и компенсирующей катушках и по осцил« лографическому изображению зависимости проинтегрированного сигнала, пропорционального потоку в образце, судят об исследуемых параметрах (2).
Недостатком способа является необходимость компенсировать сигнал от потока индукции намагничивающего поля при отсутствии образца в изме.рительной катушке. При длительных измерениях, в частности при определении характеристик локальных участков протяженных образцов, иэ-за температурной чувствительности компенса ции происходит ее расстройка. Это приводит к снижению точности измерений магнитных характеристик, в особенности потока насыщения.
Цель изобретения — повышение точности измерения магнитных характеристик при неразрушающем контроле протяженных образцов.
Указанная цель достигается тем, что согласно способу измерения магнитных характеристик ферромагнитных образцов путем перемагничивания в переменном поле, компенсирования сигнала от потока индукции перемагничивающего поля в измерительнОй обмотке и определения магнитных параметров по осциллографическому изображению зависимости Магнитного потока образца от поля в образце, модулируют перемагничивающее поле по амплитуде, минимальное значение которой должно быть не менее поля вершины предельного цикла, умножают сигнал напряжения, пропорциональный напряженности поля в образце, на l0 сигнал напряжения, пропорциональный намагниченности образца., выделяют огибающую полученного сигнала, настраивают компенсацию до получения минимального значения амплитуды вто 5 рой гармоники огибающей, а о потоке насыщения образца судят по амплитуде первой гармоники огибающей. о
На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 а,б — соответственно зависимости намагниченности образца от поля в образце и произведения намагнИченности образца на поле в образце от поля в образце при перемагничивании..
Устройство, реализующее способ, состоит из последовательно соединенных генератора 1 тока, намагничивающей обмотки 2 образца 3, измерительного резистора 4, последовательновстречно включенных измерительной 5 .и компенсирующей 6 обмоток, подключенных к входу интегратора 7, умножителя 8, входы которого подключены к выходу интегратора и измерительному
35 резистору, а выход — к выходу амплитудного детектора 9. Выход амплитудного детектора соединен с входом первого 10 и второго 11 фильтров, выходы которых через переключатель 12
4Q соединены с вольтметром 13. Выход интегратора и измерительный резистор подключены также соответственно к входам вертикального и горизонтального отклонения осциллографа 14.
Способ реализуется следующим образом.
От генератора 1 тока в намагничивающую обмотку 2 поступает перемен-, ный ток, амплитуда которого изменяется по гармоническому закону, так что зависимость напряженности поля от времени выражается формулой
Н{t) = H (1 Ю сов ЯЦ сОЭ СЛ,, (g )
55 где Н - среднее значение амплитуды перемагничивающего поля;
m — коэффициент модуляции;
Я. — частота модулирующего поля;
4) - частота перемагничивающего
60 поля.
При этом минимальное значение амплитуды перемагничивающего поля..устанавливают большим или равным полю вершины предельного цикла Н я (фиг.2).
65 Магнитное состояние образца 3 иэме1040437
10 няется в соответствии с предельным квазистатическим циклом гистерезиса (фиг.2а). Напряжение с последовательно включенных измерительной 5 и . компенсирующей б обмоток подают на вход интегратора 7. При наличии нескомпенсированного остатка сигнала от потока индукции намагничивающего поля в измерительной обмотке напряжение на выходе интегратора опреде- ляется в соответствии с соотношением
04 ()=.53(Ц 4 NH H) (2) где U4(t) - напряжение на выходе интегратора; 15
I(t) - намагниченность образца)
Н() — напряженность переменно го поля в обраэце1
$ -. площадь сечения образца;
Н вЂ” постоянный коэффициент, характеризующий степень. раскомпенсации.
Напряжение на выходе умножителя 8, осуществляющего перемножение сигналов с выхода интегратора и измерительного резистора 4, равно
I ()уЮ=К(63@Н® )(Н (Ц1 i (3). где К вЂ” постоянная.
Экспериментально устанавливают, что зависимость намагниченности от .поля в области эа вершиной предельного цикла подчиняется закону
J ° 3 (1-ц-) (4) где хз " намагниченность насыщения; Ç5 а - некоторая постоянная.
С учетом последнего выражения напряжение на выходе умножителя в ин-„ ,тервалы времени, соответствующие значениям поля большим нз, равно: 40 и Щ=К Ь ЭДНз(1 Ncosó Ì ÇÌ + у МНУ(44 асов М) jcos v<. (5) С учетом того, что 4)» Q, мгновенные значения огибающей напряжения UIj(2). определяются подстановкой costa t = l в последнее выражение, таким образом, на выходе амплитудного детекто-! ра 9 выделяется напряжение огибающей, в виде (фиг. 2 б) амплитуд напряжений на выходах фильтров 10.и 11, настроенных на частоты .51 и 2Я, соответственно равны:
При настройке компенсации по показаниям вольтметра 13 до исчезновения напряжения U<.<(N=O) напряжение измеряемое вольтметром 13 при соответствующем положении переключателя 12, пропорционально потоку насыщения, а изображение на осциллографе 14 соответствует истинной гистерезисной кривой материала и позволяет определить другие требуемые параметры предельного цикла.
Предлагаемый способ в отличие от прототипа позволяет производить настройку компенсации в присутствии образца, что существенно повышает точность определения характеристик образцов, соботвенный магнитный поток которых составляет единицы процентов от потока индукции намагничивающего поля в измерительной обмотке.
ВНИИПИ Заказ 6924/50
Тираж 710 Подписное филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул. Проектная,4
