Устройство для измерения магнитострикции Советский патент 1988 года по МПК G01R33/12 

1

Изобретение относится к магнитным измерениям, а именно к измерению маг .нитострикции ферромагнитных материалов, и может быть использовано для неразрушающего контроля магнитост- рикционных характеристик в металлургической и электротехнической промьш ленности.

Цель изобретения - повышение поме хозащищенности и производительности устройства.

На чертеже представлено устройство для измерения магнитострикции.

Устройство для измерения магнито- стрикции содержит пермеаметр, состоящий из ферромагнитного ярма 1 с на- магничиваюш;ей обмоткой 2, замыкающего испытуемый образец 3, расположенный на немагнитной опоре 4, и преоб- разователь (обмотку) 5 индукции. Измерительный преобразователь 6 содержит две упругие токопроводящие пластины 7, немагнитное основание 8 и две измерительные обмотки 9 и 10. На противоположных гранях основания 8 консольно закреплены упругие пластины 7, свободные торцовые части которых соприкасаются с поверхностью образца 3. Между пластинами 7 располо- жены измерительные обмотки 9 и 10, включенные встречно.

Устройство содержит также последовательно соединенные компенсацион- ньпЧ блок 11, селективный усилитель

12,фазочувствительный демодулятор

13,фильтр 14 нижних частот и блок 15 индикации. Кроме того, имеется генератор 16 несущей частоты, первый вход которого связан с вторым входом блока 11, а второй выход - через фазорегулятор 17 с вторым входом (входом синхронизации) демодулятора 13.

Устройство работает следующим образом.

При намагничивании образца 3 вслествие магнитострикции происходит изменение его линейных размеров, пе- . редаваемое за счет трения пластинам 7. Обмотки 9 и 10 запитьгеаются током высокой частоты ( / 500 кГц) от генератора 16 через блок 11. Отклонение пластин 7 от среднего положения вызывает изменение индуктивности обмоток 9 и 10 за счет влияния вихревых токов, наводимых в электропроводящем слое пластин 7. При воздействии магнитострикции происходит одновременное увеличение (уменьшени

0

0 5 0

с

Q

С

0

индуктивности обмоток 9 и 10. Возникает разбаланс схемы предварительно уравновешенного блока 11, и сигнал на его выходе оказывается пропорциональным сумме изменений индуктивнос- тей обмоток 9 и 10, характеризующей магнитострикционное изменение длины образца 3. Воздействие внешних шумов и вибраций приводит к увеличению индуктивности одной из обмоток 9, 10 при одновременном уменьшении индуктивности другой обмотки. Параметры обмоток 9 и 10 выбраны одинаковыми. При этом зазоры между пластинами 7 и обмотками 9 и 10 подобраны таким образом, чтобы изменение индуктивностей происходило по линейному закону. При выполнении этих условий суммарное изменение индуктивностей обмоток 9 и 10,от воздействия внешних вибраций и шумов равно нулю. Сигнал на выходе блока 11 также равен нулю, В реаль- jHOM случае компенсация происходит не ПОЛНОСТЬЮ за счет неполной идентичности параметров обмоток .9 и 10,

После усиления селективным усилителем 12 выходное напряжение блока 11 подается на фазочувствительный демодулятор 13, в котором происходят выделение огибающей амплитудно-модули- рованных колебаний и фильтрация высокочастотной составляющей несущего сигнала. Опорное напряжение снимается с генератора 16 через фазорегулятор 17, обеспечивающий синфазность опорного и несущего сигналов. После фильтрации сигнал поступает в блок 15 индикации. За счет того, что преобразователь 6 магнитострикционных перемещений выполнен накладным и не требует закрепления образца 3, время на проведение измерений значительно сокращается. Изменение положения упругих пластин 7 при установке накладного преобразователя 6 на поверхность образца 3 не вызывает изменения чувствительности преобразователя 6, работающего на линейном участке характеристики графика.

Повторного проведения операции калибровки при этом не требуется.

Преобразователь 6 в устройстве не нуждается в магнитном экранировании, так как не содержит нелинейных ферромагнитных элементов. Это дает возможность проводить испытания также и в режиме магнитного насыщения образца 3. Применение высокой частоты опорного генератора ( 7/ 500 кГц) позволяет использовать обмотки 9 и 10 с малым числом витков. При этом ЭДС, наводимая внешним магнитным полем низкой частоты, невелика. Уменьшение

Формула изобретения Устройство для измерения магнито- .стрикции, содержащее ярмо с намагничивающей обмоткой и преобразователем индукции, немагнитную опору образца, последовательно соединенные компен- сационный блок, селективный усилитель и последовательно соединенные

Изобретение может быть использовано для неразрушающего контроля магнитострикционных характеристик ферромагнитных материалов. Цель изобретения - повьшение помехозащищенности и производительности устройства. Намагничивающая обмотка 2 ферромагнитного ярма 1 замыкает испытуемый образец 3 и преобразователь (обмотку) 3 5 индукции. Устройство содержит компенсационный блок 11, селективный усилитель 12, фазочувствительный демодулятор 13, фильтр 14 нижних частот, блок 15 индикации, генератор 16 несущей частоты и фазорегулятор 17. Измерительный преобразователь 6 выполнен в виде немагнитного основания 8 с упругими токопроводящими пластинами 7 и измерительными обмотками 9 и 10, размещенными соосно. При намагничивании образца 3 за счет силы трения происходит отклонение пластин 7 от среднего положения, что вызывает изменение индуктивности обмоток 9 и 10. Возникающий разбаланс схемы характеризует маг-нитострикционное изменение длины Iобразца 3.. Воздействие внешних шумов и вибраций приводит к увеличению индуктивности обмотки 9 или 10 при одновременном уменьшении индуктивности другой обмотки. Поэтому сигнал на выходе компенсационного блока 11 будет равен нулю. 1 ил. (Л со 4 СП 00

указанной ЭДС достигается также встре- д фазочувствительный демодулятор, фильтр

15

чным включением обмоток 9 и 10 преобразователя 6. Окончательное подавление низкочастотной наводки производится селективным усилителем 12,

За счет того, что размеры токопро- водящего слоя на упругих пластинах 7 могут быть выбраны большими,чем диаметр измерительных обмоток 9 и 10, преобразователь 6 нечувствителен к поперечным воздействиям вибраций и шумов. Уменьшение воздействия продольной составляющей внешних вибраций и шумов обеспечивается идентичностью параметров обмоток 9 и 10 преобразователя 6. При этом выходные сигналы, пропорциональные изменеяиям индуктивностей, взаимно компенсируются.

20

25

нижних частот и блок индикации, а также две измерительные обмотки, подключенные к соответствующим входам компенсационного блока, фазорегулятор и генератор несущей частоты, первый выход которого соединен с входом питания компенсационного блока, а вто- .рой - с входом фазорегулятора, выход которого соединен с входом синхронизации фазочуйствительного демодулятора, отли.чающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и производительности устройства, в него введены немагнитное основание и две упругие токопроводящие пластины, концы которых расположены на противоположных боковых гранях немагнитного основания, причем измерительные обмотки размещены соосно, а их ось перпендикулярна плоскости упругих токопроводящик пластин, причем выход селективного усилителя сое- динен с входом фазочувствительного демодулятора.

Таким образом, устройство облада- ет высокой помехозащищенностью и обеспечивает высокопроизводительный контроль ферромагнитных образцов.

нижних частот и блок индикации, а также две измерительные обмотки, подключенные к соответствующим входам компенсационного блока, фазорегулятор и генератор несущей частоты, первый выход которого соединен с входом питания компенсационного блока, а вто- .рой - с входом фазорегулятора, выход которого соединен с входом синхронизации фазочуйствительного демодулятора, отли.чающееся тем, что, с целью повышения помехозащищенности и производительности устройства, в него введены немагнитное основание и две упругие токопроводящие пластины, концы которых расположены на противоположных боковых гранях немагнитного основания, причем измерительные обмотки размещены соосно, а их ось перпендикулярна плоскости упругих токопроводящик пластин, причем выход селективного усилителя сое- динен с входом фазочувствительного демодулятора.