Устройство для измерения индукции и напряженности магнитного поля

 

Союз Союетскик

Социалистических

Реслублии

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ (63 3 Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190379 (21) 2755845/18-21 (5 I)М Kh.

G 0l R 33/02 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Гасударственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

Опубликовано 301280. Бюллетень ЙЯ 48

Дата опубликования описания 3012,80 (53) УДК С21. 317. .44(088.9) {72) Автор изобретения

Н.К. Трусов

Отдел физики нераэрушающего контроля АН Белорусской ССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНДУКЦИИ И НАПРЯЖЕННОСТИ

МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Изобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для испытания ферромагнитных изделий, преимущественно имеющих форму 5 полых цилиндрических стержней.

Известные устройства для измерения индукции и напряженности магнит- ного поля, содержащие датчики индукции и напряженности магнитного поля, интегрирующие усилители и регистрирующий прибор, не обеспечивают высокой оперативности измерений,т.е. быстродействия 11) .

Известно также устройство, сойеРжащее датчик индукции с компенсирующими обмотками с одинаковым числом витков, замкнутыми на переменный ре.зистор, вывод которого соединен с концом основной обмотки датчика индукции, а подвижный вывод подключен к входу интегрирующего усилителя,причем секции компенсирующих обмоток датчика индукции расположены коаксиалЬно снаружи образца между основными обмотками датчиков (2 .

Недостатком устройства является то, что при компенсации потока индукции между основной обмоткой датчика и наружной. поверхностью образца (naразитного потока) напряжение датчика пропорционально произведению индукции в образце на его поперечное сечение. Это вызывает необходимость гроизведения расчета для определения индукции в образце, что снижает оперативность измерений.

С целью повышения быстродействия устройство для измерения индукции и напряженности магнитного поля,-o— держащее датчик напряженности магнитного поля, датчик индукции, включаю— щий измерительную и компенсационную обмотки, два интегрирующих усилителя, выходы которых подключены к входам регистрирующего блока, а вход первого интегрирующего усилителя соединен с датчиком напряженности магнитного поля, и переменный резистор, снабжено суммирующим операционным усилителем, выход которого подключен к входу второго интегрирующего усилителя и к выводу переменного резистора, другой вывод которого соединен с концом компенсационной обмотки, а подвижный вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, к неинвертирующему входу которого подключена измерительная обмотка

792181 датчика индукции, при этом параметры! датчика индукции выбраны из соотно.шения

Sg М8 — = (т

5„%„ где S, S — соответственно площадь поперечного сечения измерительной обмотки датчика индукции и коль- )g ца, образованного секциями компенсационной обмотки;

И вЂ” число витков измерительной и компенсационной обмоток датчика индукции.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства, на фиг . 2 — расположение обмоток датчика индукции и трубчатого образца ферромагнитного материала.

Устройство для измерения индукции и напряженности магнитного поля при испытании ферромагнитных материалов содержит измерительную обмотку 1 25 для измерения индукции, компенсирующую обмотку, состоящую иэ двух секций 2 и 3 с равным числом витков,две секции 4,5 обмотки для измерения напряженности магнитного поля датчика напряженности, переменный резистор б, суммирующий операционный уси литель 7, интегрирующие усилители

8, 9 и регистрирующий блок (двухкоординатный самописец) 10. Секции 2 и 3 компенсирующей обмотки соединены последовательно-встречно и подключены к одному из выводов переменного резистора б, другой вывод которого подключен к выходу операционного усилителя 7, подвижный вывод — к инвертирующему входу операционного усилителя 7. Измерительная обмотка 1 датчика подсоединена к неинвертирующему входу операционного усилителя 7, выход которого через интегрирующий уси- gg литель 8 подключен к одному из входов регистрирующего блока 10,другой вход которого подключен к выходу интегрирующего усилителя 9. К входу интегрирующего усилителя 9 подключе- р ны последовательно-встречно включенные секции 4, 5 обмотки для измерения напряженности магнитного поля.

Работает устройство следующим образом.

Испытуемый образец 11 ферромагнитного материала помещают в датчик индукции (фиг. 2). При изменении магнитного потока индукции в испытуемом образце в обмотках датчика индуцируется ЭДС пропорциональная скорости Щ изменения магнитного потока. Изменение магнитного потока через образец ферромагнетика обеспечивается намагничивающим устройством. В соответствии со схемой вклкнения обмоток датчика индукции, напряжение U на выходе операционного усилителя 7

Rq

В Д R э (1) где 8 — ЭДС, наводимая в измерительной обмотке датчика индукции;

Р— ЭДС, наводимая в компенсирующей обмотке, R — полное сопротивление переменного резистора;

R — часть сопротивления переменного резистора, Формула (1) справедлива в случае

R» -u„» го ° здесь r"z — сопротивление компенсирую.щей обмотки.

Практически это условие всегда выполняется или легко выполнимо.Так как напряженность поля в полой части образца незначительно отличается от напряженности между измерительной обмоткой датчика и наружной поверхностью образца, а величина второй напряженности равна напряженности поля между секциями компенсирующей обмотки, то при выполнении соотношеф а s Sg

HHA Ri- . — .R ь

S Wg S„W где Чд,M< — число витков измерительной и компенсационной обмотки; 5, S< — соответственно площадь йоперечного сечения измерительной обмотки датчика индукции, площадь поперечного сечения образца и кольца,образованного секциями компенсационной обмотки. Напряжение 0 пропорционально будет только скорости изменения индукции в образце, т.е. U % 5.

Таким образом, зная сечение образца, определяют число оборотов подвижного вывода переменного резистора, при котором обеспечивается пропорциональность напряжения, поступающего на интегрирующий усилитель только скорости изменения индукции в образце.

Устройство позволит .повысить быстродействие процесса измерений, потов|у что сигнал на выходе интегрирующего усилителя будет пропорционален индукции в образце, а не произведению индукции на сечение образца и, следовательно, дает необходимость проведения расчетных операций, требующих дополнительных затрат времени.

Формула изобретения

Устройство для измерения индукции и напряженности магнитного поля, содержащее датчик напряженности магнитного поля и датчик индукции, включающий измерительную и компенсационную обмотки, два интегрирующих усилителя, выходы которых подключены к входам регистрирующего блока, а вход

792181

Фиг. 1

Фиг. 2 первого интегрирующего усилителя соединен с датчиком напряженности магнитного поля, и переменный резистор, о т л и ч а ю щ е е с ÿ тем, что, с целью повышения быстродействия,оно снабжено суммирующим операционным уеилителем, выход которого подключен к входу второго интегрирующего усилителя и к выводу переменного резистора, другой вывод которого соединен с концом компенсационной обмотки, а подвижный вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, к неинвертирующему входу ксторого подключена измерительная обмотка датчика индукции, при этом параметры датчика индукции выбраны из соотношения

3 2 Й ®в — — =1

5к Мl, где 5, S — соответственно площадь поперечного сечения измерительной обмотки датчика индукции и кольца, образованного секциями компенсационной обмотки)

ИВ ЫК вЂ” число витков измерительной и компенсационной

10 обмоток датчика индукции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 219015, кл. G 01 R 33/12, 1968.

15 2. Авторское свидетельство СССР

Р 297933, кл. 6 01 R 33/12, 1970.

ВНИИПИ Заказ 10130/45

Тираж 1019 Подписное филиал ППП "Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4