Способ измерения магнитных характеристик материалов Советский патент 1987 года по МПК G01R33/12 

1302226

продольного плеча первой Т-цепи, отсчетньй конденсатор 3, конденсатор 4 подключения образца, катушку 5 индуктивности первой Т-цепи, устройство 6 подключения образца, сопротивление 7 активных потерь в конденсаторах, конденсаторы 8 и 10 продольного плеча второй Т-цепи, генератор

1

Изобретение относится к области Электроизмерений и может быть использовано при измерении комплексной магнитной проницаемости материалов в электро- и радиотехнике.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержат резистор 1 со значением R продольного плеча первой Т-цепи, конденсатор 2 продольного плеча первой Т-цепи с величиной емкости С,,, соединенный одним концом с резистором 1, отсчетный конденсатор 3 переменной емкости величиной С, ; конденса гор 4 подключения образца с величиной емкости С„ц, катушку 5 индуктивности первой Т-цепи величиной

в

преобразователь 6 - устройство

подключения образца к катушке 5 индуктивности с величиной индуктивности и последовательно соединенное с

Оо

катушкой 5 индуктивности,сопротивление 7 активных потерь в конденсаторах 3 и 4, преобразователе 6 и катушке 5 индуктивности величиной g. Двухполюсники (конденсаторы 3 и 4, индуктивность 5, сопротивление 7 активных ло- терь) соединены между собой параллельно, при этом один конец их соединения подключен к месту соединения резистора 1 и конденсатора 2, а вто- рбй - на корпус, т.е. заземлен. Кроме того, устройство содержит конденсатор 8 продольного плеча второй Т- цепи величиной С, , соединенный одним концом с конденсатором 2 и с потенциальным выводом генератора 9, конденсатор 10 величиной С продольного плеча второй Т-цепи, соединенный с вторым концом резистора 1 и с потен9, индикатор 11, отсчетный конденсатор 12 и катушку 14 индуктивности второй Т-цепи, конденсатор 13 подключения образца, устройство 15 подключения образца к катушке 14 индуктивности, сопротивление 16 активных потерь в эпемета х 12,13,14 и 15 схемы. 1 ил.

циальной клеммой индикатора 11 баланса-вольтметра (низкопотенциальные выводы генератора 9 и индикатора 11 заземлены) , отсчетный конденсатор 12

5 переменной емкости величиной Сд второй Т-цепи, конденсатор 13 подключения образца с величиной емкости Спд,, ;катушку 14 индуктивности второй Т-цепи величиной Lg, преобразователь 15 -

0 (устройство подключения образца к ка- |тушке 14 индуктивности величиной Ь.,, последовательно соединенньй с катушкой 14 индуктивности, сопротивление 16 активных потерь в двухполюсниках:

5 конденсаторах 12 и 13, катушке 14 индуктивности и преобразователе 15 величиной gq. Двухполюсники соедине- , ны между собой параллельно и образуют поперечное плечо второй Т-цепи,

0 причем один конец их соединения подключен к месту соединения конденсаторов 8 и 10, а второй заземлен.

Устройство работает следующим образом.

5

0

5

В двойном Т-образном мосте при начальном балансе достигается минимальная проводимость на рабочей частоте ts между генератором 9 и индикатором 11 посредством изменения величин элементов поперечных плеч обеих Т-цепей, т.е. конденсатора 3 и катушки 5 индуктивности; конденсатора 12 и катуш- ки 14 индуктивности, соответствующих уравнениям баланса моста:

Co L

- С,- С,. С,, ,-н g,)

40

l-Csga .

(1)

c, (1 .o 2|o c, с

(2)

где R - величина активной проводимости резистора 1, Cg- реактивная проводимость ре- зистора 1, которая всегда имеет место и пренебрегаемая в известном способе. При внесении образца материала в электрическое поле конденсатора Спа происходит изменение его проводимости, так как диэлектрическая проницаемость е и потери tgS образца вызывают изменение поля этого конденсатора, т.е. его емкости C,q и проводимости gxa, что приводит к разбалансу моста. Баланс моста восстанавливается изменением величины емкости отсчет- ных конденсаторов 3 и 12 на лСдд и ДС соответственно. Тогда значения СХР и gKq«3 уравнений (1) и (2) можно выразить:

XQ

Q

--8хс,Сд„- A-gxo-,(3)

5

..L iIT- ЬСд-

Ss 1 .u 9|

о S

а --т-.

При последующем внесении образца материала в электрическое поле конденсатора Cqft этого же образца он вы- зьшает изменение его емкости Су и проводимости , что приводит к разбалансу моста, а при достижении баланса моста изменением емкости от- счетных конденсаторов 3 и 12 на величину ЛСвд и йСць соответственно - баланс восстанавливается. Тогда значения и из уравнений (1) и (2) можно выразить:

1

gi(1

. С, с2

йС

BQ

В

во J

5i

где А Cg/g, В .

Решая уравнения (3)-(6) относительно А и В, получаем выражения, поз- .воляющие определить значения связанных постоянных значений элементов мис та с учетом реактивного сопротивления R резистора 1 продольного плеча на рабочей частоте с учетом реактивного сопротивления устройства его подключения :

, йСд -ЬСдь

Ce.bC,j,-(uC;,-uCea)

, 2 ь С,„ В 1 . .(7)

,-(ьСд,-ь.Свь)2

При последующем помещении образца материала с магнитной проницаемостью « и потерями tgujij в магнитное поле индуктивности L преобразователя 15 происходит изменение активной и реактивной проводимости индуктивности моста Ьд - 14 на величину соответственно и b,q. Это приводит к разбалансу моста, который восстанавливается изменением емкости отсчет- ных конденсаторов 3 и 12 соответственно на величину лСд, . Тогда g j,g и bxa по этим приращениям и из уравнений (1) и (2) и с учетом выражений (7) можно выразить:

g«.в,,.

°ха

Т+u A w(bC...- Ag,a).

35

40

45

50

При последующем помещении этого же образца материала в магнитное поле индуктивности Log преобразователя 6 происходит изменение активной и реактивной проводимости катушки 5 индуктивности моста L на величину соответственно g,g и . Это приводит к разбалансу моста, который восстанавливается изменением емкости от- счетных конденсаторов 3 и 12 соответственно на величину ЛСвь и лСд. Тогда из равенств (1) и (2) и с уче- .том выражений (7) и полученных значений приращения емкости конденсаторов можно определить Ь и и( ); (10)

1 В

SXB R BQ

(11)

С учетом трансформирующих свойств линий, применяемых в качестве катушек 5 и 14 индуктивностей, (L и Ъд), составляющие проводимости образцз

51302226 6

(8), (9) и (10), (11) определяются втором случаях помещения образца ма- через полученные приращения емкости териала в магнитное поле индуктивнос- отсчетных конденсаторов в первом и тей соответственно

g g lI«. .

gna gxa .Ц„

(12) i.

Y -ctgft - xa.Ie. aLiliStsAlal00 o в + h

&XOI t

(13)

(14)

exe хб

Y . cts В - i.. fb)

06 PC t-B „5 .. K2

6x6 (15)

где /Jo Y

.1

oa

и fb

f ( - рабочая длина волн 06 волновая проводимость линий соответственно катушек 14 и 5 индук- тивности;

- длина этих линий. Приравнивая попарно (12), (14) и (13), (15) получаем два уравнения, при решении Которых относительно Ход и YO получаем выражения для их опре- челения через приращения емкости отсчетных конденсаторов

mt - S4mn

Od

. Y qm - np ° am -

qm - np

где m -Siu--i-(i+ctg peEa)i n

-xa « :

i- (uctg|3 e);

g

xe xe

ib-b:. V« --i :Vtf-.

Sxa «

b

ixB- °M5

(1+ctg /,j) -, s ctg PO r« . .

Подставляя, полученные значения для Yjpg и YOU соответственно в равенства

i-f( n а jJCLD n I .

(12)-(15), определяют значения сос- та.вляющих проводимости образца, по которым из формул рассчитыв;ают магнитные характеристики материала

50

«

Ь + g

или

Xsft. «.2.в.

па

fW

р той tgSn . Sit,

паOftt,

g r-b b;55

(17)

(12) i.

tsAl

ы) , 25

ЗО

35

40

-.

M5

50

55

Таким образом, произведя измерения образца материала в первом и втором плече моста, представляется возможным определение волновой проводимости катушек 5 и 14 индуктивности (Ьд и L) на рабочей частоте с учетом переходных сопротивлений устройств их подклю чения к мосту и преобразователя к линии. Этим повышается на 10-20% точность измерения магнитных характеристик материалов, так как параметры линии определяются экспериментально в процессе измерения, т.е. в реальных условиях.

Формула изобретения

Способ измерения магнитных характеристик материалов с. помощью двойного Т-образного моста, заключакяцийся в том, что аттестуют мост, помещают образец материала в магнитное поле индуктивности поперечного плеча первой Т-цепи и определяют приращения емкостей отсчетных конденсаторов поперечных плеч обеих Т-цепей, вычисляют магнитные характеристики материала, используя приращение емкости отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерений, поочередно помещают образец материала в электрическое поле конденсаторов поперечных плеч обеих Т-цепей, определяют приращения емкостей отсчетных конденсаторов, затем образец материала помещают в магнитное поле индуктивности поперечного плеча второй Т-цепн и определяют приращения емкости отсчетных конденсаторов.

Изобретение относится к области злектроизмерений и может быть использовано рри измерении комплексной магнитной проницаемости материалов в злектро- и радиотехнике. Целью изобретения является повышение точности измерений. Для достижения поставленной цели образец материала поочередно помещают в электрическое поле конденсаторов поперечных плеч обеих Т-цепей и определяют приращения емкостей от- счетных конденсаторов. Затем образец помещают в магнитное поле индуктивности поперечного плеча второй Т-це- пи и определяют приращение емкости отсчетных конденсаторов. Устройство для реализации предложенного способа содержит резистор 1 и конденсатор 2 с (Л loo о |Ю ISD ю Р5