Устройство для измерения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов Советский патент 1987 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится А области, измерения магнитных величин, в частности к измерениям магнитных характеристик ферромагнитных материалов на образцах, намагничиваемых в разомкнутой магнитной цепи, и может быть использовано для измерения функциональной зависимости намагниченности от напряженности внутреннего на- магничивающего поля.

Цель изобретения - повьшение достоверности измерений за счет исключения составляющей погрешности, обусловленной периодическим изменением намагниченности образца при его колебаниях во внешнем поле относительно системы измерительных катушек, а также за счет более точного определения напряженности внутреннего поля в образце.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 взаимное расположение испытуемого образца и измерительной катушки в намагничивающем поле.

Устройство для измерения статических магнитных характеристик ферромаг нитных материалов содержит намагничивающую систему 1, секционированную измерительную катушку 2, генератор

3управляющего напряжения, механизм

4угловьгх колебаний, первый масштабирующий блок 5, второй масштабирующий блок .-6, первый вычитающий блок 7, второй вычитающий блок 8, третий масштабирующий блок 9, четвертый масштабирующий блок 10, первый синхронный детектор 11, второй синхрон- ньй детектор 12 и двухкоординатный регистратор 13. Внешняя секция 14 измерительной катушки 2 через последовательно соединенные первый масштабирующий бл:ок 5, первый вычитающий блок 7, третий масштабирующий блок 9 и первый синхронный детектор

11подключена к Х-входу регистрат07 ра 13. Она также через последовательно Соединенные второй масштабирующий блок 6, второй вычитающий блок 8, четвертый масштабирующий блок 10 и второй синхронный детектор

12подключена к Y-входу регистратора 13. Внутренняя секция 15 измерительной катушки 2 подключена к входам вычитающих блоков 7 и 8.

Намагничивающую систему 1 образуют последовательно соединенные регулируемый источник 16 и намагничивающая катушка 17. Выход генератора 3 подсоединен . к управляющим входам синхронных детекторов 11 и 12-и входу механизма 4, Измерительная катушка 2 закреплена на оси 18 механизма 4. Плоскость витков катушки 2 лежит в плоскости, образованной направлением внешнего намагничивающего поля Не и осью 18 механизма 4, которая

расположена перпендикулярно направлению внешнего намагничивающего поля Не. Блоки 5, 7, 9 и детектор 11 образуют блок преобразования, а блоки 6, 8, 10 и детектор 12 - блок измерения напряженности магнитного поля. Образец 19 размещен в поле системы 1,

Работу устройства рассмотрим на примере измерений магнитных характеристик при использовании ципиндрических образцов с соотношением длины к диаметру, большим десяти.

Испытуемый образец 19 (фиг. 2) закрепляют в намагничивающей системе 1 так, что его продольная ось

перпендикулярна направлению внешнего однородного намагничивающего поля. Измерительная катушка 2 охватывает центральную часть образца 19. При включении устройства измерительная

катушка 2 начинает совершать угловые колебания с небольшой угловой амплитудой ср и частотой Q Цри этом в секции 15 измерительной катушки 2 возникает переменная ЭДС, амплитуда

которой равна;

,в

11 2j

5 W

2-2

Не

)- а

(1)

Д6 е амплитуда ЭДС в секции

15; FO . магнитная постоянная,

tfm) амплитуда и частота угловых колебаний, Wj.2 - число витков секции 15;

R - радиус секции 15; Не - напряженность внешнего намагничивающего поля; а - радиуо поперечного сечения цилиндрического образца 19,

I намагниченность образца 19.

В секции 14 возникает переменная ДС, амплитуда которой равна;

313С

е,, 4 m W., +

+ -a

где Wj , число витков секции 14J

R - радиус секции 14, На. выходе масштабирующего блока 10 формируется сигнал е в соответствии с уравнением

ет,о (1,4 - Кбе„„5)К,о

К,(5 UoCfm (Wl t

- w,5K6) |a (w,,- K,w,,) ,(з)

Тогда при

2

W, R, тг . 6 -W-TRT

15 .г

(,, - ,,)

ет„ Ь

Таким образом, при указанных значениях коэффициентов передачи К и- амплитуда ЭДС е,„ прямо пропорциональна намагниченности испытуемого образца (K, К, - соответственно коэффициенты передачи масштабирующих блоков 6 и 10)„ Синхронно де- тектируясь детектором 12, ЭДС с выхода блока 10 поступает на координату Y регистратора 13-,

На выходе масштабирующего блока 9 формируется сигнал егт,, по уравнению

K CsniiA

114

, tR,HeW,, - ...

-i W 2 I.„,+ W,, - .a l K,(R,,- - K5W,5R p - ,., - (K5W,5a - - a4j,,).(5)

v.T

a - a WH .

nirr 1Г17 1Л l75

, - K,W ,. R

V, W,

5 5- i г

К, ЩоСргг, nv- 1 К И К - со- R, -K,W,,R 1 К, и К,

ответственно коэффициенты передачи масштабируюш 1х блоков 5 и 9.

е„, Не - 0,51 h,

где h - напряженность внутреннего

намагничивающего поля. ЭДС em, с выхода масштабирующего блока 10 через синхронный детектор

J 11 поступает на координату X регистратора 13, Таким образом,при.изменении, например, нагфяженности внешнего намагничивающего поля по пилообразному закону на регистраторе 13

fO записывается петля магнитного гистерезиса по намагниченности для материала испытуемого образца.

По сравнению с известными предлагаемое устройство позволяет измерять

t5 магнитные характеристики вещества (а не магнит;- ые характеристики образца) на образцах, намагничиваемых в разомкнутой магнитной цепи. Таким образом, предлагаемое устройство име20 ет более высокую точность измерения магнитных характеристик материалов по сравнению с известными устройствами .

Достоверность измерения noBbmia25 ется также за счет исключения погрешности, вызванной периодическим перемагничиванием образца.

-

30.Формула изобретения

1. Устройство для измерения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов, содержащее .

,- регистратор, намагничивающую систему j с,::кид-1онированную измерительную катушку. генератор с механизмом угловых колебаний, блок измерения напряженности магнитного поля и блок

Q преобразования, первый и второй входы которого соединены с выходами секций измерительной катушки, вход синхронизации - с выходом генератора, а выход блока преобразования

2 соединен с первым входом регистрато- ра второй вход которого соединен с выходом блока измерения напряженности .магнитного поля, отличающееся тем, что, с целью повышения

5Q достоверности измерений, секции измерительной катушки выполнены концентричными и кинематически соединены с механизмом угловых колебаний, а блок преобразования выполнен в виде

55 последовательно соединенных первого масштабирующего блока, вычитающего блока, второго масштабирующего блока и синхронного детектора, при этом первый и второй входы блока преобразрвания соединены с входом первого масштабирующего блока и входом вычитающего блока соответственно, а вход синхронизации блока преобразования соединен с входом управления синх- ронного детектора, выход которого соединен с выходом блока преобразования.

2. Устройство поп, 2, отли- чающееся тем, что блок измерения напряженности магнитного поля выполнен в виде последовательно соединенных первого масштабирующего блока, вычитающего блока, второго

масштабирующего блока и синхронного детектора, при этом первьй и второй входы блока измерения напряже нности магнитного поля соединены с входом первого масштабирующего блока и вто- входом вычитающего блока соответственно, вход синхронизации блока измерения напря;кенности магнитного поля соединен с входом управления синхронного детектора, выход которого соединен с выходом блока измерения напряженности магнитного поля, входы которого соединены с соответствующими входами блока преобразования.

-f + -Ь ,+

-h ч- + -ь

/

Vjl Хут.Я

Vm,Si

Редактор Н,Тупица

Составитель С.Ыумилишская

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Ильин

Заказ 1214/45

Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фаг, г

Ф

Изобретение относится к устройствам для измерения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов. Цель - повьшение достоверности измерений достигается за счет того, что секции измерительной катушки 2 - внешняя 14 и внутренняя 15выполнены концентричными, блок преобразования содержит масштабирующие блоки 5, 9, вычитающий блок 7, синхронный детектор 11. Блок измерения напряженности магнитного поля выполнен в виде масштабирующих блоков 6, 10, вычитающего блока 8, синхронного детектора 12. Кроме этого, устройство Содержит намагничивающую систему 1 из регулируемого ис очника 16и намагничиванядей катушки 17, генератор 3 управляющего напряжения, Mexaii sM 4 угловых колебаний на оси 18, двухкоординатный регистратор 13. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. С S (Л /ff г-ТИ /7- Фиг. 1