Устройство для измерения относительной магнитной проницаемости слабоферромагнитных сыпучих материалов Советский патент 1984 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано, в гастности, при определении относительного содержания магнитных включений в огарке обжигового газа при обжиге колчедана, Известно устройство для измерения относительной магнитной проницаемости слабоферромагнитных материалов, содержащее дифференциальную магнитную систему, в воздушных зазорах которой помещена подвижная система Ij , Известное устройство сложно -по конструкции, причем измерение производится при неуравновешенном состоянии дифференциальной магнитной системы, что приводит к низкой точности измерения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаем му результату является устройство для измерения относительной магнитн проницаемости слабоферромагнитных суспензий, содержащее симметричную дифференциальную магнитную систему, выполненную в виде двойного ярма,, к дая ветвь которого имеет воздушный зазор и снабжено намагничивающей катушкой. В воздушном зазоре ветви размещен образец. Кроме того, устго ство содержит индикатор, расположен ный в измерительной диагонали сигфш ричной дифференциальной магнитной системы, и последовательно соединенные катущку обратной связи, раз мещенную в ветви магнитной cиcтe шI5 и усршитель, вход которого соединен с индикатором магнитного поля. Инди катор состоит из ферромагнитного сердечника с рамкой, укрепленных на оси, которая вращается на двух шари ковЫх подшршниках и соединена с вал синхронного микроэлектродвигателя. На оси размещены также контактные кольца, к которым припаяны вьшоды рамки к которые при помощи контактн щеток и соединительных проводов подключены к входу усилителя. Выход усилителя через миллиамперметр подклю чен к катушке обратной- связи Zj . Недостатком известного устройств является сложность конструкции и ма лая надежность из-за наличия подвижко системы и токосъемных контактовj низкат чувствительность в силу мало площади рабочего зазора, а также низкая точность, обусловленная влия 1 02 нием внешнях полей и температурной погрегпностью, что ограничивает область его- применения. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения относительной магнитной проницаемости с одновременным упрощением конструкции, . Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения относительной магнитной проницаемости слабоферромагнитных сыпучих материалов, содержащем симметричную дифференциальную магнитную системз с воздушными зазорами и обмотку возбуждения, катушку обратной связи, последовательно соединеннь;е усилитель и индикатор, магнитная система выполнена из С-образного и Т-образного магнитопроводов5 жестко и магнитно соединенных в одном узле, обмотка возбуждения расположена на среднем стержне Т-образного магнитопровода, две идентичные секции измерительной обмотки соединены последоп ательновстречно и.подключены к входу усилителя,, при этом они расположены на С--образном магнитопроводе симметрично его оси. На чертеже схематично изображено устройство, общий вид. Устройство содер ит симметричную дифференциальную магнитную систему, выполненную в виде С-образного маг- нитопрОЕОда с воздушным зазором 2и Т-образного магнитопровода 3 с ГОлюскым наконечником 4. Магнитопроводы } я 3 жестко и магнитно соедкенны в узле 5. Жесткое еподвижнов) соединение магнитоггроводов I и 3при разъемной констрзкцин устрой ства исключает возможность нарушения симметрии магнитной системы под действием вибрации, тохгчков и т.п. Магнитная связь Г- агнитопрово- ДОН 1 и 3 3 узле 5 исключает влияние воздушного зазора в этом соединении (например, ггутем пришлифсвкк соединяекг ЕХ плоскостей) .- Симметричные рабочие воздушные зазоры 6 к 7 сбразованы полюсньи наконечником 4 и верхней частью магтттопроЕс-да . В воздушном 7 разкеще:; образац 8. На стержне Т-обраяного магнетопровода 3 размецеиа ODKC-TK-J, 3 воз- буждекня. Ип,ентичные селкии 0 и измерительной .;-г ся)метрично распчоложены на чакт;--: маг- 3П26910 нитопровода 1 и отстоят на равном расстоянии от воздушного зазора. Катушка 12 обратной связи расположена 3 магнитной ветви, где размещен образец 8„ Кроме того, устройство j содержит усилитель 13 и индикатор 4. Устройство работает следующим образом. Обмотка 9 возбуяздения подключена к источнику питания и создает ра- f-g бочий магнитный поток . Длина пути рабочих потоков Ф, и g остается неизменной для левой и правой и правой частей данной симметричной магнитной системы, что обеспечи jj пает однородность магнитной индукации по длине 2 рабочих воздушных зазоров 6 и 7. Идентичные секции 10 и 11 измерительной обмотки соединены последовательно-встречно и go поскольку магнитная система симмет-ричная, то при отсутствии в продуктепроводе слабоферромагнитных сыпучих материалов и в силу равенства магФ, ЭДС на нитных потоков входе уси.т1ителя 13 будет равна нулю, т.е. uE If, - Ец2 О При подаче по продуктопроводу сыпучих материалов, содержащих зо ферромагнитные частицы, равновесие дифференциальной магнитной системы нарушается и на входе усилителя 13 появляется ЭДС и Ец, значение которой прямо пропорционально величи- ,, не Л - разности потоков Ф, и Ф , т.е. &E,H,44f ,)--Е„,-Е„ ,, где f - частота напряжения питания; О Т и максимальные значения магнитных потоков Ф, ИФ2. в свою очередь значения ЭДС Е и EJJ 5 индуктированные в идентичных 5 секциях измерительной обмотки, опре еляются по формулам: Е, -W CG -bGg+G,); (2) E,/: -IgW3-W,(G,), (3) 50 где la ток в обмотке возбуждения; Wn число витков обмотки возбужудения; W - число вятков секции изме- 55 ритепьной обмотки; GQ суммарная магнитная проводимость левой или правой G тор ней нь1. луч мос и с зор где 8 С зат где С мери коси слаб лов теля лива зате теля кату части эоздушного зазора за исключением рабочей его части длиной f; Gg - проводимость на пути магнитных потоков с ребер и боковые граней одной половины симметричной магнитной цепи; и Gg соответственно проводи мость продуктопровода и равной ему по длине рабочей части симметрич кого врздушного зазора. ля уменьщения потоков рассеяния ы полисного наконечника А и верхчасти магнитопровода 1 закруглеПодставляя (2) и (3) в () помЕ, ig. Wg. W,(,) ормула для определения проводии калиброванного продуктопровода мметричного ему воздушного заимеет вид r(WofUry-, С, (и„|-, ПЛд - абсолютная магнитная npoHH- цаемость воздуха; Шг - относительная магнитная проницаемость ферромагнитного сыпучего материала -h - площадь горизонтального сеченяя воздушного зазора между полюсньм наконечником 4 и верхней частью магнитопровода 1 , равная произведению рабочей дяины калиброванного продуктопровода и ТОЛЩ1ШЫ набора h маг- нитопровода b - величина воздушного зазорас учетом (5) н (6) уравнение (4) ется в вкце u--;i TiB B- n|yo|((u,-0-Ci(Ur-i), С Ij,Wg. W,..,Uef едовательно, ЭДС на выходе изтельной обмотки зависит от от- ельной магнитной проницаемости ферромагнитных сыпучих материа Эта ЭДС подается на вход усилив 13 следящей системы, где усится по току и напряжению, а вьтрямляется. С выхода усили выходной ток поступает на жу 12 обратной связи и создает

магнитодвижущую силу, которая уравновешивает симметричную дифференциальную магнитную систему. Выходно ток, проходящий по катушке 12 обратной связи, регистрируется с помощью индикатора 14, шкала которого отградуирована в значениях относительной магнитной проницаемости.

По сравнению с прототипом устройство имеет более простую конструкцию; повышенную чувствительность; более высокую точность.

Простота конструкции обеспечиваеся тем, что предлагаемое устройство не имеет вращающихся элементов; уменьшено количество сборных деталей и узлов, а также ввиду от- сутствия подвижных токосъемных контактов.

Повьшение чувствительности уст- ройства достигается тем, что конструкция магнитной системы позволяет в широких пределах изменять рабочую длину Е воздушных зазоров о а следовательно, и площадь продуктопровода в зависимости от магнитной проницаемости сыпучих материалов.

Действительно, чувствительность предлагаемого устройства прямо пропорциональна площади S горизон тального сечения продуктопровода, что следует из определения чувствительности с использованием зависимостей (4) - (6).Следовательно, увеличение параметров, определяющих S (в частности, 1) приведет к повышению чувствительности.

Более высокая точность предлагаемого устройства обуславливается за счет уменьшения влияния температурной погрешности.

Известно, что с изменением температуры меняются параметры обмотки возбузвдения и магнитной цепи. Это приводит к изменению магнитного потока TI , создаваемого обмоткой возбуждения, а следовательно, и потоков , и р2

В устройстве при изменении Ф потоки Ф, изменяются одинаково, так как обмотка возбуткдения расположена на среднем стержне Т-образного магнитопровода. Поэтому

разность 4 потоков Р, и Р2 равная U Р Р - 2 S при колебания температуры, не изменяется. В прототипе обмотка возбуждения состоит из двух секций, поэтому неточность их изготовления неизбежно приводит при колебаниях температуры к дополнительной погрешности.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ СЛАБОФЕРРОМАГНИТНЫХ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее симметричную дифференциальную магнитную систему с воздушными зазорами и обмотку возбуждения, катушку обратной связи, последовательно соединенные усилитель и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения относительной магнитной проницаемости, магнитная система выполнена из С-образного и Т-образного магнито- проводов, жестко и магнитно соединенных в одном узле, обмотка возбуждения расположена на среднем стержне Т-образного магпитопровода, две идентичные секции измерительной обмотки соединены последовательновстречно и подключены к входу уси(Л лителя, при этом они расположены . на С-образном магнитопроводе симметрично его оси. Р2