Устройство для измерения относительной магнитной проницаемости слабоферромагнитных сыпучих материалов Советский патент 1987 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитным измерениям, может быть использовано, в частности, для определения концентрации слабоферромагнитных включений в оглрке обжигового газа при обжиге колчедана и является дополнительныг-i к основному авт.св. N 1126910,

Цель изобретения повыгаение точности измерения магнитной проницаемости - магнитных частиц при различной температуре, по значению которой оп реде-ляют концентрацию этих частиц в сыпучих веще ствах или. сз спензиях.

На фиг. 1 приведено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - ртутньм термометр с профилированной компенсационной обмоткой.

Устройство содержит симметричную дифференциальную магнитную систему, выполненную в виде С-образьюго маг- нитопровода 1 с воздушным зазором 2 и Т-образного магнитопровода 3 с полюсным наконечником 4, Магнитопрово- ды i и 3 жестко и магнитно соединеггь в узле 5. Симметричные рабочие воздушные зазоры 6 и 7 образованы полюсным наконечником 4 и верхней частью магнитопровода 1, Б воздушном зазоре 7 размещен образец 8, На стержне Т-образного магнитопровода 3 размещена обмотка 9 возбуждения. СВРСЦИИ 0 и i измерительной обмотки симметрично расположены на верхней части магнитопровода 1 и отстоят на равном расстоянии от воздушного 2, Катушка 12. обратной связи расположена на магнитной ветви, где размешен образец 8. Кроме того, устройство содержит усилитель 13 и индикатор 14. В за зоре 6 расположен термометр 15, который содержит резервуар с ртутью 16, капилляр 17 и плоскую профилированную компенсационную обмотку 18 (фиг, 2),.

Устройство работает следуюцгим образом.

Обмотка 9 возбуждения подключена к: источнику синусоидального напряжения и создает рабочий магпитный поток Ф..Длина пути рабочих потоков ф, и ф остается неизменной для левой .н правой частей симметричной магнитно системы, что обеспечивает однородност магнитной индукции в рабочих воздушных зазорах 6 и 7.

Вначале рассмотрим работу устройства, когда в образце 8 отсутствуют магнитные частицы при фиксированной темцературе образца, например, -50,

-

074142

О, (началоотсчета термометра).

При этом в силусимметрии магнитной

системы равнымипотоками ф., и ф в

10

20

25

Ю

.35

40

секциях измер.ительной обмотки индук- ЭДС„

Е,,, 4,44fI-L, ф, C,W, , ()

Е, 4,44fW,, ф C.W, (2)

где f - частота напряжения питания;

ф.. и Ф„ максимальные значения магнитных потоков ip и 4 i; W,i и W, число витков первой и второй секций измерительной обмотки; С - постоянный коэффициент. Кроме того 5 перпендикулярным магнитным потоком ф пронизывается вся плогдадь S контура компенсационной обмотки 18, а на ее выходе индуктиру ется максимальная ЭДС

ЕКГЛ .(3)

где К - коэффициент, зависящий от геометрических и магнитных характеристик магнитопровода.

Первая секцр я 10 измерительной обмотки и компенсационная обмотка 18 соединены между собой последовательно согласно, причем соотношение чисел их витков выбирается так, чтобы выполнялось условие

ш

Так как секции измерительной обмотки соединены последовательно встречно, то ЭДС на выходе усилителя 13 равна нулю, т.е.

йЕп Е,, Е,„- S,,,, О, (5) , и дифференциальная магнитная система находится в равновесии.

При наличии магнитных частиц в веществе образца равновесие дифференциальной системы наруБ1ается5 на входе усилителя 13 появляется ЭДС

йЕи С,(,и -1 ) ,

(6)

где С - постоянный коэффициент;

(Л|, - относительная магнитная проницаемость магнитных частиц при неизменной температуре образца и окружающей среды.

ЭДС подается на вход усилителя 13 с.педкщей системл, где усиливается по току и напряжению, а затем выпрямляется. С выхода усилителя ток поступает на катушку i 2 обратной связи и создает магнитодвижущую силу, которая уравновешивает дифференциальную магнитную систему. Выходной ток, проходящий по катушке 12, регистрируется с помощью индикатора 14, отградуированного в единицах концентрации маг3130

нитных частиц в сыпучем веществе или в суспензии образца 8.

Магнитная проницаемость или магнитная проводимость образца, содержа- щего магнитные час тицы, функционально связана с концентрацией их в веществе образца. Объемную концентрацию К магнитных частиц в образце можно определить как отношение объема магнит- ных частиц V к объему V образца,т.е. /V. Пусть объему V соответствует часть зазора f-, равная сГ, а оставшейся части объ ема, равной V-V , - зазор сЛ- 1/ Тогда магнитную проводимость Gji образца можно представить в виде суммы двух составляющих

-

GK G +G,, ib ,i|, (7

где G - проводимость магнитных час-

тиц, занимающих объем V ; G - проводимость других веществ образца, не обладающих магнитными свойствами; 1 - рабочая длина образца; h - толщина набора магнитопровода.

Формула проводимости для воздушного зазора, симметричного относительно образца, равного ему по площади, имеет вид

(8)

G - i О ГО ,f

-О Г Cf

Из изложенного с учетом (7) и (8) следует, что магнитная проводимость образца функционально связана с концентрацией в нем магнитных частиц с одинаковыми или близкими магнитными свойствами, т.е. G G|(K). При прочих равных условиях Е j, Е (G) 5 const, Ewj Е„(СР const. Поэтому

ДЕи . AE(G,), (9) При изменении температуры показа- ние индикатора изменяется за счет температурной погрешности, обусловленной изменением магнитной проница44

емости (восприимчивости) магнитных частиц образца от действия температуры. Выходную ЭДС компенсатора можно записать в ввде

Е., Kcf,S(t),

(10)

5-

5

25

30

35 .

где S(t) - закон изменения площади контура компенсационной обмотки от температуры образца.

При этом уравнение (5) с учетом температурной коррекции запишется как лЕм Е - E,,j, (11)

С увеличением температуры ртуть в термометре 15 подн тмается по капилляру 7 и закорачивает часть контура компенсационной обмотки 18. В результате ЭДС Ej уменьшается на величину увеличения Е. Вследствие того для однородных магнитных частиц, находящихся в образце при различной температуре, сумма Ец. остается практически постоянной, что сводит к минимуму температурную погрешность, вызванную изменением магнитной.прог ницаемости магнитных частиц от температуры, и повьш ает точность измерения концентрации этих частиц в веществе образца.

Формула изобретения

Устройство для измерения относительной магнитной проницаемости слабоферромагнитных сыпучих материалов по авт. св. № 1126910, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен помещенный в симметричньм относительно вертикальной оси воздушньй зазор магнитной системы, параллельно продольным размерам магнитопроводов ртутный термометр с плоской секционированной по длине капилляра термометра компенсационной обмоткой, подключенный к измерительной обмотке, причем секции компенсационной обмотки профилированы по закону изменения магнитной проницаемости магнитных частиц в зависимости от температуры.

и

3

б

Изобретение относится к магнит- ным измерениям и является дополнительным к основному авт.св.№ II26910, Цель - повьшение точности измерения магнитной проницаемости частиц (Ч) слабоферромагнитных сьшучих материалов при различной температуре, по значению которой определяют концентрацию этих Ч в сыпучих веществах или суспензиях. Для достижения цели в устройство вводят ртутный термометр .с капилляром (К) 17 и плоской, секционированной по длине К 17 компенсационной обмоткой 18, профилированной по закону измерения магнитной проницаемости Ч в зависимости от температуры. 2 ил. С S (Л с П fr т гоо с со о 4 т 017 N) Pui.2