Устройство для измерения магнитных характеристик ферромагнитных материалов Советский патент 1985 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитно-измерительной технике и предназначено для измерения магнитных характеристик ферромагнитных листовых и ленточных материалов, а также изделий из них, в частности для измерения характеристик эластичных магнито-мягких и магнитотвердых материалов.

Известно устройство для измерения магнитных характеристик ферромагнитных материалов, содержащее П-образный сердечник с намагничивающей обмоткой, в зазоре которого находится потокочувствительный датчик, соединенный с выходом приборов, нуль-индикатор, регулируемый источник тока, дополнительный потокочувствительный датчик и дополнительный П-образный сердечник с компенсационной обмоткой, соединенной с регулируемым источником тока, расположенной параллельно основному сердечнику между его полюсами, а дополнительный потокочувствительный датчик расположен в зазоре дополнительного П-образного сердечника и соединен с нуль-индикатором 1.

Однако данное устройство имеет недостаточную точность измерения в области низких частот из-за больших фазовых сдвигов (отсутствует компенсация фазовых сдвигов) и имеет ограниченное применение, так как не реализуемо для измерений характеристик магнитотвердых материалов.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для измерения магнитных характеристик, содержащее потенциально полюсную катушку, измерительное ярмо с магнитомягкими полюсами, намагничивающую катущку, измерительную катушку, охватывающую испытуемый образец, подключенную к измерителю магнитной индукции, в магнитомягком ярме выполнен сквозной канал, проходящий вдоль полюса ярма со вставленной в него потенциально полюсной катушкой, один конец которой расположен на торцовой стороне испытуемого образца, а другой конец соединен с точкой постоянного потенциала, и подключенной к измерителю напряженности поля, потенциально полюсная катушка выполняется также из двух или более частичных катушек, вставленных в соответствующие каналы 2

Данное устройство имеет недостаточно высокую точность измерения, так как при его эксплуатации не учитывается влияние неоднородности и распределения магнитного потока, обусловленной сквозным каналом в торцовой части полюса (т.е. не учитывается уменьшение площади измерительной части полюса), кроме того, недостаточно высокая производительность труда при измерении образцов различных габаритов, что объясняется необходимостью выполнения и замены большого числа охватывающих катушек.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитных характеристик ферромагнитных материалов, содержащее измерительное ярмо с магнитомягкими полюсами, намагничивающую катушку, подключенную к шинам возбуждения, измерительную катущку, подключенную к измерителю магнитной индукций, сквозной канал, проходящий вдоль полюса ярма со вставленной в него потенциально полюсной катушкой, один «)нец которой располож.ен на торцовой стороне испытуемого образца, а другой конец соединен с точкой постоянного потенциала, и подключенной к измерителю напряженности поля, измеритель индукции магнитного поля, введены дополнительная измерительная катушка, компенсационные катушки, последовательно соединенные блок сравнения и нуль-орган,

последовательно соединенные регулируемый источник напряжения, фазовращатель и усилитель мощности, при этом дополнительная измерительная катущка расположена внутри второго магнитомягкого полюса

симметрично относительно его продольной оси и удалена по этой оси от сквозных каналов, измерительная и дополнительная измерительные катущки подключены к входам блока сравнения, выход усилителя мошг ности соединен с последовательно включенньши компенсационными катушками, расположенными в продольных частях сквозных каналов и охватывающими потенциально полюсные катущки.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит измерительное ярмо 1 с магнитомягкими полюсами, испытуемый образец 2, измерительная катущка 3, потенциально полюсная катущка 4, дополнительная измерительная катущка 5, намагничивающая катущка 6, дополнительная секция 7 намагничивающей катущки, компенсационная катушка 8, блок 9 сравнения, нуль-орган 10, регулируемый источник 11 напряжения, фазовращатель 12, усилитель 13 мощности, измеритель 14 индукции магнитного поля, измеритель 15 напряженности поля.

Катушки 3 и 5 встроены в полюса и выполнены строго идентичными. Катушки изготавливаются в несколько рядов бескаркасной намоткой проводом диаметром 0,070,09 мм с последующим размещением в замкнутом квадратном или круглом пазу необходимой глубины.

Потенциально полюсная катущка 4 выполнена на немагнитном (гибком) сердечнике, на который нанесены несколько рядов провода диаметром с постоянной плотностью намотки витков по всей длине.

Компенсационная катушка 8 N-слойная, с плотной намоткой по длине, соответствующая продольной части сквозного канала, причем она охватывает потенциально плоскую катушку 4 до изгиба сквозного канала и состоит из двух катушек, которые размещены в сквозных каналах каждого ярма.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемый образец 2 листового или ленточного материала, габариты которого превышают площадь полюсов измерительного ярма 1, помещается между полюсами.

Намагничивание образца 2 осуществляется от источника переменного тока, подключаемого к намагничивающей катушке 6, включенной последовательно с дополнительными секциями 7 намагничивающей катушки 6, две секции которой располагаются на полюсах ярма 1 для дополнительного намагничивания образцов при измерениях характеристик магнитотвердых материалов, а также повышения эффективности экранировки контролируемого участка образца 2, расположенного в центральной части полюса от влияния потоков рассеивания и внешних помех.

Сигналы с катушек 3 и 5 подаются на входы блока 9 сравнения, с выхода которого результирующий сигнал поступает на нульорган 10.

Изменением амплитуды потенциала, поступающего от регулируемого источника 11 напряжения, с последующей регулировкой фазы, проводимой фазовращателем 12, на

компенсационную катущку 8 через усилитель 13 мощности необходимое значение тока, создающего дополнительный магнитный поток. При этом амплитуда тока и фаза выбираются такими, при которых выходной сигнал, фиксируемый нуль-органом 10, станет равным нулю.

Дополнительный магнитный поток, создаваемый компенсационной катушкой, изменяет значение сигнала, снимаемого с ка тушки 3 до соответствующего значения, снимаемого с катушки 5. Сигнал с катушки

3,соответствующий истинному значению магнитной индукции, фиксируется измерителем -14 индукции.

5 Измеритель 15 напряженности, подключенный к потенциально полюсной катушке

4,фиксирует также значение напряженности магнитного поля в образце 2на контролируемом участке.

Таким образом, выполнение дополнительного паза для дополнительной катушки 5 способствует симметричному распределению магнитного потока на полюсах, а также выравниванию его плотности, что увеличивает точность измерения.

5 Введение компенсационной катушки 8 с элементами регулировки амплитуды и фазы способствует созданию дополнительного магнитного потока, что устраняет погрешность, вызываемую уменьшением площади измерительной части полюса (неоднородностью распределения различной плотностью магнитного потока и потоками рассеивания измерительной части полюса).

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее измерительное ярмо с магнитомягкими полюсами, намагничивающую катущку, подключенную к щинам возбуждения, измерительную катущку, подключенную к измерителю магнитной индукции, сквозной канал, проходящий вдоль полюса ярма со вставленной в него потенциально полюсной катушкой, один конец которой расположен на торцовой стороне испытуемого образца, а другой конец соединен с точкой постоянного потенциала, и подключенной к измерителю напряженности поля, измеритель индукции магнитного - поля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительная измерительная катушка, компенсационные катушки, последовательно соединенные блок сравнения и нуль-орган, последовательно соединенные регулируемый источник напряжения, фазовращатель и усилитель мощности, при этом дополнительная измерительная катущка расположена внутри второго магнитомягкого полюса симметрично относительно его продольной оси и удалена по этой оси от сквозных каналов, измеритель« ная и дополнительная измерительные катущки подключены к входам блока сравнения, выход усилителя мощности соединен с последовательно включенными компенсационными катущками, расположенными в продольных частях сквозных каналов и охватывающий потенциально полюсные катущки. 00 00 сд о: 05