Устройство для измерения магнитного потока постоянных магнитов

 

О П И С А Н И Е 111,У25О52

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.06.78 (21) 2626480/18-21 с присоединением заявки № (51) М. К .

С 01K 33/02

Государственный комитет

СССР (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.80. Бюллетень № 12 (53) УДК 621.317.44 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.03.80 по делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

Ю. Н. Сумачев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

МАГНИТНОГО ПОТОКА ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в лабораторных и производственных условиях, Известны устройства, в которых измерение компонентов магнитного поля производится путем изменения площади обмотки, пронизываемой исследуемым потоком, В указанных устройствах колебания катушке сообщаются электромеханической системой или пьезоэлементом, а наведенная в катушке электродвижущая сила измеряется подключенным к ней электроизмерительным прибором (1).

Эти устройства обладают низкой чувствительностью, что особенно неблагоприятно сказывается на точности измерений при испытаниях магнитов с объемом в несколько кубических миллиметров, т. е. с малым потоком.

Известно устройство, более простое по конструкции и эксплуатации, чем устройства с соленоидами, и обладающее большей чувствительностью, чем устройства с использованием катушек, совершающих колебания в магнитном поле магнита. Оно выполнено в виде жестко укрепленного пьезоэлемента, на конце которого расположен якорь из магнитомягкого материала — магнитопровод. В зависимости от величины магнитного потока в месте расположения якоря преобразователя возникающая сила притяжения якоря к полюсу магнита изгибает пьезоэлемент, что вызывает появление

ЭДС íà его электродах (2J

Описанное устройство может быть принято за прототип. Измерения с помощью устройства сложны, так как для обеспечения заданной стабильной чувствительности устройства необходимо соблюдать постоянную

10 скорость перемещения магнита относительно неподвижного преобразователя и неизменный зазор между якорем преобразователя и полюсом контролируемого магнита.

Кроме того, при измерении параметров не15 подвижного магнита затруднена регистрация изменяющегося во времени показания прибора. Поэтому регистрирующий прибор должен обладать большим входным сопротивлением.

20 Устройство не может быть применено для измерения параметров магнитов с объемом в несколько кубических миллиметров, так как оно обладает недостаточной чувствительностью к малым магнитным потокам.

25 Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение процесса измерения.

Сущность предложения заключается в преобразовании постоянного потока испы30 туемого магнита в переменный электриче725052

3 ский сигнал при вынужденных периодических деформациях пьезоэлемента.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитного потока постоянных магнитов, содержащее консольно закрепленный пьезоэлемент, магнитопровод и регистрирующий прибор, введены источник переменного тока, источник постоянного тока с дополнительной катушкой, установленной на центральной части магнитопровода, а также неподвижное немагнитное основание, на котором закреплен магнитопровод, выполненный в виде двух коаксиальных частей, а радиальном зазоре которых размещена с возможностью возвратнопоступательного движения цилиндрическая катушка, жестко соединенная с подвижным концом пьезоэлемента и подключенная с пьезоэлементом к регистрирующему прибору и источнику переменного тока.

На чертеже представлена функциональная схема устройства — пример конкретного выполнения.

Устройство содержит магнитопровод 1 с разомкнутой магнитной цепью, состоящей из двух коаксиальных частей и закрепленных на немагнитном основании 2, катушку

3, размещенную в радиальном зазоре магнитопровода 1 и закрепленную на подвижном конце пьезоэлемента 4. Выводы 5 пьезоэлемента 4 подключены к регистрирующему прибору 6. Выводы 7 катушки 3 подключены к источнику переменного тока 8. Испытуемый магнит 9 установлен одним из полюсов на среднюю часть магнитопровода 1.

Измерение магнитного потока испытуемого магнита производится следующим образом.

Магнит 9 размещается любым полюсом на поверхности центральной части магнитопровода. Магнитный поток магнита замыкается через магнитопровод 1, при этом в зазоре магнитопровода под влиянием взаимодействия постоянного магнитного поля и электромагнитного поля цилиндрической катушки 3, запитанной от источника переменного тока 8, возбуждаются механические колебания катушки 3. Катушка 3, жестко связанная с подвижным концом пьезоэлемента 4, своим колебательным движением вынуждает пьезоэлемент к изгибным деформациям. На электродах пьезоэлемента появляются электрические переменные сигналы с частотой, равной частоте его колебаний. Эти сигналы поступают на регистрирующий прибор 6.

Магнитный поток в зазоре магнитопровода перпендикулярен направлению возвратно-поступательного движения катушки, что повышает чувствительность устройства.

Повышению чувствительности способствует также и выбор частоты периодических сигналов, подаваемых на выводы катушки, равной частоте резонанса электромеханического преобразователя, образованного пье5

I0

4 зоэлементом и закрепленной íà его конце катушкой. В этом случае амплитуда колебаний пьезоэлемента наибольшая, т. е. наибольшую величину имеет и ЭДС на его электродах. Частота резонанса системы определяется гибкостью пьезоэлемента и суммарной массой пьезоэлемента и катушки.

Измерения с помощью предлагаемого устройства просты, так как не требуют перемещения магнита во время измерений и установки зазора между магнитом и магнитопроводом, как это имеет место в прототипе.

Устройство работоспособно и в том случае, когда регистрирующий прибор 6 подключен к выводам катушки 3, а источник переменного тока 8 — к выводам пьезоэлемента 4. При подаче периодических сигналов от источника переменного тока на пьезоэлемент возбуждаются периодические колебания пьезоэлемента и закрепленной на его конце катушки в постоянном магнитном поле испытуемого магнита, а переменное напряжение, возникающее на выводах катушки, измеряется регистрирующим прибором, Для создания эталонного магнитного потока можно использовать дополнительную катушку 10 с питанием от источника постоянного тока 11. В отсутствие магнита на катушку подается постоянный ток, возникает взаимодействие постоянного и переменного электромагнитных полей, при этом отклонение стрелки регистрирующего прибора пропорционально величине постоянного тока в калибровочной катушке. Использование калибровочной катушки позволяет отказаться от эталонного магнита, который может менять свои свойства в зависимости от условий хранения.

Для определения полярности полюсов установленного на центральную часть магнитопровода испытуемого магнита подается питание на дополнительную калибровочную катушку, при этом направление создаваемого ею постоянного магнитного потока известно. При совпадении направления магнитных потоков катушки и магнита показание регистрирующего прибора увеличивается, и наоборот, если поля противоположные, показание регистрирующего прибора уменьшается.

Формула изобретения

Устройство для измерения магнитного потока постоянных магнитов, содержащее консольно закрепленный пьезоэлемент, магнитопровод и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения процесса измерения, в него введены источник переменного тока, источник постоянного тока с дополнительной катушкой, установленной на центральной части магнитопровода, а также неподвижное немагнитное основание, на котором закреплен магнитопровод, выполненный в виде двух . коаксиальных ча725052

Составитель Е. Данилина

Техред В, Серякова

Корректор 3. Тарасова

Редактор В. Левятов

Заказ 147/19 Изд. № 218 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 стей, в радиальном зазоре которых размещена с возможностью возвратно-поступательного движения цилиндрическая катушка, жестко соединенная с подвижным концом пьезоэлемента и подключенная с пьезоэлементом к регистрирующему прибору и источнику переменного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 2648046, кл, 324-43, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 317008, кл. G 01R 33/02, 1970.