Способ определения кажущейся магнитной восприимчивости тел с плоской поверхностью

 

Сущность изобретения: определяют магнитную восприимчивость в виде отношения сигналов, возбуждаемых в приемных катушках магнитным телом и катушкой отраженного источника, затем меняют местами катушки намагничивающую и отраженного источника и определяют новое значение магнитной восприимчивости, вычисляют по среднему значению окончательное значение кажущейся магнитной восприимчивости тела. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерений кажущейся магнитной восприимчивости тел, имеющих хотя бы одну плоскую поверхность, например, ферритового образца, дробленой руды на плоской поверхности и т.д., в лабораторных условиях.

Известен способ измерения кажущейся магнитной восприимчивости методом непосредственного моделирования отраженного источника, основанный на использовании системы параллельных плоских (намагничивающей) и приемных катушек, симметрично расположенных в одной или нескольких параллельных плоскостях, и отраженного источника ОИ, представляющего собой катушку, идентичную намагничивающей катушке, которая располагается на некотором расстоянии D от последней и включена с ней последовательно встречно. Сначала измеряют сигнал I_ои, возбуждаемый в приемных катушках отраженным источником, являющимся физическим эквивалентом плоского магнитного полупространства с предельным значением кажущейся магнитной восприимчивости κ_ои' =2 ед. СИ, затем измеряют сигнал I_т, возбуждаемый в приемных катушках, контролируемым телом с величиной кажущейся магнитной восприимчивости κ_т'. Причем плоская поверхность контролируемого образца параллельна плоскости намагничивающей катушки и отстоит от последней на расстоянии d = D/2. Из линейной зависимости возбуждаемых в приемных катушках сигналов от кажущейся магнитной восприимчивости следует I_ои = С ; (1) I_т = С₂ (2) В формулах (1) и (2) коэффициенты преобразования С₁ и С₂ не равны из-за неидентичности намагничивающей катушки и катушки отраженного источника.

Недостаток известного способа заключается в низкой точности измерения, обусловленной неидентичностью катушек намагничивающей и отраженного источника, что приводит к погрешности моделирования намагниченного полупространства с κ_ои'=2 ед. СИ и соответствующей погрешности измерения кажущейся магнитной восприимчивости ферромагнитных тел.

Причина неидентичности катушек заключается в технологии изготовления катушек, конструктивной особенностью которых является большое отношение длины к ширине (> 5), в результате чего неизбежно неконтролируемое вспучивание обмоток по длинной стороне каркаса и непостоянство сечения катушек в целом.

Это является причиной несоответствия тарировки от отраженного источника (коэффициент С₁) чувствительности при измерении кажущейся магнитной восприимчивости тел, которая зависит от размеров намагничивающей катушки (коэффициент С₂).

Обозначая через Δ C и ε абсолютную и относительную неидентичности катушек (т.е. неодинаковость коэффициентов С₁ и С₂), причем Δ С = С₁ - С₂ и ε= , получим =2. (3) Из формулы (4) легко получить формулу относительной погрешности измерения γ κ_т' кажущейся магнитной восприимчивости тел, имея в виду, что = , (4) где = при ε=0 (т.е. при отсутствии неидентичности). С учетом (3) и (4) имеем = ≃ ε. (5) Следовательно, относительная погрешность измерения известного способа (прототипа) равна относительной неидентичности катушек намагничивающей и отраженного источника.

Исследования показали, что величины коэффициент ε < 0,02 - 0,03 (2-3%) добиться не удается.

Целью изобретения является повышение точности измерения кажущейся магнитной восприимчивости тел.

Суть предлагаемого способа состоит в том, что производится поочередно определение отношения сигналов и , причем катушки меняются местами, в результате чего знак коэффициента неидентичности ε меняется на обратный и погрешность κ_т'≈ε . При определении среднего значения погрешности κ_т'^* по предлагаемому способу получим на основе (5) в виде
κ^*_т=0,5 - = ≃ 0,5ε². (6)
Из (6) следует, например, что при ε = 0,02 (2%) погрешность предлагаемого способа κ_т'* =0,5˙ 0,02 ˙ 0,02 = 2 ˙ 10^-4 или 0,02%, что в 100 раз лучше, чем у способа прототипа.

Предлагаемый способ поясняется фиг.1 и 2.

Сначала систему плоских симметрично расположенных катушек, состоящую из намагничивающей (НК) 1 и приемных 3 катушек, располагают на расстоянии D от катушки отраженного источника (ОИ) 2 (см. фиг.1,а) и измеряют сигнал I_ои1, возбуждаемый в приемных катушках 3 катушкой ОИ 2. Затем намагничивающую 1 и приемные 3 катушки размещают на расстоянии d = D/2 от плоской поверхности контролируемого тела 4 (см. фиг.1, б) и измеряют сигнал I_т1, возбуждаемый в приемных катушках 3 контролируемым телом. Величину кажущейся магнитной восприимчивости κ_т1' тела вычисляют по формуле
= =2.

После этого меняют местами катушки намагничивающую 1 и отраженного источника 2. Систему симметрично расположенных катушек, состоящую из катушки ОИ 2 и приемных катушек 3, располагают на расстоянии D от НК 1 (см. фиг. 2, а) и измеряют сигнал I_ои2, возбуждаемый в приемных катушках 3 намагничивающей катушкой 1. Затем катушку ОИ 2 и приемные катушки 3 размещают на расстоянии d = D/2 от плоской поверхности контролируемого тела 4 (см. фиг. 2,б) и измеряют сигнал I_т2, возбуждаемый в приемных катушках 3 контролируемым телом. Величину кажущейся магнитной восприимчивости κ_т2' тела вычисляют по формуле
= =2.

Окончательное значение кажущейся магнитной восприимчивости определяется по формуле
= += + ед. CИ
С помощью данного способа определено значение кажущейся магнитной восприимчивости ферритового образца, используемого при нормировании выходных характеристик датчиков МВ-3, выпускаемых серийно. Благодаря внедренному способу, погрешность нормирования выходной характеристики датчиков МВ-3 снижена с 1 до 0,1%, что позволило увеличить точность определения процентного содержания магнитного железа в руде.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЖУЩЕЙСЯ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ ТЕЛ С ПЛОСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ, включающий проведение измерительного цикла путем последовательных воздействий на систему измерительных катушек полем последовательно соединенных намагничивающей катушки и катушки отраженного источника, измерения выходного сигнала системы измерительных катушек, воздействия на систему измерительных катушек полем намагничивающей катушки в присутствии исследуемого тела со стороны его плоской поверхности и повторное измерение выходного сигнала системы измерительных катушек, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измерительный цикл повторяют, поменяв местами намагничивающую катушку и катушку отраженного источника, а кажущуюся магнитную восприимчивость χ_т исследуемого тела определяют из соотношения
κ_т= и ,
где I_т1 , I_т2 - выходные сигналы системы измерительных катушек при воздействии на них полем намагничивающей катушки в присутствии исследуемого тела до и после смены мест намагничивающей катушки и катушки отраженного источника соответственно;
I_ou1 , I_ou2 - выходные сигналы системы измерительных катушек при воздействии на них полем катушки отраженного источника и намагничивающей катушки до и после смены их мест соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2