Устройство для измерения динамических магнитных характеристик

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, содержащее источник намагничивающего тока, включенный последовательно с измерителем тока и намагничивающей обмоткой преобразователя, последовательно соединенные измерительную катушку, преобразователь среднего значения и индикатсчэ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерения, в него дополнительно введены вторая измерительная катушка, объединенная в общий блок с первой измерительной катушкой с возможностью изменения расстояния между НИКИ и подключенная к входу второго введенного преобразователя среднего значения, вычитающее устройство, входы которого связаны с выходами . первого и второго преобразователей среднего значения, регистрирующее устройство, сигнальные входы которого подсоединены соответственно к клсодсьм первого преобразователя среднего значения и вычитающего устройства, устройство управления , один выход которого подключен к управляющему входу регистрирующе- S го устройства, а другой выход механи (Л чески связан с блоком измерительных катушек, и второй индикатор, подключенный к выходу вычитающего устройства . 2... Устройство поп. 1, отли- 2 чающееся тем,что намагничивгиощая обмотка преобразователя выполнена с изменяющимся числом витков на единицу ее длины. со :о со со 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (I9> (ll) SU

3{Я) G 01 R 33 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3571687/18-21 (22) 31.03.83 (46) 23.05 ° 84. Бюл. Ю 19 (72) С.О.Степанов, Б.Б.Винокуров и Н.Н.Шекирюк (71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова (53) 621,317.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 915029, кл. G 01 R 33/12, 1982, 2. Кифер И.И. Испытание ферромагнитных материалов. И., Энергия, 1969. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ДИНАМИЧЕСКИХ МАГНИТНЬИ ХАРАКТЕРИСТИК t содержащее источник намагничивающего тока, включенный последовательно с измерителем тока и намагничивающей обмоткой преобразователя, последовательно соединенные измерительную катушку, преобразователь среднего значения и индикатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерения, в

Ф Х него дополнительно введены вторая из- мерительная катушка, объединенная в общий блок с первой измерительной катушкой с возможностью изменения расстояния между ниьи и подключенная к входу второго введенного преобразователя среднего значения, вычитающее устройство, входы которого связаны с выходами .первого и второго преобразователей среднего значения, регистрирующее устройство, сигнальные входы которого подсоединены соответственно к выходам Оервого преобразователя среднего значения и вычитающего устройства, устройство управления, один выход которого подключен к уцравляющему входу регистрирующе- Е

ro устройства, а другой выход механически связан с блоком измерительных катушек, и второй индикатор, подключенный к выходу вычитающего устройства.

2,. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем,что намагничиваю. щая обмотка преобразователя выполнена с изменяющимся числом витков на единицу ее длины.

1093998

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения магнитных характеристик ферромагнетиков, а также для неразрушающих испытаний материалов и изделий в производственных условиях, Известно устройство для определения динамической кривой намагничивания ферромагнитных материалов, содержащее источник амплитудно-модулированных колебаний, состоящий иэ пос- 0 ледовательно соединенных генератора высокой частоты, формирователя импульсов, делителя частоты, генератора пилообразного напряжения и балансноГо модулятора, намагничивающую обмот-15 ку с последовательно включенным образцовым резистсфом, измерительную обмотку, интегратор, формирователь строб-импульсов, два стробоскопичес-, кие преобразОвателя и индикатор flj .

Недостатками данного устройства являются трудоемкость и низкая производительность получения кривой дифференциальной магнитной проницаемости Э = f (Í ), что связано с необходи25 мостью графйческого дифференцирования динамической кривой намагничивания.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения динамических магнитных характеристик, содержащее источник намагничивающего тока, включенный последовательно с намагничивающей обмоткой преобразователя и оизмерителем тока, последовательно соединенные измерительную обмотку преобразователя, преобразователь средних значений и индикатор (2) .

Недостатком известного устройства является большая трудоемкость операций при получении таких характерис- 40 тик как динамическая кривая намагничивания Вщ = f(H ) и кривая дефференциальной магнитной проницаемости

{)ц = f(H ), так как эти зависимости определяются по точкам, что суще-45

Ф

° в ее ственно снижает производительность измерений.

Цель изобретения — повышение производительности измерения динамических магнитных характеристик.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник намагничивающего тока, включенный последовательно с измерителем тока и намагничивающей обмоткой преобразова-55 теля, последовательно соединенные измерительную катушку, преобразователь среднего значения и индикатор, дополнительно введены вторая измерительная катушка, объединенная в общий 60 блок с первой измерительной катушкой с воэможностью изменения расстояния между ними и подключенная к входу второго введенного преобразователя среднего значения, вычитающее устрой-65 ство, входы которого связаны с выхо- . дами первого и второго преобразователей среднего значения, регистрирующее устройство, сигнальные входы которого подсоединены соответственно к выходам: nepaoro преобразователя среднего значения и вычитающего устройства, устройство управления, один выход: которого подключен к управляющему входу регистрирующего устройства, а другой выход механически связан с блоком измерительных катушек, и второй индикатор, подключенный к выходу вычитающего устройства.

При этом намагничивающая обмотка преобразователя выполнена с изменяющимся числом витков на единицу ее длины.

На фиг, 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - конструкция преобразователя и распределение поля по его длине.

Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 намагничивающего тока, измеритель 2 тока и намагничивающую обмотку 3 преобразователя, находящуюся в электромагнитном взаимодействии с испытуемым образцом

4, блок 5 измерительных катушек 6 и

7, механически связанных между собой с возможностью регулировки расстояния между ними и подключенных соответственно к преобразователям 8 и 9 среднего значения, выходы которых,связаны с входами вычитающего устройства 10. Выходи первого преобразователя 8 среднего значения и вычитающего устройства 10 подсоединены к сигнальным входам регистрирующего устройства 11, управляющий вход которого соединен с выходом устройства 12 управления, второй выход которого механически связан с блоком 5 измерительных катушек. Устройство содержит также первый 13 и второй 14 индикаторы, подключенные соответственно к выходам первого преобразователя 8 среднего значения и вычитающего устройства 10.

Устройство работает следующим образом.

Переменный ток от источника 1. намагничивающего тока, протекая по намагничивающей обмотке 3, благодаря ее конструкции создает неоднородное магнитное поле с постоянным градиентом амплитудного значения напряженности по ее длине. Намагничивающая обмотка может быть выполнена, например, в виде соленоида с нарастающим числом витков на единицу его длины, причем закон нарастания выбран таким, что обеспечивается постоянная скорость увеличения амплитудного значения напряженности магнитного поля по всей длине намагничивающей обмотки 3 (фиг, 2), т.е, градиент постоянен:

grad„H const.

1093998

Величина градиента амПлитудного значения напряженности задается амплитудой тока .в намагничивающей об» мотке и определяется по измерителю 2 тока.

Магнитное состояние испытуемого образца 4, помещенного в такое поле, определяется тем, что разные его участки вдоль направления находятся под действием различных максимальных значений напряженностей магнитного поля. Для сечений А и Б (фиг. 2) соответ ст вуют напр яжен ности Н > < и Н

m э а для индукций ВП1g и В э.

Из определения дифференциальной магнитной проницаемости известно, что 15

dB - Pg»dH тогда справедливы соотношения

20 или

grad В = pg grad„H.

Для скорости нарастания амплитуд; ного значения индукции в любом участке ферромагнетика имеем угад„В,„-- р угад„Н,„

Поскольку grad„H < const дгай1 Вд пропорционален . Ь . Учитывая, что

grad В ъ В дх 35 то при д к const дифференциальная магнитная проницаемость пропорциональна приращению индукции .

Следовательно, для определения 40 дифференциальной магнитной проницаемости достаточно определить приращение индукции на фиксированном расстоянии дх вдоль оси намагничивания ферромагнитного образца.

Измерение амплитудного значения индукции В и ее приращения д Вщ осуществляется с помощью блока 5 измерительны% катушек, состоящего из двух идентичных катушек б и 7, находящихся в электромагнитном взаимодействии с ферромагнитным образцом 4 и отстоящих одна от другой на фиксированном расстоянии ЬХ . В блоке предусмотрена возможность регулировки величины их межосевого расстояния 55 дХ, которое устанавливается перед началом измерения. ЭДС измерительных катушек б и 7, характеризующие магнитные состояния соответствующих сечений A и Б ферромагнитного образ- 60 ца 4, преобразуются преобразователями 8 и 9 средних значений в напряжения, которые пропорциональны максимальным значениям индукции Вщ и В „ в указанных сечениях 65

Vpy,. p = 4 ЙХЯВ,„„

Vcp Б — 4 ЙЫЯВ в где V и Ч э - напряжения на выхо де преобразователей 8 и 9 среднего значения;

- частота питающего ток.эу

N - число витков измерительных катушек;

$ - сечение катушки;

В щ д и  — амплитудное з начение индукций в сечениях А-и Б испытуемого образца.

Величина дХ выбирается перед началом измерений такой, чтобй выполнялись два условия: с целью повышения точности измерения желательно, чтобы дН„,-» О, а это выполняется при д Х- О, при этом уменьшение дХ ограничено порогом чувствительности измерительной схем.

Блок 5 измерительных катушек механически связан с устройством 12 управления, которое обеспечивает син хронное перемещение блока совместно с испытуеьим образцом в направлении изменения магнитного поля и перемещение носителя информации регистрирующего устройства ll; например диаграммной бумаги. По мере продвижения блока 5 измерительных катушек совместно с образцом 4 на носителе информации регистрирующего устройства записываются динамическая кривая намагничивания ферромагнитного образца

Вщ f (Н„,) и кривая дифференциальной магнитной проницаемости р = f (H ) .

С помощью индикаторов 13 и 14 можно производить отсчет значений В„„и) ( при заданных значениях Н,„.

В качестве базового объекта для сравнения может быть выбран феррометр Ф5063, предназначенный для определения динамических магнитных характеристик. Построение динамической кривой намагничивания В,„ f(H ) в этом приборе производится по точкам, которые получают измерением ЭДС в измерительной обмотке при увеличении тока в намагничивающей цепи. Особен- . но трудоемким оказывается процесс получения кривой дифференциальной магнитной проницаемости р = f(H ), которая находится путем графического дифференцирования динамической кривой намагничивания. Это связано с наличием большого числа вычислительных операций.

При практическом применении феррометра Ф5063 для опредеЛения динамических магнитных характеристик В,„ = (Н,„) и )id f (Í ) на их определение

1ОЭ399Е

Составитель В.Шульгин

Редактор И,Николайчук Техред Т.Маточка Корректор A.Tÿñêo

Заказ 3418/37 Тираж 7 11 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 тратится в среднем соответственно

5-8 и 10-15 минут, Большая трудоемкость операций при получении динамических магнитных характеристик делает этот прибор практически непригодным,при массовом испытании и аттестации качества продуктции в условиях производства.

Таким образом, основное преимущество предлагаемого устройства заключается в существенном повышении цроизводительности измерений, так как на их получение тратится не более 1 мин, а сами характеристики могут быть получены по желанию независимо одна от другой или одновременно.