Устройство для измерения магнитных параметров образцов разомкнутой формы Советский патент 1983 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитным измерениям и преднаэиачено для контроля магнитных свойств образцов разомкнутой формы.

Известно устройство, содержащее магнитопровод и исследуемый образец, на которые навиты соответственно компенсационная и намагничивакяцая обмотки, подключенные к источнику питания, потенциалометр, полюса которого соприкасаются с образцом вблизи его. концов, в зазоре потенциалометра нахо.цится преобразователь Холла, соединенный с милливольтметром, служащим для указания момента компенсации, когда разность магнитных потенциалов на концах образца равна нулю. Напряженность магнитного поля определяется по значению тока намагничивания 13.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения напряженности магнитного поля, приводящая к большой погрешности при определении магнитных параметров образца.

Известно устройство для контроля магнитных свойств сердечников разомкнутой , содержащее магнитопровод, потенциалометр, источник тока

фазовращатель, делитель напряжения, усилитель тока и обмотки: намагничивающую, компенсационную и измерительную. Принцип действия прибора основан на компенсации магнитного потока в ферромагнитном сердечнике потенциалометра, обусловленного магнитным напряжением на контролируемом участке образца r2J,

10

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, вызванная наличием зазора между образцом и магнитопроводом.

Целью изобретения является пов.ыше15ние точности измерения путем исключения влияния зазора на измеряемую величину.

Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитных

20 параметров образцов разомкнутой формы, содержащее магнитопровод, замывающий магнитную цепь, источник тока, делитель- напряжения, соединенный через фазовращатель с обмоткой маг25нитопровода, намагничивающую обмотку, подключенную к источнику тока, и регистрирующий прибор, соединенный с индикаторной обмоткой потенциалометра, дополнительно введены электромаг30нитный экран, расположенный между потенциалометром и магнитопроводом, ферромагнитные шунты, примыкающие к экрану со стороны магнитопровода ключ, соединяющий источник тока и делитель напряжения, вторая индикаторная обмотка, охватывающая одновр менно оба полюса потенциалометра, второй регистрирующий прибор, втор делитель напряжения и- блок вычитани -ОДИН вход которого соединен через второй делитель напряхсения с первой индикаторной обмоткой потенциаломет ра, а другой вход - с второй индикаторной обмоткой, а его выход под ключен к второму регистрирующему прибору. На фиг, 1 представлена структур ная схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - эквивадэнтная схема за мещения Магниткой цели устройства. Устройство (.фиг. 1) содержит магнитопровод 1 с обмоткой 2, фазовращатель 3, делители 4 и 5 напряжения, источник б тока, намагничи.вающую обмотку 7, потенциалометр 8 состоящий из ферромагнитного серде ника 9 с первой и второй индикатор ными обмотками 10 и 11, блок 12 вычитания, регистрирующие приборы 13 и 14, электромагнитный экран 15 с ферромагнитными шунтами 16 и 17, ключ 18 и исследуемый образец 19. Эквивалентная схема замещения включает магнитные сопротивления 20 и 21 между полюсом магнитопровода и экраном, регулируемые шунтами 16 и 17, магнитные сопротивления 22 и 23 между полюсами сердечника потенциалометра и экраном, магнитные сопротивления 24 и 25 между образцом и полюсами магнитопровода, магнитные сопротивления 26 и 27 меж ду образцом и -полюсами сердечника потенциалометра, комплексное магнитное сопротивление 28 сердечника потенциалометра,v комплексное маг.нитное сопротивление 29 образца, магнитодвижущая сила 30 Намагничи, вающей обмотки 7, магнитодвижущая сила 31 компенсационной обмотки 2. Устройство работает следующим об разом. Источником 6 тока устанавливают в намагЙ1чивающей обмотке 7 значени тока I, соответствугацее заданной ве личине напряженности магнитного пол Н в образце. где W -число витков обмотки И - длина контролируемого участ ка образца между точками k и . Регулируя амплитуду тока в об мотке 2 делителем 4 напряжения и фазу с помощью фазовращателя 3-, можно добиться выполнения равенства FM О где и - магнитное напряжение между точками k и Фд - магнитный поток в образцеj - магнитное сопротивление участка образца между точками k и Г. При выполнении равенства (1) напряженность магнитного поля в сердечнике равна расчетной, задаваемой током в намагничивающей 7. Для индикации выполнения равенства (1) служит потенциалометр 8. Отсутствие потока регистрируется прибором 13 по нулевому напряжению на первой индикаторной обмотке 10. Однако в ферромагнитном сердечнике 9 потенциалометра кроме магнитного потока, обусловленного магнитным напряжением U|v между точками k и 2 ,- существует магнитный поток рассеяния. Значение магнитного потока рассеяния зависит от размеров сердечника потенциалометра, образца магнитопровода и зазора. Изменяющийся поток рассеяния может в несколько раз превосходить поток, обусловленный падением магнитного напряжения на образце, особенно при измерении, параметров образцов с малым магнитным сопротивлением. Для ослабления потока рассеяния, замыкающегося через сердечник потенциалометра, используются электромагнитный экран 15 и ферромагнитные щунты 16 и 17, разделяющие область расположения магнитопровода и зазоров от области расположения контролируемого участка образца и потенциометра. В результате расчета эквивалентная схема замещения устройства напряжения на первой индикаторной обмотке и можно представить в виде Кч . и, 5,Ф, I,K,S, Кз -М9Г -МП где - чувствительность первой иь дикаторной обмотки} Ф- - полный магнитный поток, сцепленный с витками обмот ки lOf к - М2 jug КмЬ RMI кпчА - ()() фициент; k Hkn безразмерные коэффициенты эквивалентное- магнитное сопротивление cxeNttii относительно точек и-i м2 магнитные сопротивления Л и 21} R)- магнитные сопротивления 22 и 23 (, магнитные сопротивления 24 и R| -jHR| g- магнитные сопротивления 26 Из выражения (2) следует, что для индикации выполнения условия () по напряжению 0 на первой индикаторно обмотке 10 необходимо, чтобы коэффициент К равнялся нулю К О при Я„2 Км5-Кмь RMI О (3 Выполнение равенства (3) осуществля ется изменением магнитных сопротивлений 20(R) и 21 (RMZ) Указанные сопротивления регулируются изменени зазоров между полюсами магнитоправ.о да 1 и шунтами 16 и 17. Для контрол равенства (3) дополнительно исполь уют вторую индикаторную обмотку 11 делитель 5 напряжения, блок 12 вычитания и регистрирующий прибор 14. Выражение для напряжения Do на второй индикаторной обмотке II можно .представить в виде + S зСФз-Фэ) iw3U - т4) где 82 - чувствительность второй ин дикаторной обмотки 11 4„, Фд магнитные потоки, протекающие по магнитным сопротив лениям 26 (RMI) и 27 (RMS) и пронизывающие витки обмотки 11 безразмерный коэффициент эквивалентное магнитное со противление разностному по току 2 - Фд, Напряжения 1) и- Цд с индикаторных обмоток 10 и 11 потенциалометра 8 поступают на входы вычитающего бл ка 12. Напряжение из на его выходе буде равно SnKi 2мэ2 S2K4(RMB-R| l) 7 iJMil iMn где Kg - коэффициент деления второг делителя 5 напряжения. , Коэффициент Kg выбирается таким образом, чтобы вторая составляющая выражения (5) равнялась нулю и, S2K4(RMS-RM-f) . К;6,.. S-.K5 „ l «-tR«e 5 При выключенном ключе 18, 1.огда FH О, производят регулировку коэффициента Kg делителя напряжения до получения нулевого значения напряжения из на выходе блока 12 вычитания. Для контроля выполнения условия (6) используется второй регистрирующий прибор 14. При достижении равенства (6) напряжение и на выходе блока 12 При включении ключа 18 будет равно из РкК,(/2 - (7) 4:мэ2 iiWa-l Mn/ Данное выражение показывает, что по напряжению С можно контролировать выполнение равенства (3), т.е. равенство нулю коэффициента К.,. Проведение дополнительных регулировок при последовательном достижении ра- : ренств (6) и (3) позволяет достичь равенства (1) Ощ 0. Таким образом, введение в устрой|Ство электромагнитного экрана позволяет снизить влияние потока рассеяния, обусловленного зазором, а использование ферромагнитных шунтов позволяет сбалансировать магнитную цепь преобразователя таким образом, что выходное напряжение первой индикаторной обмотки потенциалометра не зависит от зазоров между потенциалометром, образцом, экраном и магнитопроводом, при этом вторая индикаторная обмотка, второй делитель напряжения и блок вычитания позволяют осуществить точную балансировку. Введение в устройство новых элементов позволяет на порядок повысить точность установки испытательного магнитного поля и соответственно повысить точность, измерения магнитных параметров образцов разомкнутой форк«. Формула изобретения Устройство для измерения магнитных параметров образцов разомкнутой формы, содержащее магнитопровод, закыкающий магнитную цепь, источник тока, делитель напряжения, соединенный через фазовращатель с обмоткой магнитопровода, намагничивающую обмотку, подключенную к источнику тока, и регистрирующий прибор, соединенный с индикаторной обмоткой потенциалометра, otличaющeecя тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены электромагнитный экран, расположенный между потенциалометром и магнитопроводом, ферромагдНитные шунты, примыкающие к экрану со стороны магнитопровода, ключ, соединяющий источник тока и делитель напряжения, вторая индикаторная об- ,

мотка, охватывгиощая одновременно оба полюса потенциалометра, второй ре- гистрируюпшй прибор, второй делитель напряжения и блок вычитания, один вход которого соединен через второй делигель напряжения с первой индикаторной обмоткой потенциалометра, другой вход - с второй индикаторной обмоткой, а его выход подключен к второму регистг)ирукадему прибору. - -.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ПНР 87525, кл. G 01 R 33/12, 1974,

2.Авторское свидетельство СССР

I 883820, кл. G 01 R 33/12,05.02.80.

т--

с /