Способ определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей

Использование: для неразрушающего определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала. Сущность изобретения заключается в том, что при индуцировании магнитного поля индуктором 2 измеряют его магнитодвижущую силу с помощью датчика 6 и амплитуды магнитной индукции на противоположных концах магнитных полюсов индуктора Винд и в промежутке между ними Впов и определяют значение относительной магнитной проницаемости ферромагнитной детали с помощью соотношения: технический результат: повышение точности и быстродействия определения относительной магнитной проницаемости. 2 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники магнитных величин и может быть использовано для неразрушающего определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных их ферромагнитного материала.

Из уровня техники известен способ измерения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, характеризующийся тем, что подключают генератор переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определяют значение намагничивающего тока частотой f, измеряют падение напряжения на образцовом резисторе, включают во вторичную обмотку понижающего трансформатора через образцовый резистор исследуемый цилиндрический проводник радиуса r с удельной проводимостью σ, измеряют на середине проводника падение напряжения на участке длиной 1 м, рассчитывают его сопротивление Z и определяют магнитную проницаемость по соотношению (Патент RU 2255346, МПК G01R 33/12, 1988):

Недостаток известного способа состоит в том, что определение магнитной проницаемости требует реализации электрического контакта, жесткие требования к формфактору исследуемого образца и получение усредненного значения относительной магнитной проницаемости на всем исследуемом образце.

Наиболее близким к предлагаемому известным техническим решением в качестве прототипа является способ измерения магнитнойпроницаемости ферромагнитных материалов стержневых образцов, который характеризуется тем, что индуцируют в них магнитный поток, сформированный магнитодвижущей силой индуктора в виде соленоида, в рабочую полость которого помещают исследуемый образец, при этом управляют интенсивностью и конфигурацией магнитного поля путем воздействия на испытуемый образец переключением секций соленоида индуктора, определяют кажущуюся магнитную проницаемость и магнитную проницаемость с учетом относительной длины индуктора и его части (Патент RU 2022292, МПК G01R 33/12, 1988).

Недостаток прототипа заключается в том, что кажущаяся проницаемость зависит от формфактора исследуемого образца, необходимости помещения образца в рабочую полость индуктора, чувствительности баллистического метода измерений от электромагнитных и геометрических характеристик электромагнитной измерительной цепи, включающий сам образец.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности измерительных действий по неразрушающему определению относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала.

Технический результат изобретения состоит в том, что повышается точность и оперативность определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала.

Сущность изобретения заключается в том, что, кроме известного и общего существенного действия, характеризующегося тем, что индуцируют в ферромагнитных деталях магнитный поток, сформированный магнитодвижущей силой индуктора, в предлагаемом способе определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей располагают исследуемую деталь вне рабочей полости индуктора и производят измерения амплитуды магнитных индукций в выбранных зонах у полюсов намагничивания индуктора и в выбранных зонах между совокупностью полюсов с противоположной намагниченностью, соответствующей приложенной магнитодвижущей силе магнитного поля, и определяют относительную магнитную проницаемость из соотношения:

где K - градуировочный корреляционный коэффициент,

Винд - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне у полюса индуктора исходящего намагничивающего потока, Впов - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне между полюсами индуктора

Новизна изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе определения магнитной проницаемости ферромагнитных деталей располагают исследуемую деталь вне рабочей полости индуктора, измеряют амплитуды магнитных индукций в выбранных зонах у полюсов намагничивания и в выбранных зонах между совокупностью полюсов с противоположной намагниченностью, соответствующей приложенной магнитодвижущей силе магнитного поля, и определяют относительную магнитную проницаемость из соотношения:

где K - градуировочный корреляционный коэффициент, Винд - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне у полюса индуктора исходящего намагничивающего потока, Впов - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне между полюсами индуктора с противоположной намагниченностью, соответствующей приложенной магнитодвижущей силе индуктора, что обеспечивает повышение точности и оперативности определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала.

Функциональная схема устройства, реализующего в качестве примера предлагаемый способ определения относительной магнитной проницаемости, изображена на фиг. 1, электрическая схема примера технической реализации заявляемого способа представлена на фиг. 2. На фиг. 1 и 2 обозначено:

1 - объект измерения - ферромагнитная испытуемая деталь;

2 - магнитный индуктор;

3 - магнитопровод индуктора;

4 - датчик магнитной индукции в выбранной зоне у полюса индуктора исходящего намагничивающего потока;

5 - датчик магнитной индукции в выбранной зоне между полюсами индуктора с противоположной намагниченностью;

6 - датчик намагничивающей (магнитодвижущей) силы;

7 - силовые линии магнитного поля индуктора, формирующие магнитный поток;

8 - контроллер;

9 - персональная ЭВМ;

10 - источник электрической энергии;

11 - обмотки магнитного индуктора.

Устройство, реализующее предлагаемый способ определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей, работает следующим образом.

Источник электрической энергии 10 вырабатывает электрический ток, который протекает по обмоткам 11 магнитного индуктора 2 и формирует известным образом магнитное поле, часть силовых линий 7 которого изображена на фиг. 2 пунктирными линиями. Требуемую интенсивность и динамику сформированного магнитного поля получают путем управления силой протекающего по обмоткам 11 тока, что и обеспечивает возбуждение магнитодвижущей силы магнитного индуктора 2. В прототипе магнитодвижущую силу магнитного индуктора устанавливают путем изменения числа витков 11 на магнитопроводе 3, что не может обеспечить высокой точности и оперативности определения магнитной проницаемости испытуемой ферромагнитной детали 1 про причине того, что в составном сердечнике - внутри соленоида (3) и вне его (1) - содержатся магнитопроводы разных форм факторов, электромагнитных свойств и взаимного расположения магнитопроводов с учетом немагнитных зазоров между магнитопроводами. В предлагаемом способе определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей 1 возбуждение магнитодвижущей Fµ силы осуществляется автоматизировано с помощью контроллера 8, управляемого персональной ЭВМ 9, и датчика 6 магнитодвижущей силы, что выгодно отличает заявляемый способ в сравнении с прототипом по критерию точности и оперативности.

Далее, с помощью датчиков 4 и 5 магнитной индукции реализуются операции (действия) по измерению магнитной индукции у магнитных полюсов индуктора Винд и в промежутке между полюсами с противоположной намагниченностью Впов соответственно. Так как замеры магнитной индукции В производят при фиксированных значениях магнитодвижущей силы Fµ индуктора 2, то измерение магнитной индукции у магнитных полюсов индуктора Bинд и в промежутке между полюсами с противоположной намагниченностью Впов позволяет впервые оперативно и максимально точно определить относительную магнитную проницаемость измеряемого объекта 1 с помощью математического соотношения:

где K - градуировочный корреляционный коэффициент, учитывающий конструктивные особенности расположения датчиков 4 и 5 магнитной индукции относительно магнитных полюсов намагничивающего индуктора 2, а также динамические параметры изменения магнитного поля и омическое сопротивление ферромагнитной измеряемой детали 1.

Известные в прототипе действия над материальными магнитными величинами при определении магнитной проницаемости материала основаны на измерении количества электричества (при кратковременном импульсе тока), пропорционального магнитной проницаемости. Значение измеренного количества электричества фиксируется по первому наибольшему отклонению (т.н. баллистическому отбросу) подвижной части (стрелки) измерительного прибора (баллистического гальванометра). Т.е. в прототипе кажущаяся импульсная магнитная проницаемость ставится в соответствии с динамическими параметрами электромагнитной цепи измерения, чувствительной как к формфактору образца, его расположению относительно соленоида индуктора, так и к электропроводности образца, что делает способ не универсальным к использованию и трудоемким.

Промышленная осуществимость изобретения обосновывается тем, что в нем использованы известные в аналоге и прототипе узлы и элементы по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлен в 2014 году действующий образец устройства, который реализует заявленный способ определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей.

Положительный эффект от использования изобретения состоит в том, что в силу того, что измеряют индукцию магнитного поля со стороны свободной поверхности исследуемого образца при выбранных параметрах тока возбуждения индуктора в зонах у намагничивающих полюсов и в выбранной зоне между разнополярными полюсами, достигается универсальность применения способа и обеспечивается расширение динамического диапазона определения относительной магнитной проницаемости с возможностью определения неоднородности проницаемости в локализованном месте детали в различных направлениях на поверхности, ориентированных по направлению поля индуктора, кроме того, отсутствие необходимости плотного контакта полюсов индуктора с поверхностью исследуемой детали обеспечивает повышение не менее чем на 15-20% оперативности определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала.

Способ определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей, основанный на том, что индуцируют в ферромагнитных деталях магнитный поток, сформированный магнитодвижущей силой индуктора, отличающийся тем, что измеряют амплитуды магнитных индукций в выбранных зонах у полюсов намагничивания и в выбранных зонах между совокупностью полюсов с противоположной намагниченностью, соответствующей приложенной магнитодвижущей силе магнитного поля, и определяют относительную магнитную проницаемость из соотношения: , где K - градуировочный корреляционный коэффициент, Bинд - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне у полюса индуктора исходящего намагничивающего потока, Впов - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне между полюсами индуктора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой устройство для измерения магнитных характеристик образцов из листовой электротехнической стали произвольной формы.

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для измерения вебер-амперной характеристики электротехнического изделия. Техническим результатом заявляемого способа является повышение точности измерения за счет учета температурной погрешности.

Изобретение относится к области экспериментальной физики и предназначено для определения компонент вектора спина, преобладающего в пучке частиц. Предложенное устройство детектирования спина состоит из вращателя (1) спина с переключаемой катушкой (5), отклоняющего устройства (7), детектора (9) спина и коммутационного блока (15), обеспечивающего возможность переключения состояний возбуждения катушки (5).

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано при исследовании магнитных свойств веществ и материалов в следующих областях: физика магнитных явлений, геофизика.

Изобретение относится к области магнитных и магнитооптических измерений. Способ заключается в том, что исследуемый образец освещают линейно поляризованным световым пучком и измеряют изменение поляризации при отражении, используя разделение отраженного луча на p- и s-компоненты с разложением по амплитуде и фазе, получая на выходе четыре световых пучка.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способу и системе для определения магнитной массы железнодорожных вагонов. Способ заключается в том, что для определения магнитной массы железнодорожных вагонов сначала производят калибровку с учетом окружающей температуры, а также насыпной плотности груза в вагонах.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой способ измерения магнитных свойств и толщины наноразмерных магнитных пленок и может быть использовано в магнитной наноэлектронике для характеризации гетерогенных магнитных элементов в устройствах памяти, в сенсорных устройствах и т.п.

Использование: для определения намагниченности насыщения магнитной жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что помещают жидкость во внешнее магнитное поле, индукцию которого можно менять, измеряют напряженность H и индукцию B магнитного поля внутри жидкости и определяют намагниченность жидкости M=(B/µo)-H, при этом определяют намагниченность M=M1 при B=B1 на начальном участке кривой намагничивания, где выполняется закон Кюри, определяют намагниченность M=M2 при большей индукции B=B2 на участке кривой намагничивания, где закон Кюри не выполняется, из равенства (M2B1/M1B2)=3La(ξ2)/ξ2 находят функцию Ланжевена La(ξ2), затем определяют Mнас=M2/La(ξ2).

Изобретение относится к области измерений магнитных величин, затрагивает средства измерений механических свойств ферромагнитных материалов, имеющих корреляционную связь с их магнитными характеристиками, например коэрцитивной силой, и может быть использовано при неразрушающем контроле качества термической обработки ферромагнитных изделий.

Устройство для исследования магнитных свойств магнетиков, основанное на принципе регистрации нелинейных эффектов в параллельных гармоническом и постоянном магнитных полях, относится к области научного приборостроения, к технике исследования магнетиков на основе спин-эффектов.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения уровня, мгновенной и интегральной насыпной плотности груза в полувагонах железнодорожного транспорта, обнаружения негабаритного груза, выявления отклонений от сортности, а также для построения распределения уровня (насыпной плотности) по длине полувагона. Устройство включает датчик скорости, датчик уровня загрузки и блок обработки и управления. Дополнительно включены средства определения массы груза, датчики уровня загрузки, число которых составляет от двух до шести, которые установлены на высоте 5.0 м от уровня головки рельса ж/д пути, справа и слева от оси пути в диапазоне от 0,2 м до 0,75 м. Технический результат заключается в повышении точности определения уровня, мгновенной и интегральной насыпной плотности груза в полувагонах. 3 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю металлов и сплавов, а именно к методам контроля фазового состава, и может быть использовано в металлургии, металлообработке, машиностроении, авиастроении для контроля качества продукции и стабильности технологических процессов. Прибор контроля фазового состава стали включает в себя датчик (Д), который состоит из корпуса, выполненного из немагнитного материала, и вторичный прибор (ВП) со средством алфавитно-цифровой индикации для отображения выходной информации. При этом в корпусе размещены соединенные между собой измерительный трансформатор (1), состоящий из первичной обмотки возбуждения (ОВ) и вторичной обмотки измерительной (ОИ), генератор синусоидальных колебаний (2), датчик-преобразователь тока (3), цифроаналоговый преобразователь (5), аналого-цифровой преобразователь (4). Вторичный прибор дополнительно содержит микропроцессорный модуль (7), связанный с измерительным трансформатором (1) через приемопередатчик (10) вторичного прибора, связанного с приемопередатчиком (6) датчика посредством радиосигнала, и управляющий амплитудой выходного напряжения генератора синусоидальных колебаний. Техническим результатом настоящего изобретения является повышение надежности и достоверности автоматического измерения содержания ферритной фазы в образце или пробе. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерения магнитных полей и касается оптического магнитометра. Магнитометр включает генератор низкой частоты, конденсатор, по меньшей мере одну катушку электромагнита, активный материал виде кристалла карбида кремния, содержащий по меньшей мере один спиновый центр на основе вакансия кремния с основным квадрупольным состоянием, помещенный внутрь катушки, источник постоянного тока, синхронный детектор, блок управления, оптическую систему из полупрозрачного зеркала, зеркала, светофильтра, линзы и объектива, лазер, излучающий в ближней инфракрасной области, и фотоприемник. Технический результат заключается в упрощении устройства и обеспечении возможности работы в полосе прозрачности биологических объектов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электрохимии и физике магнетизма, в частности к электролитической диссоциации некоторых растворов, ионы которых существенно отличаются по их атомной массе. Заявлено устройство для исследования эффекта намагничивания растворов при их вращении, состоящее из последовательно связанных регулируемого источника постоянного тока, двигателя постоянного тока, датчика угловой скорости оси вращения двигателя постоянного тока, цилиндрического сосуда с осью его вращения из немагнитного материала, заполненного испытываемым раствором, измерителя напряженности магнитного поля, возникающего в испытываемом растворе, и устройства управления и обработки информации, второй вход которого связан с выходом датчика угловой скорости вращения оси двигателя, а управляющий выход соединен с регулируемым источником постоянного тока. Заявляемое техническое решение позволяет исследовать различные виды растворов на предмет возникновения их намагничивания и электрической поляризации при вращении, что дает дополнительную информацию о физико-химической структуре растворов и о природе электролитической диссоциации. 1 ил.

Изобретение относится к первой микромагнитометрической системе для обнаружения присутствия сверхмалых количеств магнитных частиц вплоть до одиночной магнитной частицы или одиночного магнитного объекта нано- или микромасштаба. Микромагнитометрическая система для обнаружения присутствия сверхмалых количеств магнитных частиц содержит первый магнитный гибридный AMR/PHR многокольцевой датчик, использующий электрическую конфигурацию моста Уитстона, первый источник тока, первое устройство измерения напряжения, набор из по меньшей мере одной магнитной частицы, осажденной на первый магнитный датчик, и блок обработки для обнаружения из набора различных измеренных дифференциальных напряжений отклонения магнитного потока, характеризующего присутствие по меньшей мере одной осажденной магнитной частицы. Технический результат – повышение чувствительности обнаружения магнитных частиц. 9 н. и 14 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к устройству и способу обнаружения магнитных частиц в поле зрения, которые позволяют удаление фоновых сигналов. Устройство содержит: средство выбора, содержащее блок (110) генератора сигналов поля выбора и элементы (116) поля выбора для создания магнитного поля (50) выбора, имеющего такую пространственную структуру его напряженности магнитного поля, что в поле (28) зрения формируются первая подзона (52), имеющая низкую напряженность магнитного поля, где намагничивание магнитных частиц не доходит до насыщения, и вторая подзона (54), имеющая более высокую напряженность магнитного поля, где намагниченность магнитных частиц доходит до насыщения, средство (120) возбуждения, содержащее блок (122) генератора сигнала возбуждающего поля и катушки (124; 125, 126, 127) возбуждающего поля для изменения положения в пространстве двух подзон (52, 54) в поле (28) зрения посредством возбуждающего магнитного поля, чтобы намагничивание магнитного материала изменялось локально, приемное средство, содержащее блок (140) приема сигнала и приемную катушку (148) для получения сигналов обнаружения, причем сигналы обнаружения зависят от намагничивания в поле (28) зрения и на намагничивание влияют изменения положения первой и второй подзон (52, 54) в пространстве, и средство (152) реконструкции для реконструкции изображения поля (28) зрения из сигналов обнаружения, причем спектр упомянутых сигналов обнаружения включает в себя множество частотных составляющих, при этом одна или более из упомянутых частотных составляющих выбираются и/или взвешиваются путем использования коэффициента качества конкретного сигнала частотной составляющей, полученного из результатов измерений фоновых сигналов, причем для реконструкции изображения используются только выбранные и/или взвешенные частотные составляющие. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 18 ил.

Изобретения относятся к определению магнитного свойства каждого магнитного материала, входящего в состав листа бумаги, перемещаемого по транспортному пути, и определению этих магнитных материалов. Сущность: устройство содержит модуль магнитного детектора, который создает на транспортном пути магнитное поле смещения. Направление этого магнитного поля наклонено под заданным углом к транспортной поверхности для листа бумаги. Модуль детектирует магнитный заряд магнитных материалов посредством обнаружения вариаций магнитного поля смещения. Устройство содержит также модуль намагничивания, который расположен выше по потоку относительно модуля магнитного детектора в указанном направлении перемещения и намагничивает магнитные материалы посредством создания на транспортном пути магнитного поля намагничивания, ориентированного в направлении, отличном от направления магнитного поля смещения. В положении, где модуль магнитного детектора детектирует намагниченность, магнитные материалы находятся в состоянии, в котором магнитные материалы намагничены во взаимно различных направлениях в соответствии с их коэрцитивной силой. Технический результат: создание малогабаритного устройства, способного определять несколько типов разных материалов. 4 н. и 17 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для измерения вебер-амперных характеристик электротехнических устройств. В устройство измерения вебер-амперных характеристик электротехнических устройств, содержащее источник питания, намагничивающую обмотку, нанесенную на испытуемый образец, измерительный шунт, причем к выходу источника питания присоединено масштабирующее устройство, усилитель, дифференциатор, нуль-орган, аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи, дополнительно введены согласно изобретению шесть амплитудных детекторов, коммутатор, первый и второй многополосный фильтр, первое и второе устройства выборки и хранения, персональный компьютер, блок модели. В основе разработанного устройства измерения вебер-амперных характеристик электротехнических устройств лежит метод натурно-модельного эксперимента для определения вебер-амперной характеристики электротехнического изделия. Технический результат – расширение функциональных возможностей устройства измерений вебер-амперных характеристик электротехнических устройств. 2 ил.

Изобретение относится к области измерения магнитного момента (ММ), а именно к измерению магнитных моментов объектов путем измерения составляющих индукции магнитных полей в условиях наличия естественных и промышленных помех. Отличительная особенность способа заключается в том, что производятся измерения разности сигналов между двумя парами магнитоизмерительных датчиков, установленными в противоположных, симметрично расположенных точках относительно центра координат объекта. По результатам измерения разности одноименных составляющих магнитных полей и известных координат положения магнитоизмерительных датчиков относительно центра объекта определяют составляющие мультипольных магнитных моментов. С помощью системы контуров, расположенных вокруг объекта, имитируют условия нахождения объекта в любой широтной зоне и определяют искомые магнитные моменты индуцированной и остаточной намагниченности в этой зоне. Технический результат – повышение помехозащищенности и точности измерения составляющих мультипольных магнитных моментов объектов. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю металлов и сплавов, а именно к устройствам, предназначенным для автоматизированного экспресс-контроля состава сплавов на основе железа, а именно содержания ферритной фазы в различных марках стали при литье и, прежде всего, в стальных пробах и калибровочных образцах. Устройство контроля фазового состава стали содержит источник переменного тока, состоящий из генератора синусоидального напряжения и усилителя переменного напряжения, блок, регистрирующий результат измерения и датчик тока. Согласно изобретению устройство дополнительно содержит индикатор, отображающий результат измерения, микроконтроллер, выполняющий функции генератора синусоидального напряжения и блока, регистрирующего результат измерения, позволяющий реализовать функции цифровой обработки сигналов, записи данных, их вывода на индикатор и передачи данных, при этом в качестве усилителя переменного напряжения используется отдельный усилитель мощности, представляющий собой каскадное включение усилителя напряжения, управляющим элементом которого является операционный усилитель, и каскада на комплементарных транзисторных сборках, питание которого подключено к выходам выпрямителей ±25 В, вход усилителя мощности подключен к выходу цифроаналогового преобразователя микроконтроллера, а выход к обмотке возбуждения первичного преобразователя, при этом первичный преобразователь представляет собой обмотку возбуждения и измерительную обмотку, расположенные коаксиально, причем выход измерительной обмотки подключен к предварительному усилителю, понижающий трансформатор, вторичные обмотки которого подключены к входам выпрямителей напряжения ±25 В, стабилизаторы напряжения +3,3 В и +5 В, входы которых подключены к выходу выпрямителя напряжения +25 В, отдельные предварительные усилители сигнала с датчика тока и сигнала с измерительной обмотки, входы которых подключены соответственно к датчику тока и измерительной обмотке, а выходы к двум каналам аналого-цифрового преобразователя микроконтроллера. Изобретение обеспечивает повышение надежности и достоверности автоматического измерения содержания ферритной фазы в образце или пробе, погрешность измерения ферритной фазы в пределах ±3%. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Использование: для неразрушающего определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала. Сущность изобретения заключается в том, что при индуцировании магнитного поля индуктором 2 измеряют его магнитодвижущую силу с помощью датчика 6 и амплитуды магнитной индукции на противоположных концах магнитных полюсов индуктора Винд и в промежутке между ними Впов и определяют значение относительной магнитной проницаемости ферромагнитной детали с помощью соотношения: технический результат: повышение точности и быстродействия определения относительной магнитной проницаемости. 2 ил.

Наверх