Способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников

Авторы патента:

G01R33/12 - измерение магнитных свойств образцов твердых или текучих материалов или изделий из них (с применением электронного или ядерного магнитного резонанса G01R 33/20)

G01N27/72 - путем исследования магнитных параметров

Владельцы патента RU 2288479:

Омский государственный университет путей сообщения (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения магнитной проницаемости цилиндрических проводников. Способ определения магнитной проницаемости заключается в определении модуля и аргумента продольного сопротивления исследуемого проводника Z. Магнитную проницаемость определяют по соотношению:

Данный способ позволяет повысить точность определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, т.к. появляется возможность определения модуля и аргумента магнитной проницаемости проводника с током. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения комплексной магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников.

Известен способ определения магнитной проницаемости бронеленты, согласно которому измеряемый образец бронеленты толщиной d плотно наматывают на деревянный сердечник диаметром D длиной 1 м, генератор переменного тока подключают к первичной обмотке понижающего трансформатора через автотрансформатор, во вторичную обмотку понижающего трансформатора через образцовый резистор включают намагничивающий провод, который проходит в центре деревянного сердечника, на внешнем периметре деревянного сердечника делают продольный паз, параллельный оси сердечника, в который под витки бронеленты помещают изолированный медный проводник, образующий измерительную петлю, выводы измерительной петли подают на вход вольтметра через усилитель, значение намагничивающего тока I определяют по данным измерений падания напряжения на образцовом резисторе, напряженность магнитного поля определяют по соотношению H=I/(π(D+d)), измеряют напряжение U₂, наведенное током I частоты f в измерительной петле, магнитную проницаемость определяют по соотношению:

Этот способ может быть использован для определения магнитной проницаемости полых цилиндрических проводников. (Кабели связи для электрических железных дорог переменного тока / В.В.Гаврилюк, К.А.Любимов, А.Н.Малочинская и др. М., 1965, 159 с.)

Недостатком данного метода является значительная трудоемкость определения магнитной проницаемости цилиндрических проводников круглого сечения, а также невозможность определения магнитной проницаемости цилиндрического проводника при намагничивании током, текущим по этому проводнику.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, согласно которому подключают генератор переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определяют значение намагничивающего тока I частотой f по данным измерений падения напряжения на образцовом резисторе, включают во вторичную обмотку понижающего трансформатора исследуемый цилиндрический проводник радиуса r с удельной проводимостью σ через образцовый резистор, измеряют падение напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, рассчитывают его сопротивление Z, относительную магнитную проницаемость определяют по соотношению:

(Заявка №2003125001/28(026530) "Способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников". МКИ G 01 R 33/12. Авторы: Кандаев А.В., Свешникова Н.Ю., Кандаев А.В.)

Недостатком данного метода является невозможность определения комплексной магнитной проницаемости цилиндрических проводников круглого сечения.

Цель изобретения - повышение точности определения магнитной проницаемости цилиндрических проводников.

Для достижения поставленной цели в предлагаемом способе определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, содержащем подключение генератора переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определение значения намагничивающего тока I частотой f по данным измерений падения напряжения на образцовом резисторе, включение во вторичную обмотку понижающего трансформатора исследуемого цилиндрического проводника радиуса r с удельной проводимостью σ через образцовый резистор, подают падение напряжения на образцовом резисторе и падение напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, на эталонный и измерительный входы фазочувствительного вольтметра соответственно, измеряют фазочувствительным вольтметром активную U_R и реактивную U_X составляющие падения напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, рассчитывают модуль Z и аргумент φ сопротивления проводника, комплексную относительную магнитную проницаемость определяют по соотношению

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующая измерения по данному способу.

Устройство содержит генератор 1, понижающий трансформатор 2, образцовый резистор 3, исследуемый цилиндрический проводник 4, вольтметр 5, фазочувствительный вольтметр 6, измерительные трансформаторы 7 и 8.

Установка работает следующим образом:

При подключении генератора 1 в цепи возникает ток I

где R_ш - сопротивление образцового резистора;

U₁ - показания вольтметра 5 (падение напряжения на образцовом резисторе).

Эталонное напряжение, необходимое для работы фазочувствительного вольтметра, снимается через измерительный трансформатор 7 с образцового резистора.

Разность потенциалов на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, подается на измерительный вход фазочувствительного вольтметра через второй измерительный трансформатор 8.

С помощью фазочувствительного вольтметра 6 определяются активная U_R и реактивная U_X составляющие падения напряжения на одном метре исследуемого проводника.

Активное сопротивление исследуемого проводника рассчитывается по формуле:

Реактивное сопротивление исследуемого проводника рассчитывается по формуле:

Модуль сопротивления проводника определяется по формуле:

Аргумент сопротивления проводника вычисляется по формуле:

Сопротивление цилиндрического проводника рассчитывается по формуле:

где

f - частота,

σ - удельная проводимость металла,

μ - комплексная относительная магнитная проницаемость металла,

μ₀=4π10^-7 Гн/м - магнитная проницаемость вакуума,

r - радиус проводника,

I₀, I₁ - модифицированные функции Бесселя нулевого и первого порядка соответственно.

При больших значениях аргумента Бесселевых функций их отношение стремится к единице.

Поэтому

Откуда выразим относительную магнитную проницаемость

Способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, содержащий подключение генератора переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определение значения намагничивающего тока I частотой f по данным измерений падения напряжения на образцовом резисторе, включение во вторичную обмотку понижающего трансформатора исследуемого цилиндрического проводника радиуса r с удельной проводимостью σ через образцовый резистор, отличающийся тем, что подают падение напряжения на образцовом резисторе и падение напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, на эталонный и измерительный входы фазочувствительного вольтметра соответственно, измеряют фазочувствительным вольтметром активную U_R и реактивную U_x,составляющие падения напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, рассчитывают модуль Z и аргумент сопротивления проводника, комплексную относительную магнитную проницаемость определяют по соотношению

Изобретение относится к магнитно-силовым сканирующим зондовым микроскопам (МСМ) и может быть использовано для измерения локальных магнитных характеристик образца с нанометровым разрешением во внешнем магнитном поле.

Устройство для измерения магнитных характеристик ферромагнитных материалов // 2262712

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике измерения магнитных характеристик ферромагнитных материалов. .

Устройство для измерения состава и расхода многокомпонентной жидкости на основе ядерного магнитного резонанса (варианты) // 2256931

Способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников // 2255346

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников.

Приставной ферромагнитный коэрцитиметр // 2238572

Изобретение относится к области магнитных измерений коэрцитивной силы локальных участков изделия. .

Коэрцитиметр на постоянных магнитах // 2210786

Изобретение относится к магнитным измерениям, в частности, к измерению коэрцитивной силы испытуемых участков изделий при неразрушающем магнитном контроле. .

Способ измерения характеристик приповерхностного магнитного поля с использованием сканирующего зондового микроскопа // 2193769

Изобретение относится к области сканирующей зондовой микроскопии, а именно к способам измерения характеристик приповерхностного магнитного поля с применением сканирующего зонда (атомно-силового микроскопа, магнитосилового микроскопа).

Устройство для определения свойств магнитных материалов // 2192019

Измеритель содержания ферромагнитных включений в сыпучих средах // 2192018

Устройство для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов // 2186381

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов, а именно к технике магнитных измерений, и может найти применение при контроле качества металлоконструкций и их частей, деталей машин, параметров постоянных магнитов.

Устройство для определения содержания феррита в материале // 2239182

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к испытаниям магнитных материалов. .

Способ и устройство определения остаточного ресурса тонкостенных оболочек из резервуарных и трубных сталей // 2234079

Изобретение относится к области прогнозирования остаточного ресурса изделий из тонкостенных оболочек с применением способов и средств неразрушающего контроля (НК) и диагностирования.

Внутритрубный дефектоскоп // 2225977

Способ геомагнитной диагностики толщины и потерь металла стенок ферромагнитных объектов техносферы сферической или цилиндрической формы // 2223485

Изобретение относится к области измерения параметров при неразрушающей бесконтактной диагностике толщины стенок и потерь металла в ферромагнитных объектах техносферы, в том числе и расположенных под землей предпочтительно стальных емкостей, резервуаров и трубопроводов.

Способ контроля качества изделий // 2214589

Изобретение относится к способам контроля остаточных напряжений в сварных соединениях и изделиях из ферромагнитных и парамагнитных материалов с осуществленными над ними различными технологическими операциями и может быть использовано в различных отраслях техники в качестве метода неразрушающего контроля.

Коэрцитиметр на постоянных магнитах // 2210786

Способ контроля напряженно-деформированного состояния изделия по магнитным полям рассеяния // 2207530

Изобретение относится к способам контроля напряженно-деформированного состояния изделия по остаточной намагничиваемости материала, например для контроля остаточных сварочных деформаций и напряжений.

Способ для оценки остаточного ресурса изделий из ферромагнитных сталей и устройство для его осуществления // 2204827

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для оценки остаточного ресурса изделий из ферромагнитных сталей, в частности остаточного ресурса элементов и узлов энергооборудования.

Устройство для обнаружения металлических тел в слабопроводящих средах // 2193189

Изобретение относится к устройствам контроля и может быть использовано для обнаружения мелких металлических тел и частиц в продуктах, материалах и изделиях с низкой электрической проводимостью, в частности в продукции пищевой и фармацевтической промышленности.

Измеритель содержания ферромагнитных включений в сыпучих средах // 2192018

Устройство для контроля изделия на подлинность // 2299427

Изобретение относится к прикладной магнитооптике и может быть использовано для контроля подлинности денежных купюр, ценных бумаг и др