СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СТЕРЖНЕВЫХ ОБРАЗЦОВ Российский патент 1994 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитным измерениям, предназначено для измерения величины коэрцитивной силы ферромагнитных материалов на стержневых образцах в разомкнутой магнитной цепи.

Известен коэрцитиметр с измерительным генератором, который состоит из намагничивающей катушки с известной постоянной, приспособления для крепления испытуемого образца и измерительного генератора, представляющего собой вращающуюся катушку, подключенную через выпрямитель (коллектор) к гальванометру. Образец предварительно намагничивается до состояния технического насыщения. Даже при помощи намагничивающей катушки размагничивают образец. В момент равенства нулю ЭДС измерительного генератора измеряют величину напряженности магнитного поля катушки, которую и принимают за меру коэрцитивной силы образца.

Недостатком этого способа и коэрцитиметра являются значительные погрешности в определении величины коэрцитивной силы материала испытуемого образца. Это объясняется неоднородностью намагничивания испытуемого образца и тем, что вклад в величину ЭДС измерительного генератора различных участков испытуемого образца различен.

Известен также феррозондовый магнитометр, который содержит намагничивающую катушку, феррозондовый измерительный прибор с феррозондовым датчиком. Способ измерения коэрцитивной силы этим коэрцитиметром аналогичен вышеописанному, однако здесь индикатором равенства нулю намагниченности образца служат феррозонды, включенные по схеме градиентометра.

Недостаток этого способа заключается в присутствии в результатах измерений составляющей погрешности, обусловленной тем, что при неоднородном намагничивании испытуемого образца из-за его формы усредненная намагниченность по всему объему образца проходит через нуль при напряженности размагничивающего поля катушки отличной, если бы испытуемый образец намагничивался однородно.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ измерения коэрцитивной силы, заключающийся в намагничивании испытуемого ферромагнитного образца до состояния технического насыщения, его размагничивании, измерении величины магнитной индукции в центральном поперечном сечении испытуемого образца и измерении тангенциальной составляющей результирующей напряженности магнитного поля вблизи поверхности образца около центрального поперечного сечения образца. Величина коэрцитивной силы определяется как величина результирующей напряженности тангенциальной составляющей в момент равенства нулю магнитной индукции в центральном поперечном сечении образца.

Недостаток прототипа состоит в возможности возникновения значительных погрешностей из-за гистерезиса напряженности размагничивающего поля испытуемого образца.

Цель изобретения - повышение точности измерений коэрцитивной силы.

Указанная цель достигается тем, что согласно известному способу, заключающемуся в намагничивании испытуемого образца однородным внешним магнитным полем одной полярности до состояния технического насыщения, перемагничивании его внешним магнитным полем другой полярности, дополнительно измеряют тангенциальную составляющую напpяженности размагничивающего поля образца около его центрального поперечного сечения, а о величине коэрцитивной силы судят по величине напряженности внешнего перемагничивающего поля в момент равенства нулю тангенциальной составляющей напряженности размагничивающего поля.

Анализ признаков аналогов и прототипа показывает, что для определения коэрцитивной силы ранее не использовалась такая операция, как измерение напряженности размагничивающего поля. Также не использовалось равенство нулю напряженности размагничивающего поля, при котором напряженность внешнего намагничивающего поля равна величине коэрцитивной силы материала испытуемого образца. Все это говорит о том, что вновь введенные операции и порядок их выполнения в целом характеризуют новый способ.

Существенные отличия новых признаков состоят в том, что они позволяют повысить точность измерений.

На чертеже представлена петля гистерезиса материала и цилиндрического образца, выполненного из этого материала.

Предлагаемый способ может быть реализован известным устройством. Это устройство включает в себя намагничивающий соленоид, микрометрическое устройство с миниатюрными преобразователями Холла, блок питания преобразователей, измерительный усилитель ЭДС Холла и регистрирующие приборы - цифровой вольтметр и двухкоординатный графопостроитель. Испытуемый образец, например цилиндрический, располагают продольной осью в направлении продольной оси соленоида в его центре. С помощью микрометрического устройства фиксируют датчик Холла около центра образца вблизи его боковой поверхности. Предварительно в отсутствие образца электрически компенсируют ЭДС Холла, обусловленную магнитным полем соленоида. Далее увеличивают поле соленоида одной полярности до максимального (осуществляется техническое магнитное насыщение образца), потом уменьшают его до нуля, прикладывают перемагничивающее поле другой полярности и в момент равенства нулю скомпенсированного сигнала от датчика Холла регистрируют с помощью цифрового вольтметра величину тока, протекающего через соленоид, т.е. величину напряженности внешнего перемагничивающего поля.

Для обоснования повышения точности измерений рассмотрим экспериментально полученные петли магнитного гистерезиса:
1 - петля гистерезиса образца (В(Н_т); 2 - петля гистерезиса материала В (Н); 3 - петля гистерезиса размагничивающего поля Н_о(В); масштаб: для В 1 клетка = 0,25 Тл, для Н, Н_т, Н_о 1 клетка = 315 А/м.

В - магнитная индукция образца (материала);
Н_т - тангенциальная составляющая напряженности результирующего магнитного поля вблизи боковой поверхности около центра образца;
Н - напряженность внутреннего магнитного поля;
Н_о - напряженность размагничивающего поля около боковой поверхности в центре образца.

Как видно из чертежа, коэрцитивная сила образца, измеренная согласно прототипу, отличается от коэрцитивной силы материала на 20%. Измеренная же при помощи предлагаемого способа коэрцитивная сила образца отличается от коэрцитивной силы материала не более, чем на 5%.

Использование: в области магнитных измерений, предназначено для измерения коэрцитивной силы ферромагнитных материалов на стержневых образцах в разомкнутой магнитной цепи. С целью повышения точности измерений измеряют тангенциальную составляющую напряженности размагничивающего поля, а о величине коэрцитивной силы судят по величине напряженности внешнего намагничивающего поля. 1 ил.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ ФЕРРОМАГНИТНЫХ СТЕРЖНЕВЫХ ОБРАЗЦОВ, включающий намагничивание образца до насыщения однородным магнитным полем одной полярности, размагничивание образца однородным магнитным полем другой полярности, измерение тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля вблизи центрального сечения образца, фиксацию значения напряженности намагничивающего магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, фиксацию значения напряженности намагничивающего магнитного поля осуществляют в момент равенства нулю тангенциальной составляющей напряженности размагничивающего магнитного поля.