СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПРОВОДНИКОВ Российский патент 2005 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников.

Известен способ “амперметра - вольтметра”, согласно которому на кольцевой образец исследуемого металла навивают намагничивающую и измерительную обмотки, намагничивающую обмотку подключают к генератору переменного тока через амперметр, в измерительную обмотку включают вольтметр, в намагничивающей обмотке устанавливают значения тока, пропорциональные напряженности намагничивающего поля, с помощью вольтметра определяют соответствующие им ЭДС, индуцируемые в измерительной обмотке, по измеренному в намагничивающей обмотке току напряженность магнитного поля определяют по соотношению:

где I - ток в намагничивающей обмотке;

ω₁ - число витков намагничивающей обмотки;

l_ср - средняя длина окружности образца;

по измеренному значению ЭДС в измерительной обмотке магнитную индукцию определяют по соотношению:

где Е₂ - ЭДС в измерительной обмотке;

S - площадь сечения образца;

ω₂ - число витков измерительной обмотки;

f - частота;

относительную магнитную проницаемость определяют по соотношению:

(Электрические измерения/ Под ред. А.В. Фремке. М. - Л., 1963. 430 с.)

Недостатком этого способа являются низкая точность определения магнитной проницаемости и необходимость изготовления специального образца для измерений, что не всегда представляется возможным.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения магнитной проницаемости бронеленты, согласно которому измеряемый образец бронеленты толщиной d плотно наматывают на деревянный сердечник диаметром D длиной 1 м, генератор переменного тока подключают к первичной обмотке понижающего трансформатора через автотрансформатор, во вторичную обмотку понижающего трансформатора через образцовый резистор включают намагничивающий провод, который проходит в центре деревянного сердечника, на внешнем периметре деревянного сердечника делают продольный паз, параллельный оси сердечника, в который под витки бронеленты помещают изолированный медный проводник, образующий измерительную петлю, выводы измерительной петли подают на вход вольтметра через усилитель, значение намагничивающего тока I определяют по данным измерений падания напряжения на образцовом резисторе, напряженность магнитного поля определяют по соотношению H=I/(π(D+d)), измеряют напряжение U₂, наведенное током I частоты f в измерительной петле, магнитную проницаемость определяют по соотношению:

Этот способ может быть использован для определения магнитной проницаемости полых цилиндрических проводников. (Кабели связи для электрических железных дорог переменного тока/ В.В. Гаврилюк, К.А. Любимов, А.Н. Малочинская и др. М., 1965. 159 с.)

Недостатком данного метода является значительная трудоемкость определения магнитной проницаемости цилиндрических проводников круглого сечения, а также невозможность определения магнитной проницаемости цилиндрического проводника при намагничивании током, текущим по этому проводнику.

Цель изобретения - снижение трудоемкости определения магнитной проницаемости цилиндрических проводников.

Для достижения поставленной цели в предлагаемом способе определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, включающем подключение генератора переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определение значения намагничивающего тока I частотой f по данным измерений падения напряжения на образцовом резисторе, включают во вторичную обмотку понижающего трансформатора исследуемый цилиндрический проводник радиуса r с удельной проводимостью σ через образцовый резистор, измеряют падение напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, рассчитывают его сопротивление Z, относительную магнитную проницаемость определяют по соотношению:

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующая измерения по данному способу.

Устройство содержит генератор 1, понижающий трансформатор 2, образцовый резистор 3, исследуемый цилиндрический проводник 4, вольтметры 5 и 6.

Установка работает следующим образом.

При подключении генератора 1 в цепи возникает ток I

где R - сопротивление образцового резистора,

U₁ - показания вольтметра 5 - падение напряжения на образцовом резисторе.

С помощью вольтметра 6 определяется падение напряжения U₂ на одном метре исследуемого проводника.

Сопротивление исследуемого проводника рассчитаем по формуле:

где f - частота,

σ - удельная проводимость металла;

μ - магнитная проницаемость металла;

μ₀=4π10^-7 Гн/м - магнитная проницаемость вакуума;

r - радиус проводника;

I₀, I₁ - модифицированные функции Бесселя нулевого и первого порядка соответственно.

При больших значениях аргумента Бесселевых функций их отношение стремится к единице. Поэтому

Откуда выразим относительную магнитную проницаемость

Данным способом удается определить магнитную проницаемость проводника с током и уменьшить трудоемкость определения магнитной проницаемости за счет измерения сопротивления проводника.

Исследуемый цилиндрический проводник радиусом r и с удельной проводимостью σ подключают через образцовый резистор к вторичной обмотке понижающего трансформатора. Первичную обмотку понижающего трансформатора подключают к генератору переменного тока частотой f. Определяют продольное сопротивление Z исследуемого цилиндрического проводника на участке длиной 1 м. Магнитную проницаемость μ определяют по соотношению μ =(Z²r²σ)/(2f10^-7). Способ позволяет уменьшить трудоемкость определения магнитной проницаемости за счет измерения сопротивления проводника. 1 ил.

Способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, включающий подключение генератора переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определение значения намагничивающего тока частотой f по данным измерений падения напряжения на образцовом резисторе, отличающийся тем, что включают во вторичную обмотку понижающего трансформатора через образцовый резистор исследуемый цилиндрический проводник радиуса r с удельной проводимостью σ, измеряют падение напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, рассчитывают его сопротивление Z, магнитную проницаемость определяют по соотношению: