Устройство для измерения магнитострикции в импульсных и переменных магнитных полях

 

Изобретение относится к области техники измерений магнитострикционных свойств антиферрои ферромагнитных образцов. Устройство для измерения магнитострикции в импульсных и переменных магнитных полях содержит источник 11 импульсного магнитного поля, пьезозлектрический датчик (ПЭД) 1, выполненный накладным в виде XY- среза монокристалла кварца, электрометрический каскад 8 в виде пентода 13, двух конденсаторов, резистора, генератора тока и инвертирующего пов- 3 торителя 12, осциллограф, дополнительный зкран, размещенный соосно с зкранированным кабелем, соединяющим ПЭД 1 с электрометрическим каскадом 8. Устройство имеет повьшеннуто точность измерения. 3 ил. (/) С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (111 (su 4 С 01 R 33/12

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4008619/24-21 . (22) 20.01.86 (46) 07. 10. 88. Бюп. Р 37 (71) Свердловский горный институт им. -В.В.Вахрушева (72) Ю.И.Клечин, P.Ç.Левитин

В.Н.Милов, А.С.Москвин, 10.Ф.Попов и В.А.Семенов (53) 621.317.411 (088.8) (56) Йономарев Ь .К., Левитин Д.З.

Измерение магнитострикции в сильных импульсных магнитных полях. — ПТЭ, 1966, N 3, с. 188-190.

Чегерников В.И.Магнитные измере.ния. M.: МГУ, 1969, с. 157-159, : 176-178. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИИ В ИМПУЛЬСНЫХ И ПЕРЕМЕННЫХ

МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ (57) Изобретение относится к области техники измерений магнитострикционных свойств антиферро- и ферромагнит: ных образцов. Устройство для измерения магнитострикции в импульсных и переменных магнитных полях содержит источник 11 импульсного магнитного поля, пьезоэлектрический датчик (ПЭД)

1, выполненный накладным в виде XYсреза монокристалла кварца, электрометрический каскад 8 в ниде пентода 13, двух конденсаторов, резистора, генератора тока и инвертирующего повторителя 12, осциллограф, дополнительный экран, размещенный соосно с экранированным кабелем, соединяющим

ПЭД 1 с электрометрическим каскадом 8. Устройство имеет повышенную точность измерения. 3 ил.

1429068

Изобретение относится к технике измерений магнитострикционных свойств ерро-, антиферро- и ферромагнитных образцов и может быть использовано

ls научных исследованиях, а также для контроля магнитострикционных характеристик электротехнических сплавов в металлургической и электрорадиотех:нической промышленности. 10

Цель изобретения — повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 изображено предложенное стройство, общий вид, на фиг.2 — ва- 15 иант крепления образца к держателю, на фиг.3 — электрическая схема устройства.

На фиг.1-3 приняты следующие обо,значения: 1 — кварцевый датчик, 2— сследуемый образец, 3 — гибкие пододящие провода, прйсоединенные к еталлизированным поверхностям варца, 4 — держатель образца, 5— онкостенная трубка из нержавеющей емагнитной стали, на которой крется держатель образца, 6 — дополни гельный экран из стальной тонкостенной трубки малого диаметра, 7 — жест1 ,кий коаксиальный кабель, соЕтояй йй

;из тонкой вольфрамовой нити, 8 - элек. трометрический каскад, 9 — пружинные контакты, 10 — осциллограф, 11 — источник импульсного магнитного поля.

Кварцевый датчик 1 приклеивается к поверхности требуемой грани образ- 35 ца 2 клеем БФ-2 с последующей выдержкой при 120 С не менее двух часов. Другой гранью образец 2 крепится к держателю 4. Пхпоскость держателя 4, к которой прикрепляется образец 2, 40 может быть ориентирована под любым углом к направлению поля, что дает возможность использовать образцы с естественной огранкой. При креплении образца 2 к держателю 4 гибкие . 45 подводящие провода 3 присоединяются к металлизированным поверхностям кварца 1 с помощью электропроводящей клеевой пасты. Дополнительный экран

6 используется для уменьшения суммар- 50 ной емкости системы. Четыре пружинных контакта 9 служат "датчиками положения" держателя внутри проточного ге- лиевого криостата при измерениях маг" нитострикции при низких температурах. 55 !

Расчет разности потенциалов на обкладках тонкой пластинки кварца при

-т ее растяжении на E %, = 10 и толщине кварца Ь 10-< м показывает, что V = 40 мВ и не зависит от площади этой пластинки. Реализовать теоретическую чувствительность измерения напряжений до 10 практически невозможно, так как мы всегда вынуждены измерять напряжение V не на изолированной кварцевой пластинке, а на подключенной к прибору проводящими проводами с паразитнои емкостью

С„, т.е. на параллельно включенных конденсаторах С „ и С„: так как С„ 1 пФ, С„- 10 пФ.

Реально измеряемый сигнал V зависит от С „, а следовательно, и от площади приклейки кварца. Для повы" шения чувствительности, .т.е. для компенсации паразитных емкостей, использовался дополнительный экран, подключенный к второму выходу электрометрического каскада (ЭК) 8. Для сокращения длины экранированного кабеля ЭК 8 помещался в непосредственной близости от измерительной вставки 5, а для связи с осциллографом 10 на его выходе помещался инвертирующий повторитель 12 на микросхеме 140УД7 (фиг.3}.

ЭК 8 представляет собой катодный повторитель, собранный на полуэлектрометрическом пентоде 13 (3M-8) с большой крутизной характеристики, который позволяет при использовании в качестве катодного сопротивления

14 (R„) генератора тока на транзисторе КТ 315 получить коэффициент повторения К = 0,97. Так как Vz„

= Ч = К V и Ч, = V получаем

Qo в«х и при К = 0,97 паразитная емкость эффективно снижается в 30 раз.

Запишем зависимость величины наблюдаемого сигнала от характеристик измерительной системы и величин магнитострикционных деформаций в виде:

V „„ K Ъ при измерении про дольной магнитострикции, Ч =K (% + в С х 0

+ ) — при измерении диагональ2

I ной магнитострикции, где К

8 кв К

= К S — площадь приклейэ ке п ки кварца, К вЂ” коэффициент, завися1429068 щий от пьезомодулей кварца и суммарной паразитной емкости всего датчика.

Абсолютная чувствительность данной методики составила 5 10 на 1 см экрана осциллографа, что соответствует надежной регистрации изменений

- о абсолютных размеров образца 1О м (Ъ 1 -10 ) в импульсных магнитных полях до 200 кЭ и при 4,2-300 К.

Погрешность при сравнении величин магнитострикции при одной приклейке кварца не превышала 5%.

Формула изобретения

Уиа2

Out f

Составитель А.Синченко

Редактор В.Данко Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 5121/43 Тираж 772

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Устройство для измерения магнитострикции в импульсных и переменных магнитных полях, содержащее источник импульсного магнитного поля, пьезоэлектрический датчик, соединенный экранированным кабелем с электрометри-. ческим каскадом, выход которого сое-. динен с осциллографом, о т л и ч а юI щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей эа счет расширения температурного диапазона

° Ю измерения, оно снабжено дополнительным экраном, размещенным соосно с экранированным кабелем, пьезоэлектри" ческий датчик выполнен накладным в виде XY-среза монокристалла кварца, электрометрический каскад снабжен дополнительными выходами и выполнен в виде пентода, первого и второго конденсаторов, резистора, генератора тока и инвертирующего повторителя, причем управляющая сетка пентода соединена с входом электрометрического каскада, анод пентода через резистор соединен экранирующей сеткой пентода и через конденсатор с общей шиной устройства, защитная сетка пентода соединена с катодом, соединенным через второй конденсатор с экранирующей сеткой пентода, катод пен20 тода соединен с дополнительным выходом электрометрического каскада, с входом генератора тока и с входом инвертирующего повторителя, выход которого соединен с выходом электрометрического каскада, дополнительный выход которого соединен с дополнительным экраном.