Способ измерения релаксационной коэрцитивной силы ферромагнитных образцов

 

.е . гч

И C АНФ

Союз Советскиз

Социалистических ттеслублик

О П E

ИЗОБРЕТЕНИЯ ю788064

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6t) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 260279 (21) 2730807/18-21 (5 )hh с присоединением заявим Но— (23) Приоритет

G R 33/12

Государствеины4 комитет

СССР

Ао делам изобретений и открыти4

Опубликовано 15,128й Бюллетень М46

Дата опубликования описания 15.1280 (53) УДК 621.317 44 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.С.Малышев, С.Б.Машкович, A.A.Øòèí и С.П.Перепелов (71) Заявитель

Ижевский механический институт (54)СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕЛАКСАЦИОННОЙ КОЭРЦИТИВНОЙ

СИЛЫ ФЕРРОМА1"НИТПЫХ ОБРАЗЦОВ

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в неразрушаищем контроле качества ферромагнитных материалов.

Известен способ измерения релак- 3 сационной коэрцитивной силы, основанныф на использовании эффекта Баркгаузена и. ферромагнитных материалов. В известном способе оперируют числом скачков Баркгауэена,которые подсчиты- 40 вают при перемагничивании ферромагнитного образца по восходящей и нисходящей ветвям петли гистерезиса (1).

Способ имеет малую точность, так как,во-первых, измерение проводится за один цикл перемагничивания,а число скачков Баркгаузена на нисходящей и восходящей ветвях петли гистереэиса имеет определенный разброс,и,во-вторых,скачки Баркгаузена накладываются .. 29 ,друг на друга с большой интенсивностью их возникновения.

Известен другой способ измерения релаксационной коэрцитивной силы, в котором ферромагнитный образец пе- .25 ремагничивают по предельной петле гистерезиса в режиме, при котором интенсивность скачков Баркгаузена посто»

"янна во: времени, измеряют время полного перемагничивания на восходящей 3Q,ветви петли гистерезиса,уменьшают напряженность поля в течение времени, равного половине петли полного ,перемагничивания, и измеряют ток в намагничивающей цепи, по которому су дят о коэрцитивной силе Реманенца 12).

Недостатки способа — наличие погрешности измерения, вызванной неповторяемостью эффекта Баркгауэена на нисходящей и восходящей ветвях петли гистерезиса, так как измерение проводится за один цикл измерения перемагничивающего поля, значительное вре+ мя измерения, вызванное необходимостью соблюдения сложного режима перемагничивания, при котором интенсивность скачков Баркгаузена постоянна во времени.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

Цель достигается тем, что s способе измерения релаксационной коэрцитивной силы ферромагнитных образцов, основанном на использовании эффекта Баркгаузена и включающем перемагничивание образца по предельной петле гистерезнса и регистрацию имПульсов ЭДС от скачков Баркгаузена, перемагничивание образца производят циклически линейно изменяющимся маг

788064 нитным полем, определяют среднее ,значение импульсов ЭДС от скачков

Баркгаузена за период перемагничивания и в каждом цикле перемагничивания по одной из ветвей петли гистерезиса в.интервале магнитных полей от максимального значения до значения магнит-" ного поля, при котором среднее зна.чение импульсов ЭДС от скачков Барк, гаузена уменьшится в четыре раза и по величине которого определяют релакса- ционную коэрцитивную силу.

Кроме того; перемагничивание образца производят магнитным полем, амплитуда которого удовлетворяет условию Н = 1,5-2 Н, где Н - величина магнитного. поля,прй котором заканчиваются скач,ки Баркгаузена, а скорость перемаг.ничивания образца удовлетворяет условию вЂ, - 20-40аН, гдесН - интервал н» магйитных полей,в котором существуют скачки Баркгаузена.

На фиг.1 изображен пример устройства, реализующий предлагаемый способ; на фиг.2 — зависимость результатов измерения от амплитуды перемагничивающего поля; на фиг.З - зависимость результатов измерения от скорости перемагничивания; íà фиг.4 иллюстрируется способ измерения релаксационной силыу на фиг.5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Испытуемый образец перемагничивают по петле гистереэиса (cM. Фиг.4а) магнитным полем (см. Фиг.4б) . В интервале полей от Н до Н и от Н, до

Н5 возникают скачки Баркгаузейа (cM. . Фиг.4в интервал сушествования импульсов ЭДС от „до t< и от t+ до t ) . (." постоянной времени К измеряют среднее значение импульсов ЭДС от скачков Баркгаузена -П „=к e(t) dt (на фиг.4в обозначено цифроЪ 1) . Далее выделяют импульсы ЭДС в интерва, ле полей:отй „до НЗ "и, изменЯя Hq, добиваются того, чтобы U =i (tMt=

=U /4 (на фиг, 4 s U обозначена цифрой-2) . Величина Н равна релаксационной коэрцитивной силе.

В предложенном способе устанавливают определенное соотношение меж-. ду амплитудой перемагничивающега по ля Н и величиной -поля, при котором заканчиваются скачки Баркгаувена Н . Tax как при Н,„ЭН точность измерения релаксациойной коэрцитивной силы предельного цикла не увели-, чивается, а лишь возрастают энерго-,. затраты на перемагничивание и время измерения, то установлено соотношение, Hg1 5-2 Н . Показания результатов по предложенйому способу (см.фиг.2)(кривая 1 в отн.ед.)и время измерений (кривая 2 в с)зависят от амплитуды пе ремагничивающего поля(сталь ЗОХГСА) . Н® релаксационная коэрцитивная сила, Н© (Н - релаксационная коэрцитивная сйла как функция Н „,.

Скорость перемагничивания испытуемого образца „выбирают численно равной

20-40 значениям интервала полей существования скачков Баркгаузена, т.е выполняют соотношение dH/dt=20-40 (Н -Н ) . Это позволяет при сохранении точности сократится время измерения.

Показания результатов измерения по способу (cM.фиг ° 3)(кривая 1 в отн.ед) .. ,и время измерения (кривая 2 в с) завиfQ сят от скорости перемагничивающего по лЯ (сталь ЗОХГСА пРи H =1 5 Н ) Пог решность измерения при dH/dtp40 (Н

-Н,() обусловлена наличием помехи, наведенной полем перемагничивания и возникающей на этапе регистрации скачков Баркгаузена.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из генератора 1 импульсов тока треугольной формы, щ перемагничивающей обмотки 2 с резистором 3, измерительной обмотки 4, измерителя 5 среднего значения импуль сов ЭДС от скачков Баркгаузена, дифференциатора б, порогового блока 7, ключа 8, схемы 9 совпадения, управляемого аналогового ключа 10, измерителя 11 постоянного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

При циклическом перемагничивании

30 испытуемого образца в измерительной обмотке 4 индуцируются импульсы ЭДС от скачков Еаркгаузена, которые че-. рез ключ 8 поступают на измеритель

5 среднего значения, где ФормируетЯ ся U.Размыкая ключ 8, импульсы ЭДС поступают на измеритель 5 среднего значения через аналоговый управляемый ключ 10, функционирование которого поясняется временной диаграммой, 4О Падение напряжения В 1 на резистор 3 (см. Фиг.5а) пропорцйонально току, протекающему в перемагничивающей обмотке, следовательно, и магнитному полю, воздействующему на образец.

Падение напряжения Е„ подается на

" дифференциатор б, прямоугольwe импульсы которого (см. Фиг.56) поступают на один вход схемы 9 совпадения.

Падение напряжения Е подается также на пороговый блок 7, порог срабаты50 вания которого задается напряжением

Е (см. Фиг.5а) . Выход порогового блока 7 (cM.Фиг.5в) соединен со вторым входом схемы 9 совпадения. Срабатыванйе аналогового ключа 10 происходит

Я при совпадении напряжений на выходах дифференциатора б и порогового блока .7 (см. Фиг.5г) . Выбором Е добиваются такого значения П, что П=4U Измеряя Е измерителем 11, определяют релаксационную коэрцитивную силу.

Скорость измерения и амплитуда перемагничивающего поля определяется

"характером ферромагнитного материала, иэ которого изготовлены образцы, и их, | формой, так как раэмагничивающий фак788064

Формула изобретения

Н$(НЛ сефК

Не Щ апцн. е8 ьо

ГО

Ор5

Фиг. f

Фиг 2 тор деформирует петлю гистерезиса.

Режим перемагничивания устанавливают! имперически для группы образцов и конкретных задач, например, контроль .термообработки штоков из конструкционной стали или прутков из инструменталь- ной стали, или контроль. магнитных свойств листов электротехнической стали.

1. Способ измерения релаксационной коэрцитивной силы ферромагнит ных образцов, основанный на использовании эффекта Баркгаузена и включающий перемагничивание образца по предельной петле гистерезиса и регистрацию импульсов ЭДС от скачков

Баркгаузена, отличающийся тем, что, с целью повышения точности > и быстродействия, перемагничивание образца производят циклически линейно изменяющимся магнитным полем,определяют среднее значение импульсов ЭДС от скачков Баркгаузена за период пере- g5 магничивания и в каждом цикле перемагничивания по одной из ветвей петли гистерезиса в интервале магнитного поля, от максимального значения до значения магнитного поля, при котором среднее значение импульсов

ЭДС от скачков Баркгаузена уменьшится в четыре раза и по величине которого определяют релаксационную коэрцитивную силу.

2. Способ по п.l о т л и ч а ю— шийся тем, что перемагничивание образца производят магнитным полем, амплитуда которого удовлетворяет условию H„, =1,5-2 Н,где Н вЂ” величина магнитного поля, при котором заканчиваются скачки Баркгауэена.

3. Способ по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что перемагничивание образцов производят со скоростью, удов летворяющей условию бй!б =2.0- ОЬИ, гдейН -интервал магнитных полей, в котором существуют скачки Баркгаузена.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиЬе

1. Хазанкин Б.В. Исследование связи эффекта Еаркгаузена с параметрами петли гистерезиса. Канд. дисс. (Калининский гос. ун-т), 1969.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 542155, кл. G 01 R 33/12, 01.04.75

Составитель Ф. Тарнопольская

ТехредН.Ковалева КорректорИ. Муска

Редактор М.Ткач

Подписное Закаэ 8346/54 Тираж 1019<

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

IIo делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4