Способ определения коэффициента магнитомеханической связи Советский патент 1983 года по МПК G01R33/18 

Изобретение относится к области определения динамических параметров магнитострикционных материалов и может быть использовано для измерения характеристик магнитострикционннх резонаторов и преобразователей, а также для технологического контроля качества магнитных материалов.

Известен способ, основанный на численном решении уравнения для коэфициента магнитомеханической связи, полученного из эквивалентной электрмеханической схемы преобразователя.

В данном способе экспериментсшьно измеряют значения минимума и максимума модуля электрического импеданса и соответствующие им характеристические частоты (f и f2) модуль электрического импеданса преобразователя, соответствующий частоте 0-, 9 f2/ а также собственную добротность обмотки индукционного возбуждения и съема (S). По экспериментальным данным рассчитываются вспомогательные параметры, по которым с помЬщью номограмм (расчитанных числовымиметодами) находят значение коэффициента магнитомеханической свяди Г .

Недостатком этого способа является большая погрешность определения Коэффициента магнитомеханической связи, вызванная пренебрежением емкостью обмотки преобразователя, а также необходимостью использования номограмм.

Известен амплитудно-частотный способ измерения коэффициента магнитомеханической связи магнитострикционного преобразователя, основанный на настройке электрического контура, образованного обмоткой индукционного возбуждения преобразователя и шунтирующего конденсатора таким образом, чтобы между характеристическими частотами соответствующих максимумам амплитудно-частотной характеристики преобразователя f, fa) и частотой соответствующей минимуму амплитудно-частотной характеристики (f)выполнялось соотношение . По этим частотам рассчитывается коэффициент магнитомеханической связи 2 .

Недостатком известного способа является наличие методической погрешности. Это вызвано тем, что при выводе расчетной формулы для известного способа не учтены механические и магнитные потери в преобразователе

Целью изобретения является расширение диапазона определяемых значений коэффициента магнитомеханичес кой связи и повышение точности измел рений.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения

коэффициента магнитомеханической связи, основанному на иэмерении характеристических частот преобразователя, отрицательно расстраивают электрический контур относительно 5 магнитострикционного резонанса и определяют значение трех характеристических частот, при которых сопротивление преобразователя действительно, затем положительно расстраивают электрический контур и аналогично определяют значения еще трех характеристических частот, по значению измеренных характеристических частот вычисляют искомую величину.

На фиг. 1 схематично показано расположение характеристических частот для положительной и отрицательной расстройки электрического

Q контура, образованного индуктивноеобмотки возбуждения преобразователя и емкостью шунтьрующего конденсатора относительно магнитострикционного резонанса fi3

5 фиг. 2 -.схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство (фиг. 2) состоит из перестраиваемого генератора °1 эле)ронно-счетного частотомера 2, уси-, лителя 3 с вольтметроМуфазочувстви тельного индикатора 4, и магнито-стрикционного преобразователя,, сое тоящего из индуктивности 5, собственной емкости 6, активного сопротивления 7, динамической индуктивности 8, емкости 9 и активного сопротивления 10.

Способ позволяет получить расчет; тую формулу в аналитическом виде Д);.. полной электромеханической схемы эг.

мещеиия преобразователя по которой определяется искомая величина.

Исходя из схемы за дещения преобразователя приведенное сопротивленк.магнитострикционного преобразователя

5 представим в следующем виде

2:/co.L q4jGJ/w -l( ( + , (Я ,

где L / г - добротность электри ческого контураj

(-(cj/сОэ) расстройка злектр;.-. ческого контура

-1/2

СОэ(ЬС)

резонансная частота

е -Э

электрического контура j

, Re/h СО -- динамическая добротность преобразователяco, 2ftf(L«cg) частота параллельноро резонансаj 0 а «а„Г,Ь 2да)/к;о„;

ла) СО-со„, kp {це/L,)- коэффициент -магнитомеханической связи ( при условии Х ,

L. - индуктивность 5; 5 С - емкость 6 г - сопротивление 7J Lg - индуктивность 8у Cs - емкость 9; Rrt - сопротивление 10. Условие активности приведенного сопротивления ./co,L b4q:-Q H-q)(:-2H) 4Wn/w)(-)HtaQ- f 0 hpH Q Qh для частот вблизи магнитострикционного резонанса. Принимая для (фиг. , в окончательном виде выражение для магнитомеханического коэффициента связи , i-za-i i-ia , (;:5,.(T:)j гдеч, 1 - ()M2 1 -(f;/f2B). ,В большинстве случаев « Q и вьзражение (2) упрощается -2(1 4-4H-i / )(-Tf-) Из выражений (2) и (3) следует, что предлагаемый способ имеет меньшие ограничения по диапазону определяем го коэффициента магнитомеханической связи (к; 10/Oh) и быть использован для широкого -ласса маг нитострикционных материалов. Учет собственной емкости обмотки индукци онного возбуждения преобразователя в выражениях (1) - 13)снимает ограничения на частотный диапазон использования способа, характерный дл рассмотренных аналогов. Для осуществления предлагаемого способа определения коэффициента магнитомеханической связи емкостью б отрицательно расстраивают электри ческий контур (LC) относительно ма нитострикционного резонанса. ПQCлe этого изменяя частоту генератора 1 фазочувствительным индикатором 4 и частотомером 2, определяют значени трек частот, при которых сопротивл ие резонатора действительно. Затем оложительно расстраивают электрич-зсий контур и аналогично определйют начения еще трех характеристических астот. По измеренным характеристиеским частотам вычисляют значение оэффициента магнитомеханической связи с помощью выражения (З). Для повышения точности измерений характеристических частот f - f| расстройки электрического контура VLC) устанавливаются емкостью б так, чтобы выполнялись условия в первом случае q О, а во втором случае (фиг. 1). При этом частоты f. и fg соотйетствуют также минимальному показанию вольтметра 3 (фиг. 2). Кроме того, емкость б следует выбирать так, чтобы частоты и f располагались на крутых ; участках амплитудно-частотной характеристики преобразователя (фиг. У Таким образом, предлагаемый способ расширяет диапазон и одновременно повышает точность определения коэффициента магнитомеханической связи по сравнению с известными способами, что обеспечивает следующие преимущества: позволяет определять коэффициент магнитомеханической связи для магнитострикционных материалов с широким диапазоно.. значений динамических параметров ; „ дает возможность улучшить технологический контроль качества магнитострикционных патериалов и резонаторов с любым К что повышает точность задания полосы пропускания электромеханических фильтров) позволяет проводить измерения малых значений коэффициента магиитомеханической связи при физических исследованиях ;- ,. делает возможным выявить тенденцию в изменении коэффициента магнитомеханической связи ПРИ воздействии разных технологических факторов, что приведет к усовершенствованию технологии и повьшению качества изделий .

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МАГНИТОМЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗИ, основанный на измерении характерйстических частот преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона определяемых значений коэффициента маг-нитомеханической связи к повышения точности измерений, отрицательно расстраивают электрический контур относительно магнитострикционного резонанса и определяют значения трех характеристических частот, при которых сопротивление преобразователя действительно, затем лолржительно расстраивают электрический ;. контур и аналогично определяют значения еще трех характеристических частот, по значению измеренных характеристических частот вычисляют искомую величину. сд 00 Фиг.1