Датчик магнитного поля

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

i 789928

Союз Советсимн

Соцкалкстмчесимл

Республик

*, J г (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 05.07.77 (2I )2503046/18 21 с присоединением заявки J% . " . (23)приоритет (5! )М. Кл. а 01 R 33ГОг

Гасударственный квинтет

СССР

Опубликовано 23.12.80 Бюллетень М 47 дв делам нэебретвннй н вткрмтнй (53) УДК 621.317. .44(088.8) Дата опубликования описания 30.12.80 (72) Авторы изобретения

В. В. Воробьев, A. Ф. Горбунцов и Э. В. Колесников

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени

- политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (71) Заявитель (54) ДАТЧИК МАГНИТНСГО ПОЛЯ ля jl).

Изобретение относится к магнитным измерениям, а точнее к устройствам для локального измерения напряжонности магнитного поля на поверхности ферромагннт ных образцов.

Известны устройства для локального измерения напряженности магнитного поля на поверхности ферромагнитных образцов, в основе работы которых лежит принцип электромагнитной индукции, например

10 магнитный потенциапометр, катушка поНедостатком этих измерителей является низкая чувствительность, что не позволяет использовать их для измерения магнитных напряжений на поверхности высококачественных электротехнических сталей (Э3414, И6 и др.), а также практически неконтролируемая ошибка, связанная в неравномерностью намотки измерительных витков. В частности, недостатком при измерении катушкой поля является ее конечная 1тслщнка, Что ПО2 зволяет измерять напряженность магнитного поля только на некотором расстоянии от поверхности образца. Следует также отметить ошибку, появляющуюся в результате иеперпендикулярного расположения плоскости измерительных витков катушки поля к поверхности образца, что делает. иногда невозможным применение плоской тонкой катушки поля при измерении в поперечных полах.

Известно также устройство для измерения магнитных полей, содержащее ферромагнитное ярмо, на которое нанесены две обмотки. компенсационная и измерительная (2 I.

В устройстве для измерения магнитного напряжения компенсация магнитного потока в ферромагнитном ярме произво. дится синусондальным током. Поэтому такой метод позволяет измерить только основную гармонику напряженности, что делает невозможным его применение для измерения мощности потерь при несинусоидальных индукциях, для наблю 1 2 Ъ - 1 4 1 + 4 2 Ч 2 +

Так как начальная магнитная проницаемость ферромагнитного материала ярма

З,О М4, то всегда можно обеспечить

20 такой режим работы датчика (путем увеличения зазора), при котором Q О.

Тогда

1 1 (2 2

61%4 =62Щ или

3 7899 дения временных форм магнитного напряжения,.

11ель изобретения — повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что

5 в датчик магнитного поля, содержащий ферромагнитное ярмо, расположенное с одной стороны поверхности образца, и измерительную обмотку, введена дополнительная измерительная обмотка, при этом каждая измерительная обмотка расположена параллельно поверхности образца в воздушном зазоре между соответствуюшим полюсом ферромагнитного ярма и поверхностью образца, а число витков измерительных обмоток, площади этих витков и величины воздушных зазоров между полюсами ферромагнитного ярма и поверхностью образца находятся . в соотношении

h1 ь2

2 2 где а4 и А2- воздушные зазоры между полюсами ферромагнитного ярма и поверхностью образца," щ(„и V/2- число витков измерительных обмоток, 5 и 5> — плошади витков измеритель ных обмоток.

На фиг. 1 представлен датчик магнит- З0 ного поля, общий вид, на фиг. 2 — неоднородное поле в воздушном зазоре, как суперпозиция двух полей.

Измерительные обмотки 1 и 2 расположены в воздушных зазорах между 55 полюсами ферромагнитного ярма 3 и поверхностью образца 4. Ферромагнитное ярмо 3 полностью покрывает всю занятую обмотками 1 и 2 плошадь. Плоскость обмоток 1 и 2 параллельна плоскости 40 поверхности образца 4.

28 4

Введем, напряжения а2 а2 и„= J йае, u,=g йас, 2

u,= I чае, u= JAg а 3ц 44

Тогда (1) запишем в виде

Измеряемое напряжение 0 выражается через потокосцепление 9 и 4 2 обмоток

1 и2 ((» »т)(»1 1 ) (»» )(".- )1 (4

При К 1(сосновкой вклад вносит первое слагаемое. При точном выполнении равенства К = t2 получаем

Более точное выполнение равенства 1(4

=1(достигается .калибровкой обмоток в однородном магнитном поле,. так как это означает равенство корректировкой положения датчика в симметричном магнитном поле, что означает равенство зазора

45 пк и =.) йа, Р1 ф, йй.

Ч Я23О2Я2

1 4 2 Ъ

Таким образом датчик магнитного поля позволяет измерить напряжение () между точками листа, лежащими в центре обмоток

rpe H — напряженность поля — длина контура.

На самом деле по закону полного тока для контура, показанного на фиг.. 1, имеет

Для измерения суммы у + у достаточно

4 соединить обмотки последовательно и оценивать суммарный электрический сигнал. Датчик может быть протарирован по напряжению специально намотанной на ферромагнитное ярмо тарировочной обмоткой с известным числом витков {на чертеже не показано). Для определения числа К4 пропустим ток.по тарировочной обмотке. В этом случае

5 789928 6 где фtt- ампервитки намагничивающей ярма и поверхностью образца, а число обмотки. витков измерительных обмоток, площади

Если iU подобрано так, что индукция этих витков и величины воздушных эазов измеряемом ферромагнитном образце ров между полюсами ферромагнитного и в ярме невелика, то слагаемыми U u 5 ярма и поверхностью образца находятся

Ug можно пренебречь. Измерив 9 „+, в соотношении найдем Ь" b2

I 4 2

Формула изобретения

Фиа1

Составитель Ф. Тарнопольская

Редактор В. Данко ТехредТ.Маточка

Корректор М. Шар оши

Заказ 9035/47 Тираж 3.019

ВНИИПИ Государственного ко:.штота СССР по делам изобретший и открытий

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

Подписное

Филиал 111111 "J Jàòåíò", г. Ужгород, у.1. i ö îåêòíàÿ, 4

Датчик магнитного поля, содержащий ферромагнитное ярмо, расположенное с одной стороны поверхности образца, и измерительную обмотку, о т л и ч а юшийся тем, что с целью повышения точности измерений, в него введена дополнительная измерительная обмотка, при этом каждая измерительная обмотка расположена параллельно поверхности образца в воздушном зазоре между соответствующим полюсом ферромагнитного

i где в 4 и a2 — воздушные зазоры между полюсами ферромагнитного ярма и поверхностью образца, ф!„и (/ — число витков измерительных об моток,, и 5<- площади витков измерительных обмоток.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Кифер И. H. Испытания ферромагнитных материалов, М., 1969, с. 91-97.

2. Авторское свидетельство СССР

% 333500 кл, 5 01 К 33/00

14.09.70.