Пермеаметр Советский патент 1984 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения магнитных характеристик высокочастотных ферромагнетиков в форме тора (или кольца), в частности при исследовании круговой несимметрии (неидентичности) их свойств, являющейся важным качественным показателем. Известен пермеаметр, содержащий первичную обмотку, размещенную на тороидальном сердечнике, установлен ном соосно внутри коаксиального цилиндра с короткозамыкателем, при этом коаксиальный цилиндр выполнен в виде четырех одноквадрантных иден тичных элементов, размещенных попар но симметрично относительно оси цилиндра и изолированных друг от друга дополнительно введенными П-образными прокладками из диэлектричес кого материала, а короткозамыкатель выполнен в виде одноквадрантного ак тора диска, расположенного с возмож ностью вращательного движения относительно оси цилиндра Cl1. Недостатками известного пермеаме ра являются мз.лая чувствительность измерений ввиду низкого коэффициента трансформации,и низкая точность измерений из-за нестабильности переходных сопротивлений я местах дис кретного подвижного контакта короткозамькателя с одноквадрантными эле ментами коаксиального цилиндра. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является перме аметр, содержащий первичную обмотку состоящую из двух половин, размещен ных на тороидальных сердечниках из ферромагнитного материала, и вторичную обмотку в виде замкнутого коаксиального цилиндра, выполненного из двух коаксиальных полуцилиндров с наружными и внутренними электродами при этом половины первичной обмотки расположены соосно с внутренним электродом соответствующего коаксиального полуцилиндра, кроме того, в него введены отсчетный блок, шток, поворотный стол, выполненный в виде диска с цилиндрической ступицей и спиральным пазом на ее внутренней поверхности и закрепленный на внутренних электродах коаксиальных полуцилиндров с возможностью вращательного движения, на одном конце штока закреплен рад,иалы1ый палец, сочлененный со спиральным пазом цилиндрической ступицы и расположенный в продольной прорези, выполне}{ной в боковой поверхности внутренних электродов, а на другом конце штока -размещен указатель отсчетного блока, шкала которого неподвижно закреплена на верхнем коаксиальном полуцилиндре, при этом во внутренних электродах коаксиальных цилиндров выполнен сквозной канал, в котором размещен шток 2 1. Недостатками данного пермеаметра являются малая чувствительность измерений из-за того, что проявление измеряемых магнитных характеристик имеет интегральный характер для всего образца ферромагнетика, и низкая точность измерений за счет практической неидентичности электромагнитных систем половин первичной обмотки, что не обеспечивает полной компенсации их действия при встречном включении. Цель изобретения - повьпиение чувствительности. Указанная цель достигается тем, что в пермеаметр, содержащий первичную обмотку, состоящую из двух половин, размещенных на тороидальном сердечнике из ферромагнитного материала, вторичную обмотку в виде замкнутого коаксиального цилиндра с наружным и внутренним электродами, соосно которым размещен тороидальный сердечник, и поворотный стол, установленный на внутреннем электроде с возможностью вращательного движения, введены фиксатор образца, коническая пружина и пружинный стопор, фиксатор образца выполнен в виде П-образной пластины, сочлененной с конической втулкой посредством цилиндрической пружины, поворотный стол выполнен в виде диска с четырьмя зубцами на его боковой грани на взаимно перпендикулярных диаметрах, пружинный стопор закреплен на наружном электроде коаксиального цилиндра, а его шток сопряжен с боковой гранью поворотного стола, сочлененного с внутренним электродом через коническую пружину, расположенную соосно с внутренним электродом, при этом П-образная пластина размещена с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль внутреннего электрода, ось симметрии которого совпадает с осями ст1мметрии П-об31разной пластины, цилиндрической пружины и конической втулки, а площадь поперечного сечения сердечника определяется следующим выражением; (1-Ко;.), где о(. - угловая координата сечения; К - коэффициент пропорциональности;5р - начальная площадь поперечного сечения сердечника при ot 0. На фиг. 1 показан принципиальный вид конструкции пермеаметра, продольный осевой разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 - проекции сердечника первичной обмотки. Пермеаметр содержит первичную об мотку 1, выполненную из двух идентичных половин 2 и 3 и размещенную на тороидальном сердечнике 4 из фер ромагнитного материала, вторичную обмотку в виде замкнутого коаксиаль ного цилиндра с наружным 5 и внутренним 6 электродами, а также с кор козамыкающей их крьпикой 7, поворотньй стол 8 для испытуемого образца тороидального ферромагнетика, установленный на неподвижной втулке 10 на внутреннем электроде 6 с возможностью вращательного движения. Сердечник 4 первичной обмотки ра положен соосно внутри коаксиального цилиндра и выполнен в виде прямого тороида с линейно вкруговую изменяющейся площадью поперечного сечения Поворотный стол 8 выполнен в виде диска с зубцами на боковой грани, расположенными один относительно др гого с дискретным угловым шагом в 90, сочленен с внутренним электрогдом 6 через (спиральную) коническую пружину 11 и имеет возможность дискретной фиксации положения вращательного движения с помощью пружинного стопора 12, который укреплен н наружном электроде 5 коаксиального цилиндра и включает шток 13, сопряженный с боковой гранью поворотного стола 8, и пружину 14. Поворотный стол 8 снабжен фиксатором испытуемого образца 9 в виде П-образной пластины 15с цилиндриче кой пружиной 16 с (центрирующей) ко нической втулкой 17, при этом пластина 15 размещена соосно-подвижно на внутреннем электроде 6..Кроме то поверхность стола 8 выполнена шеро184ховатой. Концы П-образной пластины 15 имеют буртики, сочленяющиеся с соответствующими канавками в диаметрально прот-ивоположных стойках поворотного стола 8. Для исключения нарушений квазистационарности магнитного поля внутри пермеаметра его элементы - стол 8, втулка-подпятник 9, пружина 11, шток 13, пластина 15, пружина 16, втулка 17 - выполнены из диэлектрического материала, например из фторопласта. Половины 2 и 3 первичной обмотки 1 могут быть электрически скоммутированы как согласно, так и встречно и подключаются к входу измерительного прибора, например серийного измерителя добротности - куметра. Работа пермеаметра осуществляется следующим образом. В основу его действия положен принцип высокочастотного трансформирования полного сопротивления испытуемого образца 9 ферромагнетика, измеряемого с помощью куметра. Перед началом измерений испытуемый образец 9 ферромагнетика помещается соосно на поворотный стол 8 и фиксируется на нем посредством Побразной пластины 15, поджимающей образец через пружину 16 и втулку 17 к поверхности поворотного стола. После этого производится принудительное угловое вращение (направление обозначено стрелкой на фиг. 2) поворотного стола 8 с образцом 9 на 360° относительно исходного положения, т.е. завод пружины 11 с сообщением ей потенциальной энергии, фиксируемое стопором 12 путем зацепления его штока 13 с соответствующим зубцом на боковой грани диска поворотного стола 8. Затем крьш1ка 7 устанавливается на место и прижимается к электродам 5 и 6, например, с помощью кулачкового затвора (не показан) . При этом для поддержания стабильности переходного контактного сопротивления между механически сочлененными элементами половины 2 и 3 ; первичной обмотки 1 предварительно коммутируются встречно, что позволяет за счет взаимной компенсации возбуждаемых ими составляющих первичного магнитного поля внутри пермеаметра имитировать режим безразличия по отношению к тому, находится там испытуемый образец 9 или нет. Всличина переходного сопротивления путем, например, изменения усилия механичес кого сочленения сводится к определенному минимальному уровню для данной конструкции пермеаметра, контролируемому по указанию куметра. Магнитные характеристики испытуемого образца 9 измеряются с помощью куметра при согласной коммутации половин 2 и 3 первичной обмотки 1, при этом установленное угловое положение образца принимается за начальное Для измерения магнитных характеристик образца при других его угловых положениях в пермеаметре, в част ности когда угол равен 90, 180 и 270, шток 13 стопора 12 кратковременно смещается поступательно и переводится в зацепление последователь но-поочередно с соответствующими зубцами на боковой грани диска поворотного стола 8, которьй автоматичес ки поворачивается за счет раскручивания пружины 11. : Таким образом, данному пермеаметру присзпца првьшенная чувствительность измерений магнитных характеристик высокочастотных тороидальных ферромагнетиков при исследовании кру говой несимметрии их свойств. Это обеспечивается путем создания круговой несимметрии первичного магнитного поля внутри пермеаметра за счет выполнения сердечника первичной обмотки в виде прямого тороида с линейно вкруговую изменяющейся площадью поперечного (радиального) сечения, поскольку при этом электромагнитной системой первичной обмотки при установленном виде вторичной обмотки формируется магнитное поле коаксиальной конфигурации, напряженность которого в поперечном круговом- направлении пропорциональна площадям соответствующих сечений сердечника первичной обмотки, определяющих объем ферромагнитного материала внутри отдельных круговых участков ее витков, равно как и их электромагнитное действие. В пермеаметре реализуется принцип наведения первичного магнитного поля с линейно изменяющейся вкруговую неоднородностью, что позволяет выявлять малейшую круговую несимметрию свойств тороидального образца ферромагнетика, вращаемого в этом поле с дискретным угловым щагом в 90 в поперечном направлении, так как степень трансформации устройства на его отдельных односекторных участках кратна прои;зведениям магнитных проницаемостей испытуемого образца на этих участках, зависящих от его исследуемых свойств, и величин напряженностей магнитного поля на этих участках.

(Pue.f

А-А

(put, f

ПЕРМЕАМЕТР, содержащий первичную обмотку, состоящую из двух половин, размещенных на тороидальном сердечнике из ферромагнитного материала, вторичную обмотку в виде замкнутого коаксиального цилиндра с наружным и внутренним электродами, соосно которым размещен тороидальный сердечник, и поворотный стол, установленный на внутреннем электроде с возможностью вращательного движения, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены фиксатор образца, коническая пружина и пружинный стопор, фиксатор образца выполнен в виде П-образной пластины, сочлененной с конической втулкой посредством цилиндрической пружины, поворотный стол выполнен в виде диска с четырьмя зубцами на .его боковой грани на взаимно перпендикулярных диаметрах, пружинный стопор закреплен на наружном электроде коаксиального цилиндра, а его .шток сопряжен с боковой гранью поворотного стола, сочлененного с внутренним электродом через коническую пружину, расположенную соосно с внутренним электродом, при этом П-образная пластина размещена с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль (Л внутреннего электрода,ось симметрии которого совпадает с осями симметрии П-образной пластины, цилиндрической пружины и конической втулки, а площадь поперечного сечения сердечника определяется следующим выражением: 5 5ДиКс | , где ot/ - угловая координата сечения; со ел К - коэффициент пропорциональности; SQ - начальная площадь поперечного сечения сердечника при (/ 0. СХ)