Способ определения магнитной восприимчивости ротора магнитомеханического компенсационного газоанализатора
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле качества магнитомеханических газоанализаторов при их изготовлении либо при их наладке. Целью изобретения является повышение достоверности Предложенный способ обеспечивает следующие преимуществапередизвестным , осуществляется неразрушающий контроль магнитной восприимчивости ротора газоанализатора , контроль осуществляется в составе газоанализатора после всех сборочных операций, что исключает возможность последующего ферромагнитного загрязнения, повышается достоверность контроля, так как в процессе измерения ротор находится в таком же распределении магнитных полей, в котором находится рабочий газоанализатор Последовательность операций, предусмотренных данным способом , приводится в описании изобретения. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я >л G 01 N 27/72
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4485084/21 (22) 05.08.88 (46) 07,09.91. Бюл, N 33 (72) В. А. Галков (53) 621.317.44(088,8) (56) Патент США N 3879658, кл. G 01 R 33/12, 1975, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОЙ
ВОСПРИИМЧИВОСТИ РОТОРА МАГНИТОМЕХАНИЧЕСКОГО КОМПЕНСАЦИОННОГО ГАЗОАНАЛИЗАТОРА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле качества магнитомеханических газоанализаторов при их изготовлении либо при их наладке. Целью изобретения являетИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле качества изготовления магнитомеханических газоанализаторов либо при их наладке.
Цель изобретения — повышение достоверности, На чертеже представлены графики зависимости выходного сигнала тока компенсации 1«мп магнитомеханического компенсационного газоанализатора от напряженности магнитного поля Н в зазорах газоанализатора при различных механических моментах сил, действующих на ротор.
Исходное магнитное поле Но в зазорах газоанализатора при реализации способа меняется до величины Н.
График 1 отображает зависимость тока компенсации от магнитного поля при нулевом механическом моменте сил и нулевой магнитной восприимчивости окружающего ротор газа, график 2 — то же, но при реаль„„5U„„1675752 А1 ся повышение достоверности, Предложенный способ обеспечивает следующие преимущества перед известным: осуществляется неразрушающий контроль магнитной восприимчивости ротора газоанализатора, контроль осуществляется в составе газоанализатора после всех сборочных операций, что исключает возможность последующего ферромагнитного загрязнения, повышается достоверность контроля, так как в процессе измерения ротор находится в таком же распределении магнитных полей, в котором находится рабочий газоанализатор. Последовательность операций, предусмотренных данным способом, приводится в описании изобретения. 1 ил. ном газе, график 3 — при исходном механическом моменте сил, действующем на ротор газоанализатора, и при реальном газе, график 4 — при создании дополнительного мей ханического момента сил при реализации заявленного способа, график 5 — при механическом моменте сил, обеспечивающем 4 экстремальное значение тока компенсации (Л по магнитному полю при его значении Hp. 4
Измерительная камера магнитомехани- (Я ческого компенсационного газоанализато-; } ра представляет собой крутильные весы (гантелеобразный ротор, подвешенный на токопроводящих растяжках), помещенные в неоднородное магнитное поле. Датчик угла поворота ротора (например, оптоэлектронный преобразователь) вырабатывает знакопеременный сигнал Од в зависимости от отклонения ротора от исходного положения
0д=Копт (— p, + — (М -M«M,+M«,), (1)
1675752 где Копт .— коэффициен r передачи угла поворота ротора в электрический сигнал Од
r/lo — УГОЛ ПОВОРОта РОтОРа, ПРИ КатОРОМ работает газоанализатор, относительно его ненагруженного состояния;
Q жесткесть растяжки, определяющая угол поворота ротора под действием суммарного момента сил: M -Мкомп+Мдоп;
М. — момент сил, обусловленный магнитнойвосприимчивостью газа и ротора;
Мкомп — момент сил, обусловленный взаимодействием тока компенсации !комп; с магнитным полем;
Мдоп — дополнительный момент сил, действующий на ротор в результате, напри;мер, воздействия аэродинамических сил, .несбалансированности ротора, находящетося в поле тяжести, инерциальные момен ты сил и т.п.
Магнитные моменты сил М, и Мкомп определяются по формулам
M = (Kr Кр ) Vp Co, 121 (2) где кг — магнитная восприимчивость единицы объема окружающего ротора газа; кр — магнитная восприимчивость единицы объема ротора;
Н вЂ” магнитное поле, в котором находится ротор в зависимостями от его угла поворота р
Vp — объем ротора; ,ио — магнитная проницаемость вакуума.
Аналогично ,. Д 1-!
М комп = 2 !комп ) —,ио
Эф (3) где!комп — ток компенсации газоаналиэатора;
S — площадь витка компенсационной обмотки.
Следящая схема газоанализатора создает такой ток компенсации IKoMIl. чтобы ротор оставался в исходном положении, т.е.
0д было равно нулю, а следовательно, исходя из (1), (2), (3), получак)т
Vp Мдоп 0 о комп = {к г — S 2 ЯиоЭН àр При изменении магнитного поля в зазорах магнитной системы газоанализатора с величины Ho до величины Н градиент поля меняется соответственно; ан Н гН. (5) д р Но 8rp Введя обозначения; 1,-=Нотр к /. >, Ip=HoVp К/S; (6) д 1<о мех=(Мдоп 0 irrb)/ 15ио = —— ар и используя (5), уравнение (4) можно переписать следующим образом: Н Hî ! ком п(Н) =(1г =1р) т — — +1ме к (7) Н1о Анализ зависимости (7) позволяет устаHoBvITb, что существует такой lмек, что: c1IoMn Н ) — — — — н=йь— При этом I Mex= Ir l p, I xovn{H)=2(lr Ip)=l (B) где l — ток компенсации, экстремальный по магнитному полю, и становится очевидным, что 1 р=l г I /2 (9) Способ определения магнитной восприимчивости ротора магнитомеханического компенсационного гаэоаналиэатора может осуществляться следующим образом, В магнитомеханическом компенсационном газоанализаторе измеряют ток компенсации 12. При этом в газовом тракте находится окружающий воздух с заданным значением концентрации кислорода, Измерение тока компенсации осуществляют по выходному сигналу газоанализатора с предварительной установкой электрического смещения так, чтобы нулевой ток компенсации ротора соответствовал нулевому выходному сигналу гаэоанализатора. Изменение магнитного поля на 3-5 в зазорах магнитной системы производится поднесением магнитного шунта к магнитной системе газоанализатора. Практически оказывается достаточным, чтобы магнитное поле в зазорах газоанализатора изменилось на 1 . Величина изменения поля в зазорах оказывает влияние лишь на точность измерения магнитной восприимчивости ротора. Производят измерение тока компенсации 12 описанным способом. 4О Дополнительный механический момент сил, действующий на ротор, создают поворотом винта юстировочного устройства газоанализатора. Сдвиг оптической системы, вызванный поворотом винта, вынуждает 45 следящую схему газоанализатора удерживать ротор в положении, развернутом относительно исходного, а закручивание растяжки, на которой закреплен ротор, и создает дополнительный механический момент сил, Производят измерение тока компенсации Iз описанным способом. Восстановление магнитного поля в исходное состояние производят удалением 5-" магнитного шунта от магнитной системы, Производят измерение тока компенсации la описанным способом. Возможен другой вариант реализации способа, согласно которому сначала иэме1675752 ряют 11, далее, подложив калиброванную прокладку под винт юстиравочного устройства, создают дополнительный механический момент сил и измеряют 14, после этого осуществляют частичное размагничивание 5 магнитного узла, тем самым стабилизируя его, и измеряют 13. Вытащив калиброванную прокладку из-под винта юстировочного устройства, возвращают механический момент сил, действующий на ротор, в исходное со-. 10 стояние, после чего измеряют 12, Все остальное при реализации второго варианта совпадает с первым. Подставляя параметры процессов измерений токов компенсации I! — 14 в изло- 15 женном способе в уравнение (7) и используя (9), получают систему четырех уравнений: 11=12/2+1 мех1: Н Но, 12= — 1/2+1мех1 у Но Н 20 Н Но. 13= . I /2+1мех2 — i I-I 14=1/2+l мех2, (10) ГДЕ !Mexi И Iмех2 ТОКИ КОМПЕНСаЦИИ ДВУХ различных механических моментов. 25 Решая систему (10), находят Н / Hp=(11 14)/(12 13); (11) 1= l1 l3 12 14 12 13 г 11 12 +13 14 11+ l2 — 13 — 14 ) H2i а магнитную восприимчивость ротора определяют по формуле В приведенном примере реализации способа выходной сигнал газоанализатора отградуирован в объемных долях содержа- 40 ния кислорода, а следовательно, и результат вычисления тока компенсации магнитной восприимчивости ротора выражается эквивалентным содержанием кислорода в газовой среде, Поскольку абсолютная величина магнитной восприимчивости кислорода известна, то становится возможным определить абсолютную величину магнитной восприимчивости ротора. В случае, если t k/Hp-11 1, то 11 13 — 12 14 li 12 + 13 14 Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие преимущества: осуществляется не разрушающий гэзоанализатор контроль магнитной восприимчивости ротора; контроль осуществляется в составе гаэоанализатора после всех свободных операций и поэтому исключает возможность последующего ферромагнитного загрязнения; повышается достоверность контроля, поскольку в процессе измерения ротор находится в таком же распределении магнитных полей, в котором нахоДится рабочий газоаналиэатор, Формула изобретения Способ определения магнитной восприимчивости ротора магнитомеханического компенсационного газоанализатора, включающий воздействие на исследуемый ротор неоднородным магнитным полем, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения достоверности, для двух значений напряженности неоднородного магнитного поля, воздействующего на ротор газоанализатора, заполненного газом заданного состава, регистрируют соответствующие значения выходного сигнала газоанализатора при воздействии дополнительным механическим моментом на исследуемый ротор и беэ этого воздействия, а магнитную восприимчивость ротора газоаналиэатора определяют из следующих выражений; кр =К(1 -2) l— 2 111з — 1г 13 12 — 1з (11 12 + 13 14 (11 + 5 Н ll к =HpV S где S — площадь витка компенсационной обмотки газаанализатора; Vð — объем ротора газоанализатора; к — магнитная восприимчивость газа заданного состава; Но — первое значение напряженности неоднородного магнитного паля; I1, l2 — выходные сигналы гаэоанализатора при первом и втором значениях напряженности неоднородного магнитного поля в отсутствии воздействия на ротор дополнительным механическим моментом; 1з, 14 — выходные сигналы газоаналиэатора при втором и первом значениях напряженности неоднородного магнитного поля при воздействии на ротор дополнительным механическим моментом. 12 13 14 1б75752 Редактор М. Бланар Заказ 2997 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 uf AAyjy (l @ Составитель С. Фоменко Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Кучерявая
