Температурный пермеаметр Советский патент 1983 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения магнитных характеристик торой цальных ферромагнетиков в частности их температурных коэффициентов магнитной прсшицаемости и тангенса угла магнитных потерь. Иавестен пермеаметр для исследований магнитных характеристик тороидальных ферромагнетиков, который содержит пе{ вичную обмотку, состоящую из двух идентичных половин, витки которых нанесены равномерно взаимно . чередуясь на единый тороидальный сердечник из магнитного материала и вторичную обмотку в виде короткозамкнутого коаксиального цилинд- ра, включающего наружный электрод, внутренний электрод и крьпику. Первичнйя обмотка размещена соосно на внутреннем электроде короткозамкнутого коаксиального цилиндра в нижней части его внутреннего пространства, верхняя часть которого является измерительным контейнером для испытуемого ферромагнитного образца, при этом в основу работы положен . принцип высокочастотного трансформирования полного сопротивления последнего, измеряемого серийным прибором, наприме куметром (измерителем добротности), путем включения первичной обмотки в его колебательный контур fl . Недостатком устройства является слож ность реализации измерений температурны характеристик ферромагнетшсов за счет необходимости привлечения для этого, кроме самого пермеаметра, цаполнитель- ного арсенала средств создания требуемы температурных режимов для испытываемого образца, что приводит к больщим материальным и временным затратам и поэтому экономически нерентабельно. Кроме того, таким измерениям характег на низкая точность получаемых результатов в нужном температурном спектре. Наиболее близок к изобретению по технической сущности температурный перм аметр, который содержит первичную обмотку в виде двух идентичных половин, каждая из которых размещена на соответствующем сердечнике, вторичную обмотку в виде короткозамкнутого коаксиального цилиндра, состоящего из двух полуцилиндров, каждый из которых имеет наружный внутренние электроды, измерительную камеру, систему термостатирования и нагревательный элемент и снабжен экраном закрепленным на внутреннем электроде цилиндра с возможностью соосшого с ним продольного смещения, при этом нагревательный элемент выполнен в вице индук- . тора, размещенного на внутреннем элек1 роде t Недостатком известного устройства является низкая точность измерений температурных магнитных характеристик ферьромагнетиков по причине искажения деист- витального электрофизического состояния испытываемого образца за счет паразитного перемагничивающего влияния на него высокочастотных токов индуктотермического нагревателя, что ухудшает достоверность получения объективных результатов и не удовлетворяет задаче магнитометрических исследований ферромагнитных свойств от рабочей температуры, особенно вблизи так называемой точки Кюри, где эти изменения имеют скачкообразный вид. Целью изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в температурном параметре, содержащем первичную обмотку, в виде двух идентичных секций, размещенных на тороидальном серхдечнике, вторичную обмотку в виде короткозамкнутого коаксиального цилиндра, с наружным и внутренним электродами, из- мерительную камеру, нагревательный элемент и систему термостатирования, нагревательный элемент выполнен в виде И секций, внутренняя поверхность наружного электрода в измерительной камере выполнена с теплоотражающим покрытием и с VI прорезями, расположенными вдоль образующих наружного электрода в плоскости, перпендикулярной оси симметрии коаксиального цилиндра, при этом каждая секция нагревательного элемента размещена в соответствующей прорези, глубина которой удовлетворяет следующему условию т n7f G, где Vl - глубина прорези; d - толщина скин-чзлоя. . На фиг. 1 схематически показан температурный пермеаметр; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1. Температурный пермеаметр содержит первичную обмотку, состоящую из двух идентичных половин 1 и 2, витки которых нанесены равномерно взаимно очередуясь на единый тороидальный сердечник 3 из магнитного материала, и вторичную о&мотку в виде короткозамкнутого коакси-. ального шшиндра, включающего наружный электрод 4, внутренний электрод 5 к крыш ку 6, верхняя часть внутреннего пространства которюго является иэмерителыым . контейнером 7 для испытуемого ферромаг нитного образцвпЗ, в частнорти торонцапь ной формы. Кроме того, в конструкции пермеаметра присутствует нагреватель, выполненный в вице набора отцельных сек ций 9 (в частности, в кол{1честве восьми штук), которые расположены в наружном электроде 4 симметрично вкруговую вдол его обра зукяцих с прорезями 10, глубина которых превьпиает и не равна толщине скин-слоя, при этом внутренняя повер ность наружного электрода 4 имеет тепло отражающее по срытие 11 (зеркальный . металлизировешный спс, например, алюминия, нанесенный способом вакуумного напыления, с хорошими отражающими свойствами в инфракрасном диапазоне излучения). Перви шая обмотка размещен соосно на внутреннем электроде 5 в нижней части короткозамкнутого коаксиаль- ного цилиндра и термоизолирована от его верхней части посредством шайбы 12 из диэлектрического материала (например, из фторопласта). Система термостатиро- вания эле11Лвнтов первичной и вторичнс обмоток включает рубашку 13 в виде полого шшиндра, в наружном электроде 4 и канал 14 во внутреннем электроде 5, по которым имркулирует проточная вода. Половины 1 и 2 первичной обмотки могу быть соединены между собой последова- телыю как согласно, так и встречно, и вместе вх подключают к серийному измерительному прибору, например к куметру (измерителю добротности типа Е 9-4) (не показано), с частот Л рабочего cиIvнала порядка нескольких десятков мегагерц, в связи с чем толщина скин-слоя, определяемая известным поверхностным эффектом, составляет оря этом доли .лнметрв. Секции 9 нагревателя испытуе- мого образца 8 выполнены в виде спиралей из нихромовой проволоки, расположен Hbtx на керамических основаниях. Эяеме ты 4, 5 и.6 короткозамкнутого коакся ального цилиндра сочленяют при помоши какого-либо Механического соединения, например байонетного. Работа температурного пермеаметре осуществляется следующим образом. В основу ее положен принцип высоком частотного трансфсфмировання сопротивле ния испытуемого ферромагнитного образца 8, который перемещается в измеритель ный контейнер 7 соосно внутреннему элект- роду 5. После этого крышка 6 устанав ливается на место, замыкая короткозамк нутый коаксиальный цилиндр, и производится коррекция собственных параметров конструкции, в частности стабильности переходного сопротивления между разъемными ее частями, для чего половины 1 и 2 первичной обмотки соединяются последовательно-естречно, чТо приводит к взаимной компенсации составляющих высокбчастотного электромагнитного поля, наводимых ими в отдельности в измеритель ном контейнере, и этим самым имитируетсяусловие отсутствия в нем образца 8. Путем частичной регулировки уровня ЭДС, ВВОДИМСЯ} в колебательный контур куметра, устанавливается начало отсчета его показь1вающего устройства. Магнитные характеристики испытуемого ферромагнитного образца 8 измеряются с помсяцью куметра при последовательном согласном срединшин половин 1 и 2 первичной обмотки и за счет подачи соответ ствукицего электропитания в секции 9 нагревателя в измерительном контейнере создаются требуемые температурные режимы, контролируемые каким-либо термочувствительным элементом, например термопарой (не показано). Таким образом, данному температурному параметру присуща высокая точность измерений температурных магнитных характеристик тороидальных ферромагнети- . ков ввиду применения эффективного нагревателя, никак не нарушающего действительное электрофизическое состояние испытуе- iMoro образца. Расположение секций нагре|вателя в измерительном конвейере симмет рично вкруговую обеспечивает равномерное распределение температуры по периметру образца, чем способствует также вьтолнение на внутренней поверошости наружного электрода теплоотражающего покрытия, рассеивающего инфракрасное излучение нагревателя и уменьшающего нагрев корпуса. Углубление секций нагревателя от внутренней поверхности адгжного электрода на расстояние, превьш1ающеё толщину скин-слоя, исключает какое-либо влияние электропроводной системы нагревателя на однородность на пряженности магнитного поля в измерительном контейнере за счет известного :на высоких частотах явления поверхности ного эффекта, а также ввиду значительной малости линейных коаструктивных разме ров по сравнению с длиной волны рабочего сигнала. Улучшению точности показате- , лей устройства способствует к тому же нанесение идентичных половин первичной

10193846

что обес-компенсацию реакционного действия при

обмотки на единый сердечник печивает подобие их электромагнитных систем и тем самым полную взаимную

встречном соединении на этапе коррекции параметров измерительного комплекса.

ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ПЕРМЕА МЕТР.содержащий первичную обмотку в в двух иаентичшых секций, размешенных тороидальном сераечншсе, вторичную о мотку в вице короткоза| «кнутого коакс 10 А фиг.1 с наружным и внутрен- ального цилиндра измерительную камеру, ним электродами, и нагревательсистему термостатирования элемент, отличающийся i вый тем, что, с целью повышения точности и. мерений, нагревательный элемент выполнен в виде И секций, внутренняя поверхность наружного эле1(троаа в измерительг ; ной камере выполнена с теплоотражаюшим покрытием и с VI прорезями, расположенными вдоль рбразуюших наружного элект роаа в плоскости, перпенцикулярн( проаольной оси симметрии коаксиального цилинара, при этом, каждая секция нагревательного элемента размещена в cooteeTствующей прорези, глубина которой удовлетворяет следующему условию t) 7/ d гае Ь - глубина прорези; d - толщина скин-слоя.

10.

11

Фиг. 2

П