Устройство для измерения магнитных параметров магнитнотвердых материалов Советский патент 1984 года по МПК G01R33/12 

1 Изобретение относится к магнитны измерениям и предназначено для контроля магнитньгх параметров магнитотвердых материалов на образцах разо ;Нутой цепи. Известны устройства для контроля и разбраковки постоянных магнитов, содержащие намагничивающий блок, программный блок, поворотное устрой ство и измерительный блок lj , Известны устройства могут применяться для разбраковки готовых ма нитов при производственном контроле но не позволяют контролировать соответствие свойств постоянного магнита и стандартного образца с достаточной точностью. Целью изобретения является повышение точности измерений. Цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитных параметров магнитотвердых материалов (МТМ), содержащем соленоид с импуль ным источником питания, измерительные преобразователи магнитной индукции и намагниченности, последовательно соединенные усилитель, интегратор и нуль-орган в двух соот:ветствующих каналах измерения, в каж дый из них введены суммирующие усили тели, соединенные с выходами соответствующих интеграторов, блок памяти, подключенный к второму входу сум мирующего усилителя второго канала, первый вход которого связан с вторым входом сут)мируюп1его усилителя первого канала, фиксатор, переключатели связывающие измерительный преобразователь магнитной индукции с входом усилителя первого канала, а измерительный преобразователь намагниченности - с входами усилителя второго канала и блока памяти, последовательно соединенные с сумш рующими усилителями аналого-цифровые преобразователи и регистры, при этом вторые входы аналого-цифрового преобразователя и регистра второго канала соединены с выходом нуль-органа первого канала, вторым входом связанного с импульсным источником питания, а вторые входы аналого-цифрового преобразователя и регистра первого канала соединены с выходом нуль-органа второго канала. Кроме того, измерительный преобразователь намагниченности выполнен в ввде измерительного соленоида и двух последовательно соединенных 52 компенсационных обмоток, расположенных симметрично измерительному соленоиду, длина которого выбирается из соотношения 6 2 5 В-,,,. гдеЕпсг, - испытуемого образца. На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства, на фиг. 2 конструкция и электрическая схема измерительных преобразователей, Устройство (фиг. 1) состоит из соленоида 1 с импульсньм источником 2 питания, испытуемого образца 3, фиксатора 4 положения образца, измерительного преобразователя 5 магнитной индукции В, измерительного преобразователя 6 .намагниченности J переключателей 7-1, 7-2 и 8, -усилители 9 канала измерения магнитной индукции В, интегратора 10, суммирующего усилителя 11, аналого-цифрового преобразователя 12, регистра 13 нуль-органа 14 напряженности магнитного поля Н , усилителя 15 канала измерения намагниченности Л , интегратора 16, с- т«1миругощего усилителя 17, блока 18 памяти (определения начальной намагниченности исследуемого образца), аналого-цифрового преобразователя 19, регистра 20 и нуль-органа 21 намагниченности J . Первичный преобразователь 5 (фиг. 2) магнитной индукции состоит из последовательно включенных измерительных обмоток 22 с числом витков WgjH компенсационных обмоток 23 и 24 с числом витков Wj.; ,W| (фиг. 2) и преобразователь 6 намагниченности основная обмотка 25 которого с числом витков , имеющая длину В,,р,55f и крайние витки которой не имеют потокосцепления с собственным полем образца 3, последовательно соединена с компенсационными обмотками 26 и 27 с числом витков Л.и .i (фиг. 2о) не сцепленны.ми с полем образца. Указанные преобразорэ/гели 5 и 6 автоматически подключаются переключателями 7-1 и 7-2 к усилителям 9 и 15, включаемыми фиксатором 4, например конечным выключателем, который чажимзется (срабатывает) при совмещении нейтрального сечения образца с нейтральным (центральньп-i) поперечным сечением измерительного преобразователя 5 (по оси Y )j 3 преобразователь б переключателем 8 отключается от блока 18 памяти (опредолея11Я начальной нзгтагни.ченност: :) .

31

Устройство работает следующим образом.

Испытуемый образец 3 МТМ, обладающий почти всегда начальной (остаточной) намагниченностью, вносится в первичный измерительньй компенсационньгй преобразователь 6 намагниченност размещенный в рабочем объеме соленоида 1. Преобразователь 6 выполнен в виде обмотки 25 измерительного соленоида, крайние витки которой практически не имеют потокосцепления с полем образца, установленном в его геометрическом центре.Это имеет место при длине измерительной обмотки соленоида , равной 5-10 дли образца ,.

Поэтому испытуемый образец 3 размещается в средней части измерительного преобразователя 6 так, чтобы нейтральные сечения преобразователя |И образца совпадали. Измерение магнитных параметров образца 3 МТМ осущ ствляется при перемагничивании его двухполярным импульсным магнитным полем, создаваемым в соленоиде 1 посредством источника 2.

Если отсутствует внешнее магнитное поле, то потокосцепление витков не охватывающих образец, пропорционально полю, наведенному образцом, в результирующее потокосцепление, и соответственно ЭДС преобразователя 6 будет пропорциональны остаточной (начальной) намагниченности образца.

При изменении внешнего магнитного поля в преобразователе 6 будет наводиться помимо составляющей ЭДС, пропорциональной скорости изменения намагниченности образца, (33/dt составляющая от изменения потокосцепления преобразователя с внешним магнитным полем. Эта составляющая ЭДС компенсируется введением в преобразователь 6 вне зоны действия собственног поля образца 3 компенсационных обмоток 26 и 27. Так как витки компенсационных обмоток 26 и 27 не сцеплены с полем образца, то ЭДС преобразователя 6 определяется только изменением намагниченности образца, т.е.

31

rl o V oep-Jf

л. где V4 p эффективное число

преобр. витков преобразователя 6;

17545

- полное число витков

преобразователя;

преойр - соответственно длины образца и преобразователя;

ОБР площадь поперечного

сечения образца. ЭДС преобразователя 5 магнитнор индукции образца - измерительной обмотки, размещенной в нейтральном сечении образца, определяется выражением

8-4(0 %8pjt «eH - V

Разностный сигнал обеих обмоток с учетом числа витков преобразователя 63 и преобразователя 5 В пропорционален скорости изменения напряженности магнитного поля в образце 3

H ,gp| iHeH-H3V

В исходном состоянии переключатели 7-1, 7-2 и 8 находятся в положении 1, входы измерительных усилителей 9 и 15 закорочены на землю, блок 18 памяти (определения начальной намагр.иченности) соединен с измерительным преобразователем 6, а импульсный 2 подготовлен к разряду на соленоид 1.

При вводе образца 3 в измерительные преобразователи 5 и 6, размещенные в соленоиде 1, ЭДС, наводимая в преобразователе 6, подается на блок 18 памяти. Когда нейтральное сечение образца 3 займет положение, совпадающее с нейтральным сечением измерительного преобразователя .6,

фиксатор Д переводит переключатели 7-1, 7-2 и 8 в положение 11. Блок 18 памяти отсоединяется от измерительного преобразователя 6J и запоминает значение начальной намагкиченности о образца 3. Пресбразовате.пи 5 и 6 подсоединяются соответственно к усилитзлям 9 и 15. Источник 2 разряжается на соленоид 1. Под воздействием переднего фронта импульса

магнитного поля образец 3 перемагничи вается доЗ))( °Д воздействием заднего фронта изменяет свое состояние .,5,.до значения остаточной индукции Зо Сигналы преобразователей 5 и 6, усиленные усилителями 9 и 15, интегрируются интеграторами 10 и 16 соответственно. Сигналы с интеграторов to и 16 поступают на сум5 .11

мирующий усилитель 11, выполняющий операцию вычисления значений напряженности магнитного поля Н В - 3 в образце 3. Сигналы с интегратора 16 и блока 18 памяти поступают на суммирующий усилитель 17, На выходе усилителя 17 напряжение пропорционально намагниченности испытуемого образ ца. При Ц О срабатывает нуль-орган 14 напряженности магнитного поля И. Значение намагниченности 3 , соответствующее Зр ,с суммирующего усилителя 17, преобразованное аналого-цифровым преобразователем 19 п Цифровой код, заносится в регистр 20 Кроме того, нуль-орган 1Д дает команду источнику. 2 питания соленоида 1 на изменение полярности магнитного поля.

45б

При воздействии импульса магнитного поля противоположной полярности образец 3 размагничивается. Когда намагниченность 3 образца уменьшается до нуля, срабатывает нуль-орган 21 J и дает команду на занесение кода aF aлoгo-цифpoвoгo преобразователя 12, пропорционального значению коэрцитивной силы образца

HC-J , в регистр 13. Происходит регистрация HCI.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с достаточной точностью пересчитывать измеренные значения напряженности И внешнего поля и соответствующие значения индукции 6 в действительные значения И и В материала образца.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТОТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее соленоид с импульсным источником питания, изме рительные преобразователи магнитной индукции и намагниченности, последовательно соединенные усилитель, интегратор и нуль-орган в двух соответствующих каналах измерения, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в каждый канал измерен 1Я введены суммирующие усилители, соединенные с выходами соответствующих интеграторов, блок памяти, подключенный к второму входу суммирующего усилителя второго канала, первый вход которого связан с. вторым входом суммирующего усилителя первого канала, фиксатор, переключатели, связывающие измерительный преобразователь магнитной индукции с входом усилителя первого канала, а измерительный преобразователь намагниченности - с входами усилителя второго канала и блока памяти, после довательно соединенные с суммирующими усилителями аналого-цифровые преобразователи и регистры, при этом вторые входы аналого-цифрового преобразователя и регистра второго канала соединены с выходом нуль-органа первого канала, вторым входом связанного с импульсным источником питас: ния, а вторые входы аналого-цифрового преобразователя и регистра первого канала соединены с выходим нуль-органа второго канала. (Z 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что измерительный преобразователь намагниченности (гашА выполнен в виде измерительного соленоида и двух последовательно соединенных компенсационных обмотокj рас положенных симметрично измерительном ; соленоиду, длина которого выбирается СП из соотношения Е ЗЕоер , гдебд; - длина испытуемого образца. ОН

5 ,

Г

Г

WK4- 4s

л