Устройство для измерения характеристик магнитных материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиии

Социалистичесиии республик

«ii894628 (6! ) Дополнительное K авт. свид-ву (22)За+ "0 14.05.80 (21) 2923016/18 21 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетОпубликовано 30.12.81.. Бюллетень М 48

Дата опубликования описания 30. 12.81 (5!)М. Кл.

G 01 Й 33/12 фвударатвкииыЯ кеиитет

СССР ае дами «мЯрвткииЯ и вткритиЯ (53) flK 621. 317.

° 44 (088.8) А.А.Мироедов, Ю.В.Селезнев и Ф.К.Макаров .1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Омский политехнический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК

МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке аппаратуры для измерения магнитных характеристик слабомагнитных материалов в частности для измерения магнитной проницаемости магнитоэлектрических изделий стержневого типа в полях промышленной частоты.

Известны устройства для измерения магнитных характеристик материалов.

Принцип действия этих устройств основан на намагничивании образцов с помощью намагничивающей обмотки, в которой устанавливают необходимый намагничивающнй ток, соответствующий выбранному значению напряженности поля Н и фиксировании ЭДС, которая наводится в измерительной обмотке с последующей обработкой результатов измерения jl).

В таком устройстве регистрирующий прибор фиксирует сигналы, пропорциональные измеряемым характеристикам, что требует либо дополнительной математической обработки результатов наблюдений, либо расширения функциональных возможностей канала измерения.

Оаиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения динамической .кривой намагничивания индукционным

10 методом. Данное устройство, содержащее регулировочное устройство намагничивающего тока, намагничивающую обмотку, измерительные обмотки напряженности поля и индукции в образтэ це, переключатель измеряемьж характеристик, индикатор средних значений

ЭДС, и может быть использовано для определения кривой намагничивания в динамическом режиме и, в частности, для определения магнитной проницаемости стержневых образцов путем проведения операции деления значения маг нитной индукции на значение напря894628

1$

30

SS женности при определенном тОке намагничивания t2 l.

В тех|шке при проведении контроль часто важнее знать не магнитную проницаемость образца в определенном магнитном поле, а разность проницамости испытуемого образца и проницаемости какого-то эталонного образца..Определение этой разности с помощью укаэанного устройства возможно последовательным проведением измерения магнитной проницаемости испытуемого и эталонного образца с последующим отысканием разности результатов измерений. Прн этом в случае необходимости (например, ври приемо-сдаточном контроле, при ,онтроле на соответствие ТУ и т.д.) важно. иметь наглядную информацию об абсолютном значении контролируемой величины при вполне определенных полях намагничивания..Проводить одновременно указанные измерения с помощью. данного устройства невозможно без дополнительных затрат времени на измерения и вычисления.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения характеристик магнитных материалов, содержащем блок регулирования намагничивающего тока, соединенный с намагничивающей . обмоткой, измерительную обмотку напряженности поля и индукции в образце, соединенную через переключатель с индикатором средних значений ЭДС, в блок регулирования намагничивающего тока вве» ден переключатель значений напряженности кратных между собой десяти, синхронно связанный с переключателем индикатора, при этом измерительная обмотка индукции выполнена из четырех секций, две измерительные секции нз которых намотаны соответственно на испытуемый и эталонный образцы н попарно встречно соединены с соот ветствующими двумя компенсационными секциями, параметры которых связаны между собой следующими соотношениями: Я -5 W-«<

Ф H Н4fд Н„

S Ф = y(, О 0 к, к> где + ф, ф, — количества витков измерительной обмот.

4 кй индукций; напряженности и компенса-. ционной секции;

Spl, 5Н, Ь„ -;площади поперечного сечения измерительных обмоток индукции напряженности и компенсационной сек-.. и ции

Sp, Sy< — площади поперечного сечения образца и воздушного зазора между образцом и измерительной секцией; 6 — частота тока намаг-. ничивания; йр — магнитная постоянная;

Нп1 — амплитудное .значение напряженности поля намагничивания.

На фиг.l изображено устройство для измерения характеристик магнитных материалов, структурная схема; на фиг.2 — схематичное расйоложение намагничивающей и измерительных обмоток относительно испытуемого и эталонного образцов.

Устройство для измерения характеристик слабомагнитных материалов состоит из блока 1 регулирования тока намагничивания (фиг.l), обмотки

2 намагничивания, кассеты 3 для эталонного образца кассеты 4 для испытуемого образца, измерительной секции

5 эталонного образца, измерительной секции 6 испытуемого образца, компенсационной секции 7 магнитного потока через воздушный зазор между эталонным образцом и измерительной секцией на кассете 3 с этим образцом, компенсационной секции 8 потока через воздушный зазор между испытуемым образцом и секцией измерительной секции на кассете 4 с этим образцом, измерительной обмотки 9 напряженности поля, переключателя 10 измеряемых характеристик, индикатора ll средних значений, переключателя 12 пределов единиц измерения индикатора, переключателя 13 значений напряженности поля. Переключатели 12 и 13 механически связаны и переключают соответствующие пределы напряженности и средних значений ЭДС одинаковой кратности

Обмотка 2 намагничивания выполнена в виде открытого соленоида без внеш4628 Ь

Применение открытого соленоида в клч ств намагпичивающей обмотки позволяет автоматизировать процесс подачи испытуемого образца в зону намагничивания. Автоматизация контрольных операций с последующей отбраковкой и подбором по величине магнитной проницаемости позволяет снизить затраты на изготовление магнитоэлектрических изделий, применяя при этом более дешевые ферромагнитные компоненты и не предъявляя жестких требований к технологии производства этих изделий.

Благодаря широким функциональным возможностям и схемной простоте, устройство обладает высокой эксплуатационной и функциональной надежностью.

5 89 ней магнитной цепи, поскольку действием размагничивающего поля образцов из слабомагнитного материала можно пренебречь и проводить измерения магнитных характеристик при намагничивании в разомкнутой цепи.

Все секции измерительных обмоток

1фиг.21 намотаны на кассеты одинакового размера, расположенные в центре соленоида симметрично его оси, причем секции 5 и 6 — на кассетах с образцами (эталонным и испытуемым), секции 7,8 и обмотка 9 — на кассетах без образцов.

Среднее значение ЭДС индукции Е р,. наведенное в обмотке с постоянной SM, (, помещенное в поле Н«п с частотой определяется по следующей формуле: сР о 1«1 ® (я) срц

Это значение пропорционально напряженности поля.

В секции обмотки, намотанной на образец с проницаемостьк и (в измерительной обмотке индукции в образце) наводится ЭДС, среднее значение которой

Еср 4 1о 1 Ни (3) ср

В общем случае это значение пропорционально индукции в образце, при Н«т« = const Еср «, /А .

При выполнении условия

4,о И

1 в выражениях (2) и (3) Еср„= 1 е

Еср =+, т.е. в этом случае отсчет магнитной проницаемости образца проводится в вольтах.

При всех значениях напряженности

Нп«= Нщ 10 Н 100 Нгп магнитная проницаемостьPi = E >

Еч« ««1 /1О, Еср /100 и т.д. Таким образом, синхронно переключая пределы напряженности в блоке 1 регулиро-.. вания и пределы индикатора ll отсчет можно проводить по одним и тем же значащим цифрам табло цифрового индикатора (или по одной и той же шкале стрелочного индикатора).

При всех других значениях напряженности поля, отличных от Нй«

10 Н«т«, 100 Нщ и т.д. (по индикато"« ру 1, 10, 100 и т.д.) при положениях переключателя 14, 15 и 16 на индикаторе можно производить отсчет значений, пропорциональный индукции в эталонном образце, индукции в испыту5

13

35 емом образце и разности индукций в испытуемом образце и эталонном образце.

При проведении измерений магнитной проницаемости в единицах выбранного предела индикатора необходимо скомпенсировать ЭДС в измерительных обмотках, обусловленную магнитным потоком через воздушный зазор между образцом и измерительной обмоткой.

Так как измерение проводится при раз-.. личных значениях напряженности

v (Н = Н««1, 10 Н« «, 100 Н«««и т.д.), то компенсацию этой ЭДС в устройстве предлагается компенсировать компен-.: сационными секциями 7 и 8 обмоток с постоянным 1 -«„ 1 /к - с«

Эти секции 7 и 8 включаются встречно и последовательно с измерительными секциями 5 и 6 соответственно.

Работает устройство следун«щим образом.

Перед началом измерений устройство калибруется по напряженности по.-. ля намагничивания (переключатель 10— в положение 17) и по магнитной проницаемости эталонного образца (переключатель 10 — в положении 14) на всех пределах измерений. Ставя эталонный образец в кассету 4, а переключатель 10 — в положение 15, ка.— либруют аналогично канал испытуемого образца на всех пределах измерения.

Затем испытуемый образец подается в кассету 4 и проводится .отсчет нужной характеристики в зависимости от положения переключателя 10 при напряженностях поля, определенных

Ю переключателем 13.

Формула изобретения

Устройство для измерения характе. ристик магнитных материалов, содержащее блок регулирования намагничи- » вающего тока, соединенный с намагнрчивающей обмоткой, измерительную об-. мотку напряженности поля и индукции в образце, соединенную через переклв чатель с индикатором средних эначе- 19 ний ЭДС, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в блок регулирования намагничивающего тока введен переключатель значений 1% напряженности кратных между собой ,десяти, синхронно; связанный с переключателем индикатора, при этом измерительная обмотка индукции выполнена из четырех секций, две измеритель- »11 ные секции из которых намотаны соответственно на испытуемый и эталонный образцы и попарно встречно соединены с соответствующими двумя комненсационньачи секциями, параметры »»

-которых связаны межцу собой следующими соотношениями ..

894628 8

Ae @, Чн, Чк - количества витков измерительной обмотки индукции, напряженности и компенсационной секции;

5p,б, 5„- площади попереч" ного сечения.измерительных обмо-. ток индукции, напряженности и компенсационной секции1

$p u 5y - площади поперечного сечения образца и воздушного зазора между образцом и. измерительной секцией;

Ф вЂ” частота тока намагничивания; ф: — магнитная постоян ная;

На - амплитудное значение напряженности

Ноля намагничиванияе

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР .

»Э 11 675379, кл. G Ol R 33/12, !978.

2. Чепурин Е.Н. Индивидуальный метод, определения кривых намагничивания в динамическом режиме.ЭИКА,,вып. Г, 1 1М 3921-3, 1962.