Устройство для измерения динамических магнитных характеристик Советский патент 1984 года по МПК G01R33/12 

/г / Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения магнитных характе ристик ферромагнетиков, а также для неразрушающих испытаний материалов и изделий в производственных условия Известно устройство для определения динамической кривой намагничивания феррома гнитных материалов, содержащее источник амплитудно-модулированных колебаний, состоящий из пос ледовательно соединенных генератора высокой частоты, формирователя импул сов, делителя частоты, генератора пилообразного напряжения и балансного модулятора, намагничивающую обмоТ ку с последовательно включенным образцовым резистсй ом, измерительную обмотку, интегратор, формирователь строб-импульсов, два стробоскопические преобразбвателя и индикатор ij . Недостатками данного устройства являются трудоемкость и низкая произ водительность получения кривой дифференциальной магнитной проницаемости jUj t f(H), что связано с необход мостью графического дифференцировани динамической кривой намагничивания, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для измерения динамических магН.ИТНЫХ характеристик, содержащее источник намагничивающего тока, включенный последовательно с намагничивающей обмоткой преобразователя и виймерителем тока, последовательно со диненные измерительную обмотку преобразователя, преобразователь средни значений и индикатор 2 . Недостатком известного устройства является большая трудоемкость операций при получении таких характеристик как динамическая кривая намагничивания В f() и кривая дефферен диальной магнитной проницаемости (И f(H), так как эти зависимости определяются по точкам , что суще ственно снижает производительность измерений. Цель, изобретения - повьваение производительности измерения динамических магнитных характеристик. Указанная цель достигается тем что в устройство, содержащее источник намагничивающего тока, включенный последовательно с измерителем тока и намагничивающей обмоткой преобразователя, последовательно соединенные измерительную катушку, преобразователь среднего значения и индикатор, дополнительно введены вторая измерительная катушка, объединенная в общий блок с первой измерительной катушкоЙ с возможностью изменения расстояния между ними -и подключенная к входу второго введенного преобразователя среднего значения, вычитающее устройство, входы которого связаны с выхо- дами первого и второго преобразователей среднего значения, регистрирующее устройство, сигнальные входы которого подсоединены соответственно к выходам :; первого преобразователя среднего 31 ачения и вычитгиощего устройства, устройство управления, один ВЫХОДкоторого подключен к управляющему входу регистрирующего устройства, а другой выход механически связан с блоком измерительных катушек, и второй индикатор, подключенный к выходу вычитающего устройства. При этом намагничивающая обмотка преобразователя выполнена с изменяющимся числом витков на единицу ее длины. На фкг, 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - конструкция преобразователя и распределение поля по его длине. Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 намагничиваюа го тока, измеритель 2 тока и намагничивающую обмотку 3 преобразователя, находящуюся в электромагнитном взаимодействии с испытуемым ос азцом 4, блок 5 изкерительных катушек 6 и 7, механически связанных между собой с возмэжностью регулировки расстояния между ними и подключенных соответственно к преобразователям 8 и 9 среднего значения, выходы которых,связаны С вxoдa вI вычитающего устройства 10. Выходы первого преобразователя 8 среднего значения и вычитающего устройства 10 подсоединены к сигнальным входам регистрирующего.устройства 11, управляющий вход которого соединен с выходом устройства 12 управления, второй выход которого механически связан с блоком 5 изкюрительных катушек. Устройство содержит также первый 13 и второй 14 индикаторы, подключённые соответственно к выходам первого преобразователя 8 среднего значения и вычитающего устройства 10. Устройство работает следующим образом. Переменный ток от источника 1. намагничивающего тока, протекая по намагничивающей обмотке 3, благодаря ее конструкции создает неоднородное магнитное поле с постоянным градиентом амплитудного значения напряженности по ее длине. Намагничивающая обмоткаможет быть выполнена, например, в виде соленоида с нарастающим числом витков на единицу его длины, причем закон нарастания выбран таким, что обеспечивается постоянная скорость увеличения амплитудного значения напряженности магнитного поля по всей длине намагничивающей обмотки 3 (фиг. 2), т.е. градиент постоянен: const. Величина градиента амплитудного значения напряженности задается амплитудой тока -в намагничивающей об мотке и определяется по измерителю тока. Магнитное состояние испытуемого образца 4, помещенного в такое поле определяется тем, что разные его участки вдоль направления находятся под действием различных максимальных значений напряженностей магнитного поля. Для сечений А и В (фиг. 2) со ответствуют напряженности и Н.у а для индукций В„д и . Из определения дифференциальной магнитной проницаемости известно, чт dB (HjdH,. тогда справедливы соотношения ,..-i5dx га dx jUj-grad H. Для скорости нарастания амплитуд цого значения индукции в любом участке ферромагнетика имеем S ad B - j-grad H Поскольку const gradj( В пропсчрционален jUi. Учитывая, что grad. , то при U X const дифференциальная магнитная проницаемость пропорциональна приращению индукции. Следовательно, для определения дифференциальной магнитной проницае мости достаточно определить прираще ние индукции на фиксированном расстоянии лх вдоль оси намагничивания ферромагнитного образца. Измерение амплитудного значения индукции В и ее приращения л Bjy, осу ществляется с помощью блока 5 измерительный катушек, состоящего из двух идентичных катушек б и 7, находящихся в электромагнитном взаимо действии с ферромагнитным образцом и отстоящих одна от другой на фиксированном расстоянии лХ. В блоке предусмотрена возможность регулиров ки величины их межосевого расстояни ДХ, которое устанавливается перед началом измерения. ЭДС измерительны катушек 6 и 7, характеризующие магнитные состояния соответствующих сечений А и Б ферромагнитного образ ца 4, преобразуются преобразователя ми 8 и 9 средних значений в напряже ния, которые пропорциональны максимальным значениям индукции и В,у в указанных сечениях ; . где V и Vjng - напряжения на выхо де преобразователей 8 и 9 среднего значения; Т - частота питающего Wj - число витков измерительных катушек; S - сечение катушки; и - амплитудное значение индукций в сечениях А-и Б испытуемого образца. Величина дК выбирается перед началом измерений такой, чтобЬ выполнялись два условия: с целью повышения точности измерения желательно, чтобы О, а это выполняется прилХ- 0, при этом уменьшение лХ ограничено порогом чувствительности измерительной схема, Блок 5 измерительных катушек механически связан с устройством 12 управления, которое обеспечивает син. кронное перемедение блока совместно с испытуе шм образцом в направлении изменения магнитного поля и перемещение носителя информации регистрирующего устройства 11, например диаграммной бумаги. По мере продвижения блока 5 измерительных катушек совместно с образцом 4 на носителе информации регистрирующего устройства записываются динамическая кривая намагничивания ферромагнитного образца Вр, f(H) и кривая дифференциальной магнитной проницаемости f ±(Н), С помощью индикаторов 13 и 14 можно производить отсчет значений В и при заданных значениях Нуу,. В качестве базового объекта для сравнения может быть выбран феррометр Ф5063, предназначенный для определения динамических магнитных характеристик. Построение динамической кривой намагничивания В f(Hni) в этом приборе производится по точкам, которые получгиот измерением ЭДС в измерительной обмотке при увеличении тока в намагничивающей цепи. Особен- . но трудоемким оказывается процесс получения кривой дифференциальной магнитной проницаемости щ f(H), которая находится путем графического дифференцирования динамической кривой намагничивания. Это связано с наличием большого числа вычислительных операций. При пр&ктическом применении феррометра Ф5063 для определения динамических магнитных характеристик в {П) и |Uj f (Н) на их определение тратится в среднем соответственно 5-8 и 10-15 минут. Большая трудоемкость опер«щий при получении динамических магнитных характеристик делает этот прибор практически непригодным при массовом испытании и аттеста ции качества продуктции в условиях производства. ,. Таким образом, основное преимущество предлагаемого устройства заключается в существенном повышении производительности измерений, так как на их получение тратится не более 1 мин, а сами характеристики могут быть получены по желанию независимо одна от другой или одновременно.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК, содержащее источник намагничивающего тока, включенный последовательно с измерителем тока и намагничивающей обмоткой преобразователя, последовательно соединенные измерительную катушку, преобразователь среднего значения и индикатсчэ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерения, в него дополнительно введены вторая измерительная катушка, объединенная в общий блок с первой измерительной катушкой с возможностью изменения расстояния между НИКИ и подключенная к входу второго введенного преобразователя среднего значения, вычитающее устройство, входы которого связаны с выходами . первого и второго преобразователей среднего значения, регистрирующее устройство, сигнальные входы которого подсоединены соответственно к клсодсьм первого преобразователя среднего значения и вычитающего устройства, устройство управления, один выход которого подключен к управляющему входу регистрирующе- S го устройства, а другой выход механи(Л чески связан с блоком измерительных катушек, и второй индикатор, подключенный к выходу вычитающего устройства. 2... Устройство поп. 1, отли- 2 чающееся тем,что намагничивгиощая обмотка преобразователя выполнена с изменяющимся числом витков на единицу ее длины. со :о со со 00

фиг. 2.