Устройство для поверки средств магнитного контроля

 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для метрологического обеспечения средств магнитного контроля физико-механических параметров ферромагнитных изделий. Цель изобретения - повышение однородности магнитных полей и градиентов магнитных полей в рабочих зонах устройства. Устройство позволяет смоделировать распределение магнитного поля, воздействующего на магниточувствительные элементы средства контроля при смещении намагниченного локально с двух сторон ферромагнетика относительно этих магниточувствительных элементов. Устройство содержит систему для создания однородного магнитного поля и систему для создания однородного градиента магнитного поля, по шесть кольцевых обмоток одинакового радиуса каждая, расположенных соосно, причем соседние пары обмоток системы для создания однородного магнитного поля и соседние пары обмоток для создания однородного градиента магнитного поля выполнены с общим центром симметрии, обмотки системы для создания однородного магнитного поля в каждой из пар соединены последовательно встречно, а между парами - последовательно согласно , кольцевые обмотки системы для создания однородного градиента магнитного поля соединены последовательно встречно. а средние радиусы обмоток обеих систем выбирают из приведенных соотношений. При этом в системе для создания однородного магнитного поля кольцевые обмотки центральной пары имеют большее число витков, чем кольцевые обмотки крайних пар, а в системе для создания однородного градиента магнитного поля кольцевые обмотки центральной лары имеют меньшее число витков, чем кольцевые обмотки крайних пар, .причем отношения чисел витков также выбирают из приведенных выражений . 2 ил. / С XI ю ел о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 N 27/72 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4735295/21 (22) 14,07.89 (46) 23.03.92. Бюл. ¹ 11 (71) Институт прикладной физики АН БССР (72) А.А.Осипов, В.Ф.Матюк и В,Д.Пиунов (53) 621.317.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1546897, кл. G 01 N 27/72, 26,01,88. (54) УСТРОЙ СТВО ДЛЯ ПО В Е РКИ

СРЕДСТВ МАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для метрологического обеспечения средств магнитного контроля физико-механических па. раметров ферромагнитных изделий. Цель изобретения — повышение однородности магнитных полей и градиентов магнитных полей в рабочих зонах устройства. Устройство позволяет смоделировать распределение магнитного поля, воздействующего на магниточувствительные элементы средства контроля при смещении намагниченного локально с двух сторон ферромагнетика относительно этих магниточувствительных элементов. Устройство содержит систему для создания однородного магнитного поля и систему для создания однородного градиИзобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для метрологического обеспечения средств магнитного контроля физико-механических параметров ферромагнитных изделий.

Целью изобретения является повышение однородности магнитных полей и градиента магнитного поля, по шесть кольцевых обмоток одинакового радиуса каждая, расположен н ых .соосно, причем соседние пары обмоток системы для создания однородного магнитного поля и соседние пары обмоток для создания однородного градиента магнитного поля выполнены с общим центром симметрии, обмотки. системы для создания однородного магнитного поля в каждой из пар соединены последовательно встречно, а между парами — последовательно согласно, кольцевые обмотки системы для создания однородного градиента магнитного поля соединены последовательно встречно. а средние радиусы обмоток обеих систем выбирают из приведенных соотношений.

При этом в системе для создания однородного магнитного поля кольцевые обмотки центральной пары имеют большее число витков, чем кольцевые обмотки крайних пар, а в системе для создания однородного градиента магнитного поля кольцевые обмотки центральной пары имеют меньшее число витков, чем кольцевые обмотки крайних пар, .причем отношения чисел витков также выбирают из приведенных выражений. 2 ил. ентов магнитных волей в рабочих зонах устройства.

На фиг, 1 представлена электрическая схема соединения кольцевых обмоток устройства между собой и генератором импуль-. сов тока: на фиг. 2а представлена схема взаимного расположения кольцевых обмоток и рабочих зон устройства; распределе1721501 ние магнитного поля, создаваемого кольцевыми обмотками обеих систем вдоль оси устройства;. распределение магнитного поля, создаваемого системой для создания однородного магнитного поля вдоль оси устройства; распределение градиента магнитного поля, создаваемого системой для создания однородного градиента магнитного поля вдоль оси устройства.

Устройство для поверки средств магнитного контроля содержит систему 1 для создания однородного магнитного поля и систему 2 для создания однородного градиента магнитного поля.

Система 1 для создания однородного магнитного поля содержит шесть кольцевых обмоток 3-8, образующих три пары кольцевыхобмотокЗи4,5и 6,7и8. Система 2для создания однородного градиента магнитного поля содержит шесть кольцевых обмоток

9 — 14, образующих три пары кольцевых обмоток 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14. Все кольцевые обмотки с 3 по 14 расположены соосно. С0седние пары кольцевых обмоток 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8 и соседние пары кольцевых обмоток Г и 10, 11 и 12, 13 и 14 имеют общие центры симметрии, образующие две рабочие зоны 15 и 16 (фиг, 2а), условно изображенные на чертеже пунктирными линиями, в которые помещают преобразователи поверяемого средства магнитного контроля.

Кольцевые обмотки 3 — 8 в каждой иэ пар (3 и 4, 5 и 6, 7 и 8) соединены последовательно-встречно, а между парами — последовательно-согласно (на фиг. 1 обозначено буквой н — начало обмотки, буквой к — конец обмотки). Кольцевые обмотки 9 — 14 системы

2 соединены последовательно-встречно.

Крайняя кольцевая обмотка 8 системы 1 и крайняя кольцевая обмотка 9 системы 2 со-. единены между собой последовательно-согласно.

Радиус r> кольцевых обмоток 3-8 (фиг.

2а) системы 1 для создания однородного магнитного поля и радиус rz кольцевых обмоток 9-14 системы 2 для создания однородного градиента магнитного поля равны соответственно

r1 - (0,16+ 0,54 аrctg ) (а — Ь); а +Ь г - (0,26+ 0,2 arctg, ) (а — Ь), а +Ь где а — расстояние между центрами пар 3 и

4, 5 и 6. 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14 кольцевых обмоток 3-14;

Ь вЂ” расстояние между центрами кольцевых обмотокЗ-14 в парах 3 и 4, 5 и 6,7 и 8, 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14.

Количество витков кольцевых обмоток в центральных парах и количество витков кольцевых обмоток в крайних парах связаны соотношением

5 за — ь

3s+b а+ь

1+ а — Ь Й . + а +Ь Й ,+ 3a — ь 6,+ за+ь ч4а 1

Wx2 (, „(а — ь))w (, (в+ь) и где ац1и вц — число витков в обмотках центральных пар системы 1 и системы 2 соответственно;

25 w < и w > — число витков в обмотках крайних пар системы 1 и системы 2 соответственно, Конец кольцевой обмотки 3 и начало кольцевой обмотки 14 подключены к генера30 тору 17 калиброванных импульсов тока.

Приме р. При а-90мм, Ь=ЗОмм, г1 = 45 мм, г = 30 мм неоднородность в обеих рабочих зонах на протяжении 20 мм вдоль оси устройства уменьшается с 2 npu

35 вц1 = А<1 = 78. витков и вц2 = а 2 = 100 витковдо 0,5% при иц1= 82 витка, wg< =78 витков, w = 99 витков, wry = 100 витков.

Выражения для соотношения числа витков s кольцевых обмотках центральных и

40 крайних пар получены в результате расчета и последующей экспериментальной проверки величины магнитного поля в центре рабочей области при выбранном оптимальном расположении обмоток с учетом вклада уда45 ленной крайней пары и дополнительных витков центральной пары обмоток, Калибровка средств магнитного контроля заключается в следующем.

Включают генератор 17 калиброванных

50 импульсов тока. Через кольцевые обмотки

3-14 систем 1 и 2 проходит импульсный ток, создающий импульс магнитного поля, Кольцевые обмотки 9 — 14 системы 2 создают в рабочих зонах 15 и 16 магнитное поле с

55 однородным градиентом (фиг. 2г), а обмотки

3-8 системы 2 создают в тех же рабочих зонах однородные магнитные поля (фиг. 2в), которые не изменяют уровень градиента магнитного поля, создаваемого системой 1, но позволяют получить в рабочих зонах 15 и t 721501

За — Ь

3 а + Ь

30 ЯМ 1+ к 1

40 где юцg — число витков в кольцевых обмотках центральной пары системы для создания однородного магнитного поля;

w q — число витков в кольцевых обмотках крайних пар системы для создания однородного магнитного поля;

w — число витков в кольцевых обмотках центральной пары системы для создания однородного градиента магнитного поля;

wK2 — число витков в кольцевых обмотках системы для создания однородного градиента магнитного поля..

55

16 магнитные поля с однородным градиентом, равномерно убывающие по абсолютной величине от центра устройства, будучи противоположными по знаку в этих зонах.

На фиг. 2б приведено суммарное распределение напряжекности магнитного поля

Н1+ Н2 от обеих систем по оси устройства.

Такая конфигурация магнитных полей в рабочих зонах устройства необходима при проверке средств импульсного магнитного контроля, использующих локальное намагничивание обьекта.контроля с двух сторон.

На фиг. 2в и фиг. 2г показано распределение вдоль оси устройства магнитного поля Н1, создаваемого кольцевыми обмотками системы 1, градиента V Н2 магнитного поля, создаваемого кольцевыми обмотками системы 2 соответственно. Пунктирными линиями на фиг. 2в и фиг. 2г показаны распределения магнитного поля и градиента магнитного поля в случае, если кольцевые обмотки в каждой из систем имеют одинаковое число витков. Из приведенных примеров видно значительное улучшение однородности магнитного поля и однородности градиента магнитного поля в рабочих зонах предлагаемого устройства (в четыре раза по сравнению с известным устройством).

Формула изобретения

Устройство для поверки средств магнитного контроля, содержащее систему для создания однородного магнитного поля и систему для создания однородного градиента магнитного поля, по шесть кольцевых обмоток одинакового радиуса каждая, расположенных соосно„причем соседние пары обмоток для создания однородного магнитного поля и соседние пары обмоток для создания однородного градиента магнитного поля выполнены с общим центром симметрии, кольцевые обмотки системы для создания однородного магнитного поля в каждой из пар соединены последовательно-встречнно, а между парами — последовательно-согласно, кольцевые обмотки системы для создания однородного градиента магнитного поля соединены последовательновстречно, средний радиус кольцевых обмоток системы для создания однородного магнитного поля и средний радиус кольцевых обмоток системы для создания однородного градиента магнитного поля равны

r> = (0,16+ 0,54 агстц, ) (а — Ь);

a+b

25 г = (0.26 + 0,20 arctg, ) (а — Ь), а+Ь где r> — средний радиус кольцевых обмоток системы для создания однородного магнитного поля; г2 — средний радиус кольцевых обмоток системы для создания однородного градиента магнитного пОля; а — расстояние между центрами пар кольцевых обмоток;

Ь вЂ” расстояние между центрами кольцевых обмоток в ларах, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения однородности магнитных полей и градиектов магнитных полей в рабочих зонах устройства, в системе для создания однородного магнитного поля кольцевые обмотки центральной пары имеют большее число витков; чем кольцевые обмотки крайних пар, а в системе для создания однородного градиента магнитного поля кольцевые обмотки центральной пары имеют меньшее число витков, чем кольцевые обмотки крайних пар, причем отношение чисел витков кольцевых обмоток центральных и крайних пар в обеих системах определяют из выражений

3 а — b. 5 „3 а + b 5 а — Ь а+Ь а — b 5 + а +Ь 5г (— ь ) v, (э+ь ) й

1721501

Фиг. I

e) Э 4

H,i б) г) Редактор M. Янкович

Заказ 949 Тира)к . 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

Гт

I к

«н

1к

«н

Iê

)н

«к !

«й

I К

Составитель С. Шумилишская

Техред M.Моргентал Корректор О, Кундрик