Устройство для измерения магнитных характеристик замкнутых образцов Советский патент 1985 года по МПК G01R33/12 

01

4

сх

со 1 Изобретение относится к области магнитных измерений и может найти п менение в научных исследованиях и в промышленности для определения магн ных характеристик ленточных или про волочных образцов преимущественно из магнитомягкого материала. Известно устройство для испытани образцов, в котором образец предста ляет собой тороидальный ферромагнит ный сердечник с наматываемыми на не го намагничивающей и измерительной обмоткамир J. .Недостатком такого устройства является невысокая относительная; точность измерений за счет того, что необходимо проводить смену обмоток при каждом новом измерении. Кроме того, необходимость изготовления обмоток для каждого образца приводит к повьшенной трудоемкос ти измерений. Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является устройство для измерения магни ных характеристик замкнутьк образцов, содержащее намагничивающую обмотку,нанесенную на полый тороида ньй каркас, и измерительную обмотку. Дпя того, чтобы сделать возможным установление образца внутрь каркаса с обмотками, каркасы обмоток и сами обмотки выполнены разъем ными (каждый виток обмотки имеет дв разъемных контакта) C2j. Однако данному известному устройству свойственна невысокая чувстви тельность,которая при прочих равных условиях пропорциональна числу витков измерительной обмотки ( увеличение числа витков связано с резким усложнением конструкции, так как необходимо значительное увеличе ние количества разъемных контактов, и соответственно технологии изготовления устройства) { невысокая надежность, так как чем больше число витков, тем больше вероятность отказа контактов в одном из витков; невысокая производительность труда

при измерениях, так как для испытания каждого нового образца нужно производить разборку и сборку устройства и большая трудоемкость изготовления, в особенности когда для обеспе- 55 чения высокой чувствительности требуется изготовить измерительную обмотку с большим числом витков.

около 0,1 мм,

а для намагничивающей обмотки 2 - диаметром около 0,5 мм. Концы каркаса 3 измерительной обмотки 2 снабжены монтажными

пластинами 6,

а KOHJw каркаса 4 наобмотки I - монтажмагничивающей

ными пластинами 7. Монтажные пластины 6 и 7 на концах каркасов слу89Цель изобретения - повьпаение чувствительности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитных характеристик замкнутых образцов, содержагаем намагничивающую обмотку,нанесенную на полый тороидальный каркас, и измерительную обмотку, измерительная обмотка нанесена на дополнительный тороидальный каркас, размещенньй соосно внутри каркаса намагничивающей обмотки, при этом оба каркаса вьтолнены незамкнутыми с величиной зазора между торцами не более 0,3 внутреннего диаметра намагничивающей обмотки и зафиксированы один относительно другого с помощью монтажных пластин,установленных на торцах каркасов , На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 сечение по А-А на фиг.I. Устройство для измерения магнитных характеристик замкнутых образцов содержит намагничивающую 1 и измерительную 2 обмотки, при этом измерительн ая обмотка 2 нанесена на полый тороидальный каркас 3, . размещенньй соосно внутри каркаса 4 намагничивающей обмотки 1. Оба каркаса выполнены незамкнутыми с величиной зазора между торцами, достаточной для установки разомкнутого образца 5 .внутрь каркаса 3 измерительной обмотки 2, но не более 0,3 внутреннего диаметра намагничивающей обмотки I. При этом каркасы 3 и 4 зафиксированы один относительно другого с помощью монтажных пластин 6 и 7, установленных на торцах каркасов 3 и 4. В качестве материала для изготовления каркасов 3 и 4 могут быть использованы нержавеющая сталь, текстолит, эбонит. Обмотки 1 и 2 намотаны обычным медным проводом .(например, ПЭВ-2 I, при этом для Намотки измерительной обмотки I . используется провод диаметром жат для фиксации каркасов с обмотка ми один относительно другого и обес печения электромонтажа. Материалом для изготовления монтажных пластин может служить текстолит или эбонит. Максимальный размер зазора t , равный 0,3 внутреннего диаметра V намагничивающей обмотки 1 , выбира ется из условий однородности поля в зазоре. При t 0,3с/ напряженность магнитного поля в центре зазо ра отличается от напряженности магнитного поля у концов намагничивающей обмотки 1 на 2%. Согласно ГОСТу 18334-73 такая погрешность в определении поля вполне приемлема. При tOjSd неоднородность поля в зазоре может привести к появ лению дополнительной погрешности в измерениях. Образец 5 в виде тонкой ленты или проволоки вводится через зазор внутрь каркаса 3 измерительной обмотки 2. Концы образца 5 после поме щения его внутрь каркаса 3 измерительной обмотки 2 склеиваются. Образец 5 испытьшается в замкнутом положении для устранения размагничивающего эффекта формы. Это важно при исследовании материалов с больш ми значениями магнитной восприимчивости. При больших значениях воспри чивости даже небольшой размагничивающий фактор может сильно исказить результаты. Измеряемоеи истинное значения восприимчивости связаны между собой соотношением где N - размагничивающий фактор; . - измеряемая и истинная восприимчивости. Из соотношения (Пвидио, что при достаточно больших значениях восприимчивости, например Х,,ст-10 станоёятся неприемлемыми даже образцы с размагничивающим фактором , так как при этом измеря мая восприимчивость Х, вдвое меньш истинной восприимчивости ХустДпя то чтобы уменьшить эту ошибку до 10%, необходимо иметь N 10, что соответствует образцу в форме эллипсоида с отношением полуосей пример но 10., Это означает, что при тол щине образца 1 мм его Дпина должна составлять 1 м, а длина соленоида, создающего магнитное поле для этих измерений, должна быть в несколько раз больше. Если восприимчивость йст-10 и требуемая точность в Формуле () не 10%, а например, 3%, то размеры образца и соленоида становятся неприемлемо большими. Измерения в тороиде устраняют этот источник погрешности, так как для образцов 5 в форме кольца при намагничивании их вдоль окружности кольца размагничивающий фактор точно равен нулю. Переменный ток подается на намагничивающую обмотку I и создает переменное намагничивающее поле. В образце 5,вставленном через зазор внутрь каркаса 3 измерительной обмотки 2, возникает переменная намагниченность. На измерительной обмотке 2 появляется электрическое напряжение, пропорциональное произ водной по времени от намагниченности образца 5. Напряжение, возникающее на измерительной обмотке 2, интегрируется и затем измеряется. Предложенное устройство по сравнению с известным снижает трудоемг- з кость измерений и повьш1ает их производительность. Смена образца и замер его характеристик в предпоженном устройстве занимает 5-10 мин,, в известных устройствах эти операщш занимают время, в 2-3 раза большее. Повышается надежность устройства в работе, так как отпадает необходимость разъемных контактов. Разъемные контакты всегда обладают меньшей надежностью, так как для смены образца необходнмо произвести разборку устройства, при этом контакты могут быть деформированы, окислены и т.д. Это при последующей сборке приводит к потере контакта. Невысокая надежность разъемных контактов приводит также к тому, что их число всегда невелико, следовательно, невелико и число витков измерительной и намагничивающей обмоток. Это приводит к тому, что напряженность магнитного поля также невелика, так как напряженность магнитного поля Н для тороида определяется по формуле Н 0,47ГпТ , где I - сипа тока в цепи намагничи- вахщей обмотки; п - число витков намагничгаающей обмотки на 1 см. Таким образом, применение разъем контактов приводит к ограничению интервала магнитных полей, в которых производится испытание. Ограничение числа витков измерительной обмотки ведет к уменьшению величины сигнала, снимаемого с этой обмотки, т.е. к снижению чувствительности. Число витков измерительной и намаг ничивающей обмоток в предложенном устройстве порядка 2000 ( в устройствах с разъемными каркасами обычно не больше 100). Величина сигнала, возникающего в витках измерительной катушки 9 Ф - магнитный поток; я - число витков на единицу длины катушки. Таким образом, при указанных параметрах сигнал с измерительной катушки в предложенном устройстве в 20 раз больше, что позволяет либо повысить чувствительность в 20 раз, либо соответственно снизить требования к тракту усиления сигнала, либо уменьшить в 20 раз массу исследуемого образца. Предложенное устройство по сравнению с известным позволяет снизить трудоемкость измерений в 2-3 раза т.е. повысить производительность измерений, на порядок повысить чувствительность измерений .При этом ловьтается надежность устройства в работе.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАМКНУТЫХ ОБРАЗЦОВ,содержащее намагничивающую обмотку,нанесенную на полый тороидальный каркас, и измерительную обмотку, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности измерений, измерительная обмотка нанесена на дополнительный полый тороидальный каркас, размещенный соосно внутри каркаса намагничивающей обмотки,при этом оба каркаса выполнены незамкнутыми с величиной зазора между торцами не более 0,3 внутреннего диаметра намагничивающей обмотки и зафиксированы один относительно другого с помощью монтажных пластин, установленных на торцах каркасов.