Устройство для измерения статических магнитных характеристик ферромагнитных цилиндрических образцов Советский патент 1983 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано дпя измерения статических магнитных характеристик цилиндрических образцов, намагничиваемых в разомкнутой магнитной цепи. Известно устройство дпя испытания ферромагнитных материалов при нама1 ничивании в разомкнутой цепи, представляющее вибрационный магнитометр с колебшощимся образцом, позвопянэтдее измерять намагниченность (магнитный момент) шарообразных ферромагнитных образцов, в котором напряженность намагничивания внешнего намагничивающего ПОЛЯ измеряется измерительным гене ратором tl J Однако на указанном устройстве возможно проводить испытания только шарообразных образцов из магнитожестких материалов. Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является устройство для определения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенные регулируемый источник постоянного тока, намагничивающую обмотку и эталонный резистор, механизм возвратно-поступательных колебаний, связа ный с генератором управляющего напряжения, три операционных усилителя, два синхронных детектора и измерительную обмотку. В устройстве для испытаний используется сплошной цилиндрический ферромагнитный образец. В данном устройстве напряженность внутреннего нама ничивающего поля сплошного ферромагнит ного цилиндра определяется как разность напряженностей внешнего и размагничива ющего магнитных полей. Напряженность размагничивающего поля ферромагнитного образца в устройстве измеряете вблизи наружной поверхности образца датчиком 3 виде двух коаксиальных катушек 23. Однако известному устройству свойственна недостаточная точность измерений, обусловленная тем, что напряженность размагничивающего поля на расстоя гаи 0,2-0,8 радиуса поперечного се чения испытуемого цилиндрического образца от его поверхности отличается от напряженности размагничивающего поля внутри образца. Цепь изобретения - повышение точнос ти намерений. Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения статических магнитных характеристик ферромагнитных цилиндрических образцов, содернжащэе последовательно соединен1{ые ре гулируемый генератор постоянного тока, намагничивающую катушку и эталонный резистор, механизм возвратно-посгупательных колебаний, связанный с генератором управляющего напряжения и первым и вторым синхронными детекторами, измерительную катушку, два операционных ус пителя, подключенных соответственно через два синхронных детектора к горизонтальной и вертикальной разверткам двухкоординатного регистрирующего прибора, снабжено дополнит ельной измерительной катушкой, закрепленной на штоке механизма возвратно-поступательных колебаний около торца намагничивающей катушки и подключенной к входу первого операционного усилителя, а измерительная катушка выполнена состоящей из двух секций, причем внешняя секция измерительной катушки подключена к входу второго операционного усилителя, а внутренняя секция измерительной катушки подключена к входу nefffioro и второго операционных усилителей. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - взаимное расположение измерительных катушек, намагничивающей катушки и- испь1Туемого полого ферромагнитного цилиндра .. Устройство содержит регулируемый генератор 1 постоянного тока, намагничивающую обмотку 2, эталонный резистор 3, механизм 4 возвратно-поступательных колебаний, дополнительную измерительную катушку 5, закрепленную с испытуемым ферромагнитным образцом б на штоке механизма 4 возврат но-посту,петельных колебаний, измерительную катушку 7 с внешней обмоткой 7-1 и внут ренней обмоткой 7-2, первый и второй операционные усилители 8 и 9, першьгй и второй синхронные детекторы 1О и 11, генератор 12 управляющего напряжения и двухкоординатный регистрирующий прибор 13. Намагничивающая обмотка 2 и регулируемый генератор 1 включены последовательно и посредством эталонного резистора 3 охвачены отрицательной обратной связью по току. К выходу генератора 12 управляющего напряжения подсоединены вход механизма 4 возвратнопоступательных колебаний и управлякущие входы первого и второго синхронных детекторов 10 и 11, Испытуемый ферромагнитный образец в виде полого цилиндра закреплен на штоке механизма 4 возвратно;-посту11а,31О тельных ког-ебаний и расположен сооско с измерительными и намагничивающей обмотками. Внешняя обмотка 7-1 измери тельной катушки 7 через резистор подсоединена к входу операционного усилителя 9, а внутренняя обмотка 7-2 - к вхо дам операционных усилителей 8 и 9. Внешняя обмотка 7-1 охватывает испытуемый образец, а внутренняя 7-2 раопопожеш в его полой части. Дополнительная измерительная катушка 5 подсоединена к входу операционного усилите ля 8. Выходы операционных усилителей 8 и 9 соответственно через синхронные дегекторл 10 и 11 подключены к горизо тадьиой и вертикальной разверткам двухкоординатвого регистрирующего прибора. Устройство работает следующим образом. Испытуемый стержневой образец 6i закрепленный на штоке механизма воз вратно-поступательных колебаний, находится в однородном магнитном поле намагничивающей обмотки 2 и совершает возвратно-поступательные колебания с небольшой амплитудой и частотой относительно измерительной катушки 7. Один конец измерительной катушки 7 расположен над центральным сечением образца 6, а второй - на расстоянии, , где магнитным потоком рассеяния по сравнению с магиитным потоком через центральное сечение образца 6 можно пренебречь. Благодаря этому в измерительной катушке 7 индуктируется ЭДС, амплитуда которой прямо пропорциональн магнитному потоку через ее торцовое сечение, т.е. Ч И) e.yt-o. (2) где е - ЭДС внешней обмотки 7-1 из мерительной катушки 7; вл - ЭДС во внутренней обмотке 7-2 измерительной катушки 7 Sj,S,«5 площадь поперечного сечения соответственно образца, внеш ней и внутренней обмоток 7-1 и 7-2; /XXQ - магиитная постоянная; А и - амплитуда и частота вибрации; ; - яамагничеквость образца; - напряжетюсть размагничивающего поля. мплитуда ЭДС 6 в дополнительной измерительной катушке 5 равна где N - чиспо витков цопоп П1твпьной катушки 5; Не - напряженность внешнего намагничивающего поля; К - постоянный коэффициент, зависящий от геометрии и числа витков намагничивающей обмотки 2; 5... - ппошадь поперечного сечения допопнитепьной катушки. На входе огеерационного усилителя 8 осуществпяется вычитание амплитуды ЭДС в дсиюлнительной измерительной катушке 5 и амплитуды ЭДС во внутренней обмотке 7-2 измерительной катушки 7 так, что на его выхоое будет присутст вовать переменное напряжение ,П{ямо пропо{х(1иональное натфяженности внутреннего намагничивающего поля Н. . Это напряжениесинхронно детектируется детектором 10 и поступает на координату X прибора 13. На входе операционного усилителя 9 проиоходит суммирование сигналов амплитуды ЭДС внешней обмотки 7-1 измерительной катушки 7 и амплитуды ЭДС во вкут ренней обмотке 7-2 измерительной катушки 7 е и е так, что амплитуда переменного напряжения на выходе усилителя 9 пропорциональна только намагниченности центрального сечения испытуемого ферромагнитного образца. Напряжение с выхода усилителя 9 синхронно детектируется детектором и поступает на координату У прибора 13. При пилообразном изменении напряженности внешнего намагничивающего поля на двухкоординатном приборе 13 происходит запись петли магнитного гистерезиса по намагниченности материала испытуемого образца.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ, содержащее последовательно соединенные регулируемый генератор постоянного тока, намагничивающую катушку и эталонный резистор, механизм возвратно-поступательных колебаний, связанный с генератором управляющего напряжения и первым и вторым синхронными детекторами, измерительную катушку, два операционных усилителя, подключенных соответственно через два синхронных детектора к горизонтальной и вертикальной разверткам двухкоординатного регистрирующего прибора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено дополнительной измерительной катушкой, закрепленной на штоке механизма возвратно-поступательных колебаний около торца намагничивающей катушки и подключенной к входу первого операционного усилите 71Я, а измерительная катушка выполнена состоящей из двух секций, причем внешняя секция измеритель@ ной катушки подключена к входу второго (Л операционного усилителя, а внутренняя секция измерительной катушки подключена к входу первого и второго операционных усилителей.