Способ определения магнитной проницаемости образцов

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в приборостроении для определения магнитной проницаемости деталей сложной формы. Цель изобре тения - повышение производительности способа. Способ заключается в помещении исследуемого образца в измерительный контур, выполненный с ферромагнитной дискретной средой ХФДС), переводе ФДС в состояние псевдоожижения путем воздействия вибрации, сопровождающемся плавным изменением магнитной проницаемости ФДС за счет изменения ее плотности0 Амплитуду вибрации увеличивают до равенства магнитной проницаемости исследуемого образца и ФДС, которое фиксируется с помощью эталонного.измерительного контура Магнитную проницаемость образца определяют по величине индуктивности одного из контуров. 2 ил. О (Л С

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (11) 11 5 А1 щ) С 01 R 33/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCNOMV СВИДЕтВЪСтаи

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ . НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4767493/21 (22) 08. 12. 89 (46) 07.02. 92„Бюл. 1"- 5 (71) Пензенский политехнический институт (72) С.А. Гантман и А.В. Ротенберг (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(855535, кл, С 01 N 27/76, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОЙ

ПРОНИЦАЕМОСТИ ОБРАЗЦОВ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в приборостроении для определения магнитной проницаемости деталей слоЖной формы. Цель изобреИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в приборостроении для определения магнитной проницаемости деталей сложной формы.

Целью изобретения является повышение производительности способа.

На фиг. 1 представлена установка для реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 — графики изменения магнитной проницаемости измерительного и эталонного контуров.

Установка содержит два одинаковых измерительных контура 1 и 2, установ ленных и закрепленных на одном столе вибростенда 3. Каждый измерительный контур представляет собой цилиндрический стакан 4 из неферромагнитного материала, заполненный ферромагниттения — повышение производительности способа. Способ заключается в помещении исследуемого образца в измерительный контур, выполненными с ферромагнитной дискретной средой (ФДС), переводе ФДС в состояние псевдоожи жения путем воздействия вибрации, сопровождающемся плавным изменением магнитной проницаемости ФДС за счет изменения ее плотности. Амплитуду вибрации увеличивают до равенства магнитной проницаемости исследуемого образца и ФДС, которое фиксируется с помощью эталонного измерительного контура. Магнитную проницаемость образца определяют по величине индуктивности одного из контуров. 2 ил. ной дисперсной средой (ФДС) 5 до уровня верхнего края стакана 4. Излишки ФДС как при заполнении объема стакана ФДС, так и при последующем погружении исследуемого образца (ИО) удаляются из измерительного контура, осыпаясь на фланец 6 °

Ферромагнитная дисперсия (дискретная) среда 5 представляет собой сыпучий порошковый материал, состоящий из частиц сплошного ферромагнитного материала, размер частиц которого много меньше, чем наименьший линейный размер исследуемого образца ИО, так что ФДС может рассматриваться как квазисплошная среда. Примерами ФДС являются порошки железа, никеля и т.п.

На внешней поверхности стакана 4 закреплен соленоид 7, расположенный

1711105 мер ИО 8 (или наименьший размер зазора между ИО 8 и внутренней стенкой стакана 4), Выполнение условия квазисплошности для псевдоожиженной

ФДС 5 обеспечивает ее текучесть, а это означает, что при повьппении вибронагруэки нижние частицы ФДС 5 обтекают препятствие, каким является

ИО 8, и в результате при условии квазисплошности псевдоожиженной ФДС

5 ее плотность )»р п и, следовательно, магнитная проницаемость Я казьгваются независимыми от наличия препятствия в виде ИО 8 и одинаковы в контурах 1 и 2. На практике условие квазисплошности выполняется, когда отношение между величинами ф и о подчиняется условию

15 ф/3 50

До тех пор, пока pl qg4 в процессе увеличения амплитуды вибронагруэки ос" тается вьппе, чем неизвестная магнит- 25 ная проницаемость ИО 8 йпо, интегральная магнитная проницаемость сердечника контура 1 10», уменьшаясь, остается ниже, чем интегральная магнитная проницаемость контура 2 10 при этом и индуктивность I-4 солеино да 7 контура 1 ниже, чем индуктив- . ность 1 а солено да 7 контура 2Ф что и фиксируется измерителями индуктивности подключенными соответственно

35 к .соленоидам 7 контуров .1 и 2, Поскольку амплитуда вибронагрузки увеличивается монотонно и непрерывно и при этом монотонно и непрерывно уменьшается П» »,, то неизбежно в некоторый момент величина п» А сравняет- ся с »„, Это означает, что в этот момент сердечники контуров 1 и 2 являются однородными и одинаковыми по магнитным свойствам (магнитной проницаемости), т.е. (ц,= (1» = /»4 = p„

В этот момент соответственно одинаковы показания измерителей индуктив»»ости: L „ = I. = L. При дальнейшем возрастании амплитуды вибронагрузки Pq

50 становится ниже, чем Я»4, и, следовательно, и»» становится выше, чем »ау т.е. L< ) L< (фиг. 2).

Получим соотношение, связывающее измеряемую индуктивность соленоида L с магнитной проницаемостью р сер55 дечника.

Индуктивность L соленоида с сердечником определяется формулой

Pc" Io (4) где I.ä — индуктивность этого же солеР

» ноида без сердечника;

z — эффективная магнитная проницаемость соленоида с сердечником, намотанного на каркасе.

В свою очередь

L = - -74 -- Я ° d », (5)

2 и -7 Гн 1» = 4п ..10, - магнитная посм где p — проницаемость материала сердечника;

D — диаметр цилиндрического серС дечника;

1 — длина сердечника;

D — средний диаметр соленоида.

К

Подставляя (6) в (4) и выражая иэ, полученного соотношения величину pg> получим

- (— — 1)+1

Пк 1Р Т

Эс»7 (0,84(— ) -1) (7) Ф вЂ” ) -1)

1с

0С ™о где 1.4 определяется экспериментально либо из (5), Таким образом, измеряя индуктивность L» = I.< = I, (н момент равенства индуктивностей I.» и I. ) по формуле (7) находят /14 и, следовательно 0„ .

При проведении измерений необходимо обеспечить равномерность плотности псевдоожиженной ФДС 5 в контурах

1 и 2. Равномерность плотности ФДС 5 в объеме стакана 4 (фиг. 1) обеспечивают эмпирическим подбором частоты вибронагрузки для каждой конкретной

ФДС. Контроль равномерности плотности т.,ояиная;

Ы - число витков соленоида, 44 — диаметр витков соленоида;

Р— табличная величина, зависящая от отношения й», = ай, где а — длина соленоида.

На практике величину I, проще и . точнее определять на основе.измерения индуктивностей 7. » и L соленоидов контуров 1 и 2 при отсутствии в них ФДС 5 и образца 8. Эти инфуктивности должны быть равны: Q Ь

Величина о определяется формулой

Я

@1= ПС 1 +1,(6)

"К 1+0,84 (В,! 1, ) . (P-1) 1711105

ФДС 5 производится следующим образом. нагрузки осуществляется одним peryВ стакан 4 с ФДС помещают кон роль- лировочным органом. Это занимает ную катушку индуктивности, намотанную меньше времени, чем подбор магнитной трубку из немагнитного материала. проницаемости ферромагнитной жидкосОсь катушки располагают вертикально, ти, смешивание двух или нескольких ферроПараллельно оси с ллельно оси стакана Размеры ка- магнитных жидкостей или изменение коно т ш и выбирают много меньшим размеров .центрации дискретной фазы в жидкости пеушки вы стакана, но много большими, чем раз- ред каждым следующим измерением, Кроме мер частиц ФДС. Например, высота ка- 10 того, после измерения в известном тушки 0,05-0,1 высоты стакана 4, способе ферромагнитная жидкость в внутренний диаметр трубки, íà которои общем случае не может быть использонамотана катушка 0,1 внутреннего вана для дальнейших измерений беэ ,диаметра стакана 4. Катушку подключа- соответствующей регенерации, а также ют к измерителю индуктивности. Затем 15 требуются очистка и сушка образца, прикладывают вибронагрузку.некоторой Предлагаемый способ свободен от этих начальной частоты. Перемещая катуш- недостатков„ ку в различные точки объема ФДС 5 В предлагаемом способе исключаетпо вертикали и горизонтали, сохраняя ся воздействие (адсорбционное, химиориентацию оси катушки, из- 20 ческое) ферромагнитной жидкости на ,:меряют ее.индуктивность. По величи- поверхностный слой образца, изменяюне индуктивности судят о (0 шос щее контролируемый параметр (особенно следовательно, о плотность ФДС в в случае пористых прессованных образразных точках стакана 4, В случае, цов). Воздействие ФДС на контролируеесли индуктивность оказывается раз- мый образец исключается путем выбора

25 личной в Разных точках объема, заня- степени дисперсности ФДГ, Так, того ФДС изменяют частоту вибрации например, если проводится контроль

t и вновь повторяют измерения индук- магнитной .проницаемости прессованных тивности контрольной катушки в разных и(или) спеченных образцов и известно, чка объема ФДС 5, и так до тех 30 что размер пор образца не превышает пор пока не найдут частоту, при кото- 20 мкм, то выбор ФДс, у которой раэпор, рой индуктивность контрольной катуш- мер частиц составляет 30-50 мкм, иски окажется одинаковой (с допустимой ключает их проникновение в приповерхпогрешностью) в разных точках объема ностный слой образца, т.е. адсорбцию. фпС 5. На практике число этих конт- 5 Химическая Реакция между двумя тверрольных точек может быть выбрано Рав- дыми металлами также не происходит. ным четырем: две точки у верхнего края Использование предлагаемого спостакана 4 с ФДС 5 (одна у стенки саба измерения магнит ой проницаемосстакана 4 другая — на оси) и две та- ти позволит осуществлять экспрессный

t ие же точки у дна стакана 4, Найден- 30 контроль магнитной проницаемости ден таким образом частоту вибронагруэ талей сложной формы в приборостроеки (для данной конкретной ФДС) и вы- нии„ бирают в качестве рабочей частоты при измерении l"" . Эта частота Уста- Ф о р м у л а и 3 о б р " no навливается один раз и остается пос- 45 тоянной при проведении измерений. Способ определения магнитной проПредлагаемый способ определения ницаемости образцов, включающий опремагнитной проницаемости проще и, сле- деление индуктивности контура с обдовательно, произвоДительнее, чем Разцом и ферромагнитной средой B IIpo из ный способ, поскольку ФДС выби- ;0 цессе изменения магнитной проницаеРается а рабочая частота вибронагруз- мости AeppoMRrHHTHQH среды и Регист1

/ определяется один раз при настрои- рацию индуктивностн контура с .образустановки для контроля образцов, цом и ферромагнитной средой в момент магнитная проницаемость которых ле- равенства магнитной проницаемости обопределенном, заранее извест- 55 разца H ферромагнитной среды, о т л иНоМ АНапа9оНе. В процессе измерений ч а ю шийся тем, что, с целью .н фдС HH частоту вибронагрузки не повышения производительности спосоИзменение амплитуды вибро- ба, в качестве ферромагнитной среды

1711105

10 используют ферромагнитную дисперсную среду, изменение магнитной проницаемости ферромагнитной дисперсной среды осуществляют одновременно в контуре

5 с .образцом и ферромагнитной дисперсной средой и в эталонном контуре с ферромагнитной дисперсной средой, измеряя дополнительно индуктивность эталонного контура, причем момент 10 равенства магнитной проницаемости об- разца и ферромагнитной дисперсной среды фиксируют по равенству индуктивностей контура с образцом и ферромагнитной дисперсной средой и эталон- 15 ного контура, а магнитную проницае1 мость образца определяют из соотношения я,о о ю где 1,, 1, — индуктивность контура с образцом и ферромагнитной дисперсной срЕдой в момент равенства индуктивностей контура с образцом и ферромагнитной дисперсной средой и эталонного контура;

Р д — магнитная проницаемость образца, 1711105

4 - аппаипу1а Ьи5рпнагру на

71,-aernnum<@3n а иаисня а1енсчба, и и, г 2

Составитель С, Иумилишская

Тех

expert М.Моргентал Корректор lI. Пилипенко

Редактор И. Горная

Наказ . 337 Тираж Подписное

ВНИИПЦ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-иэдательскиш комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101