Устройство для измерения магнитных характеристик замкнутых образцов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАМКНУТЫХ ОБРАЗЦОВ,содержащее намагничивающую обмотку,нанесенную на полый тороидальный каркас, и измерительную обмотку, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, измерительная обмотка нанесена на дополнительный полый тороидальный каркас, размещенный соосно внутри каркаса намагничивающей обмотки,при этом оба каркаса выполнены незамкнутыми с величиной зазора между торцами не более 0,3 внутреннего диаметра намагничивающей обмотки и зафиксированы один относительно другого с помощью монтажных пластин, установленных на торцах каркасов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(50 С 01 R 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITMA (21) 3588092/24-21 (22) 05.05.83 (4б) 23.05.85. Бюл. 11 19 (72) Б.К.Пономарев и А.П.Жуков (7l) Институт физики твердого тела

АН СССР (53) 621.317.44 (088.8) (56) 1,Авторское свидетельство СССР

У 52853, кл.С 01 R 33/12,1938.

2.Авторское свидетельство СССР

У 322739, кл.С 01 R 33/12,1969. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МАГНИТНЪ|Х ХАРАКТЕРИСТИК ЗАИКНУТЪ|Х

ОБРАЗЦОВ, содержащее намагннчивающую обмотку, нанесенную на полый торо,, Я0„„1157489 идальный каркас,и измерительную обмотку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, измерительная обмотка нанесена на дополнительный полый тороидальный каркас, размещенный соосно внутри каркаса намагничивающей обмотки,при этом оба каркаса выполнены незамкнутыми с величиной зазора между торцами не более 0,3 внутреннего диаметра намагничивающей обмотки и зафиксированы один относительно другого с помбщью монтажных пластин, установленных на торцах каркасов.

1157489

Изобретение относится к области магнитных измерений и может найти применение в научных исследованиях и в промышленности для определения магнитных характеристик ленточных или про" волочных образцов преимущественно из магнитомягкого материала.

Известно устройство для испытания образцов, в котором образец представляет собой тороидальный ферромагнит- 10 ный сердечник с наматываемыми на него намагничивающей и измерительной обмотками(1 !, Недостатком такого устройства является невысокая относительная(!5 точность измерений за счет того, что необходимо проводить смену обмоток при каждом новом измерении.

Кроме того, необходимость изготовления обмоток для каждого образ- 20 ца приводит к повышенной трудоемкости измерений.

Наиболее близким к изобретению

rro своей технической сущности является устройство для измерения магнит-25 ных характеристик замкнутых образцов, содержащее намагничивающую обмотку, нанесенную на полый тороидальный каркас, и измерительную обмотку. Для того, чтобы сделать воз- 30 можным установление образца внутрь каркаса с обмотками, каркасы обмоток и сами обмотки выполнены разъемными (каждый виток обмотки имеет два разъемных контакта) 323.

Однако данному известному устройству свойственна невысокая чувствительность,которая при прочих равных условиях пропорциональна числу витков измерительной обмотки (уве- 40 личение числа витков связано с резким усложнением конструкции, так как необходимо значительное увеличение количества разъемных контактов, и соответственно технологии изготовления устройства) ; невысокая надежность, так как чем больше число витков, тем больше вероятность отказа контактов и одном из витков, невысокая производительность труда 50 при измерениях, так как для испытания каждого нового образца нужно производить разборку и сборку устройства и большая трудоемкость изготовления, в особенности когда для обеспе- 55 чения высокой чувствительности требуется изготовить измерительную обмотку с большим числом витков.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитных характеристик замкнутых образцов, содержащем намагничивающую обмотку, нанесенную на полый тороидальный каркас, и измерительную обмотку, измерительная обмотка нанесена на дополнительный тороидальный каркас, раэмещенньп» соосно внутри каркаса намагничивающей обмотки, при этом оба каркаса выполнены незамкнутыми с величиной эаэора между торцами не более 0,3 внутреннего диаметра намагничивающей обмотки и зафиксированы один относительно другого с помощью монтажных пластин, установленных на торцах каркасов.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг,2— сечение по А-А на фиг.1.

Устройство для измерения магнитных характеристик замкнутых образцов содержит намагничивающую 1 и измерительную 2 обмотки, при этом измерительная обмотка 2 нанесена на полый тороидальный каркас 3, . размещенный соосно внутри каркаса 4 намагничивающей обмотки 1.

Оба каркаса выполнены незамкнутыми с величиной зазора между торцами, достаточной для установки разомкнутого образца 5 .внутрь каркаса 3 измерительной обмотки 2, но не более 0,3 внутреннего диаметра намагничивающей обмотки 1. При этом каркасы 3 и 4 зафиксированы один относительно другого с помощью монтажных пластин 6 и 7, установленных на торцах каркасов 3 и 4.

В качестве материала для изготовления каркасов 3 и 4 могут быть использованы нержавеющая сталь, текстолит, эбонит. Обмотки и 2 намотаны обычным медным проводом (например, ПЭВ-2 ), при этом для намотки измерительной обмотки используется провод диаметром около 0,1 мм, а для намагничивающей обмотки 2 — диаметром около

0 5 мм. Концы каркаса 3 измерительной обмотки 2 снабжены монтажными пластинами 6, а концы каркаса 4 намагничивающей обмотки 1 — монтажными пластинами 7. Монтажные пластины б и 7 на концах каркасов служат для Фиксации каркасов с обмотками один относительно другого и обес- печения электромонтажа. Материалом для изготовления монтажных пластин может служить текстолит или эбонит.

Максимальный размер зазора равный 0,3 внутреннего диаметра d намагничивающей обмотки 1, выбирается нз условий однородности поля в зазоре. При C = 0,3 1 напряжен- 1О ность магнитного поля в центре зазора отличается от напряженности магнитного поля у концов кама ничнвающей обмотки 1 на 2 . Согласно

ГОСТУ 18334-73 такая погрешность в определении поля вполне приемлема. При 1 > 0,3 d неоднородность поля в зазоре может привести к появлению дополнительной погрешности в измерениях. 20

Образец 5 в виде тонкой ленты или проволоки вводится через зазор внутрь каркаса 3 измерительной обмотки 2. Концы образца 5 после помещения его внутрь каркаса 3 нзмери- д тельной обмотки 2 склеиваются. Образец 5 испытывается в замкнутом положении для устранения размагничивающего эффекта формы. Это важно при исследовании материалов с больши-.

30 ми значениями магнитной восприимчивости. При больших значениях восприимчивости даже небольшой размагничивающий фактор может сильно исказить результаты. Измеряемое и истинное значения восприимчивости связаны между собой соотношением

Х яхт иэм Z+ у ист где М вЂ” размагничивающий фактор ь

Х и Х„„ - измеряемая и истинная восприимчивости.

Иэ соотношения (1)видно, что при достаточно больших значениях восприимчивости,,например Х„,"- 10 становятся неприемлемыми даже образцы с размагничивающим фактором

-з м = 10, так как прн . этом измеряе1

Ю мая вослри чость Х)„,„вде меньше истинной восприимчивости Х„„.Дпя того чтобы уменьшить эту ошибку до 103, необходимо иметь М 10, что соответствует образцу в форме зллипсоида с отношением полуосей примерз но IO ., Это означает, что при толщнйе образца 1 мм его Длина должна

1 з ))5?489 4 составлять 1 м, а длина соленоида, создающего магнитное поле для этих измерений, должна быть в несколько раз больше. Если восприимчивость

Ф

К„,т= 10 и требуемая точность в

Формуле ()) не 10 а например, 3, то размеры образца и соленоида становятся неприемлемо большими.

Измерения в тороиде устраняют этот источник погрешности, так как для образцов 5 в форме кольца при намагничивании их вдоль окружности кольца размагничивающий фактор точно равен нулю.

Переменный ток подается на намагничивающую обмотку 1 и создает переменное намагничивающее поле. В образце 5,вставленном через зазор внутрь каркаса 3 измерительной обмотки 2, возникает переменная намагниченность. На измерительной обмотке 2 появляется электрическое напряжение, пропорциональное произ водной по времени от намагниченности образца 5. Напряжение, возникающее на измерительной обмотке 2, интегрируется и затем измеряется.

Предложенное устройство по сравнению с известным снижает трудоеи. кость измерений и повышает их производительность. Смена образца и замер его характеристик в предложенном устройстве занимает 5-10 мин. ° в известных устрЬйствах эти операции занимают время, в 2-3 pasa большее.

Повышается надежность устройства в работе, так как отпадает необходимость разъемных контактов. Разъемные контакты всегда обладают меньшей

Ф (М)

40 надежностью так как для смены обэ разца необходимо произвести разборку устройства, при этом контакты могут быть деформированы, окислены и т.д. Это при последующей сборке приводит к потере контакта. Невысокая надежность разъемных контактов приводит также к тому, что их число всегда невелико, следовательно, невелико и число витков измерительной и

50 намагничнвающей обмоток. Это приводит к тому, что напряженность магнитного поля также невелика так

Э ю как напряженность магнитного поля 8 для тороида определяется по формуле

$5

Н = 04ТиТ э э

Ъ где I - сила тока в цепи намагничи- > вающей обмотки; - число витков камагничивающей обмотки на 1 см.

1!574889

Таким образом, применение. разъемных контактов приводит к ограничению интервала магнитных полей, в которых производится испытание, Ограничение числа витков иэмери- 5 тельной обмотки ведет к уменьшению величины сигнала, снимаемого с этой обмотки, т.е. к снижению чувствительности.

Число витков измерительной инамагничивающей обмоток в предложенном устройстве порядка 2000 (в устройствах с разъемными каркасами обычно не больше 100 1. Величина сигнала, возникающего в витках измерительной 1 катушки где Ф вЂ” магнитный поток; — число витков на единицу длины катушки.

Таким образом, при указанных параметрах сигнал с измерительной катушки в предложенном устройстве в 20 раз больше, что позволяет либо повысить чувствительность в 20 раз, либо соответственно снизить требования к тракту усиления сигнала, либо уменьшить в 20 раз массу исследуемого образца.

Предложенное устройство по сравнению с известным позволяет снизить трудоемкость измерений в 2-3 раза т.е. повысить производительность измерений, на порядок повысить чувствительность измерений,При этом повышается падежностьустройства в работе.

1157489

Фиг.2

Составитель М. Клыкова

Редактор О ..Головач Техред Ж. Кастелевич Корректор Е Сирохман

Заказ 3364/45 Тираж 748 Подписное

5НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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