Способ магнитной обработки ферромагнетика Советский патент 1988 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к магнито- измерительной технике и может быть использовано при разработке автономной малогабаритной ударостойкой аппаратуры, использующей в качестве регистрирующих и запоминающих устройств магнитные аналоговые запоминающие ) элементы, вьшолненные на базе ленточных тороидальных магнитопроводов с прямоугольной петлей гистерезиса.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем регистрации информации при действии ударной нагрузки.

На фиг. 1 приведена зависимость магнитной индукции В ферромагнетика от напряженности магнитного поля Н; на фиг. 2 характеристика изменения магнитных состояний ферромагнетика от -В до +В, после воздействия удара; на фиг. 3 - функциональная схема записи и считывания заданного магнитного состоя1ия ферромагнетика.

исследования магнитного состояния магнитных сердечников при воздействии удара приведена на фиг. 3. Исследованиям подвергают металлические ленточные сердечники из сплава 34НКМП- 0,02, намотанные на катушечный каркас.

Параметры сердечника: коэрцитивная сила Н(. А/м; остаточная индукция Вр 1,45 М; коэффициент прямо- угольности 0,9; количество витков ленты 20; ширина ленты 4 мм; толшина ленты 20 мкм; площадь поперечного сечения магнитопровода ,610 м ,

внутренний диаметр магнитопровода 5,2 мм.

Сердечник снабжен двумя обмотками: записи Wj 100 и считывания Wj. 200. Исследуемые сердечники помещают в

небольшие металлические блоки, герметизированные жестким компаундом (пенопластом) , и крепят на наковальне баллистической установки.

Устойчивость магнитного состояния

Изобретенив может быть использовано при разработке автономной малогабаритной ударостойкой аппаратуры, использующей в качестве регистрирующих и запоминающих устройств магнит- . ные аналоговые запоминающие элементы на базе ленточных тороидальных нагни- топроводов с прямоугольной петлей гистерезиса. Способ магнитной обработки ферромагнетика (ФМ) заключается в следующем. На 4Ф1 последовательно воздействуют двумя прямоугольными и шyльcaми магнитного поля с одинаковой напряженностью, равной 2-10 коэрцитивным силам. При этом первый импульс намагничивает ФМ до состояния остаточной индукции, а второй размагничивает на величину 0,92-0,98 значения остаточной индукции. Способ имеет расширенные функциональные возможности за счет регистрации информации при действии ударной нагрузки. 3 ил., 1 табл. I (Л

Способ осуществляют следующим об- 25 сердечников к удару определяют с помощью импульсов считывания, длительность которых пропорциональна магнитной индукции сердечника.

Действительно, при считывании прямоугольным импульсом напряжения U const, магнитная индукция В сердечника однозначно связана с дли35

разом.

Перед ударом на обмотку считывания и записи ферромагнетика последовательно подают два прямоугольных импульса напряжения. Первьш импульс по-,-. ступает на обмотку .считывания, в результате чего ферромагнетик намагничивается в состояние -В, а после окончания импульса считывания в ферромагнетике устанавливается остаточная индукция -Вр, обусловленная обратимыми процессами после насьпцения ферромагнетика. Вторым импульсом, по- ступаюшдм на обмотку записи, ферромагнетик размагничивают до величины -(0,92-0,98)3 (точкаа, фиг.1 и 2). Данное магнитное состояние ферромагнетика по результатам многократных экспериментов является наиболее устойчивым к ударным нагрузкам, так как изменение индукции в указанном диапа- зоне минимально. Импульсы намагничивания и размагничивания создают в ферромагнетике магнитное поле напряженностью Н (2-10)Н(,, где HC - коэрцитивная сила.

Пример. Влияние одиночного удара на магнитное состояние магнитных сердечников изучают на маятниковой баллистической установке, позвоШ

тельностью считывания t выражением

Г -К . R

где К - постоянный коэффициент.

За критерий оценки ударостойкости магнитных состояний принимают изменение длительности импульса считьшания после воздействия удара на сердечник

uf сГ- -С,,

где & и о - длительность импульсов считьшания до и после удара.

Испытания проводят следующим образом.

Перед ударом с помощью устройства считывания сердечник намагничивается в состояние -Вр. Далее производят намагничивание сердечника прямоуголь- ньм импульсом с постоянной длительностью 200 МКС. Уровень намагничивания сердечника устанавливался изменением амплитуды импульса записи, поляющей создавать одиночные удары дли-55 ступающего в обмотку записи от генерательностью 230 мкс и величиной ускорения 50000 м/с. Функциональная схема установки для экспериментального

5

-. 0

тельностью считывания t выражением

Г -К . R

где К - постоянный коэффициент.

За критерий оценки ударостойкости магнитных состояний принимают изменение длительности импульса считьшания после воздействия удара на сердечник

uf сГ- -С,,

где & и о - длительность импульсов считьшания до и после удара.

Испытания проводят следующим образом.

Перед ударом с помощью устройства считывания сердечник намагничивается в состояние -Вр. Далее производят намагничивание сердечника прямоуголь- ньм импульсом с постоянной длительностью 200 МКС. Уровень намагничивания сердечника устанавливался изменением амплитуды импульса записи, потора. Величина поля записи находится в диапазоне 30 - 160 А/м, что соответствует 2-10 коэрцитивным силам.

Контроль тока 1, писи W,

Н,

-, через обмотку за- « производится с помощью осциллографа 1 на резисторе Ом. Напряженность поля записи определяется из выражения

I,W3 где 1 - средняя длина силовой линии

магнитопровода.

После установки заданного магнитного состояния обмотки Wj и W(, сердечника отключаются от аппаратуры записи и считывания. После удара при отключенной обмотке записи производится считывание, т.е. определяется .время намагничивания сердечника из за- :Данного исходного состояния Б в состояние индукции насыщения - В.

Схема считывания, обеспечивающая измерение времени считывания (фиг.З), содержит транзистор Т, генератор 2 импульсов, детектор 3 насьпцения, реагирующий на резкое изменение тока через обмотку считывания, статический триггер 4, счетчик 5 импульсов, ключ 6.

Считьшание магнитной индукции в сердечнике производится при постоянном напряжении путем преобразования потока непосредственно во временной интервал. По команде Пуск включается триггер 4, который одновременно

частоты МГц. На счетчике 5 регистрируется число импульсов

N cr-f.

В таблице приведены отклонения магнитных состояний сердечников посл воздействия удара на уровнях намагничивания -В и в диапазоне -(0,92- 0,98)Б.

10Как видно из таблицы, для магнитных состояний сердечника в диапазоне от -0,92 В до -0,98Вр относительная погрешность не превышает 1%, а для магнитного состояния -В, которое

15 обычно используется в магнитных аналоговых запоминающих элементах как исходное состояние перед записью, по грешность от удара в 25-40 раз больше Кривая изменения магнитных состоя

20 НИИ на разных уровнях намагничивания от -B, до +ВР (фиг.. 2) пересекает , ось абсцисс в одной точке а, которая по результатам многократных экспериментов лежит в диапазоне -(0,9225 0,98)Вр, т.е. данное состояние ферро магнетика, выполненного из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, является устойчивым к ударным нагрузкам. После испытаний в сердечни30 ках не обнаружено необратимых изменений магнитных характеристик.

Формула изобретения Способ магнитной обработки ферро40

открьшает транзистор Т и ключ 6. Кол- магнетика, выполненного из материала лекторный ток транзистора, протекаяс прямоугольной петлей гистерезиса,

по обмотке Wg, перемагничивает сердечник из данного состояния В в состояние насыщения - В„. В момент насыщения сердечника, который характе- ризуетвя резким изменением тока считывания через обмотку W, срабатывает детектор насыщения 3, выполненный, например, на туннельном диоде. Сигнал с детектора насыщения возвращает триггер в исходное состояние, который снимает напряжение с базы транзистора и ключа 4. Такин образом, на входе транзистора и ключа формируется импульс считьшания. Кпюч, открываясь на время считывания, пропускает импульсы с генератора 2 фиксированной

45

50

включающий намагничивание его разно- полярными импульсами магнитного поля отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем регистрации информации при действии ударной нагруз ки, на ферромагнетик последовательно воздействуют двумя прямоугольными импульсами магнитного поля с одинаковой напряженностью, равной 2-10 коэр- .цитивным силаМ} причем первым импульсом ферромагнетик намагничивают в состояние остаточной и здукции, а вторым размагничивают на величину 0,92-0,98 значения остаточной индукции.

частоты МГц. На счетчике 5 регистрируется число импульсов

N cr-f.

В таблице приведены отклонения магнитных состояний сердечников после воздействия удара на уровнях намагничивания -В и в диапазоне -(0,92- 0,98)Б.

10Как видно из таблицы, для магнитных состояний сердечника в диапазоне от -0,92 В до -0,98Вр относительная погрешность не превышает 1%, а для магнитного состояния -В, которое

15 обычно используется в магнитных аналоговых запоминающих элементах как исходное состояние перед записью, погрешность от удара в 25-40 раз больше. Кривая изменения магнитных состоя0 НИИ на разных уровнях намагничивания от -B, до +ВР (фиг.. 2) пересекает , ось абсцисс в одной точке а, которая по результатам многократных экспериментов лежит в диапазоне -(0,9225 0,98)Вр, т.е. данное состояние ферромагнетика, выполненного из материала с прямоугольной петлей гистерезиса, является устойчивым к ударным нагрузкам. После испытаний в сердечни0 ках не обнаружено необратимых изменений магнитных характеристик.

Формула изобретения Способ магнитной обработки ферро магнетика, выполненного из материала с прямоугольной петлей гистерезиса,

включающий намагничивание его разно- полярными импульсами магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем регистрации информации при действии ударной нагрузки, на ферромагнетик последовательно воздействуют двумя прямоугольными импульсами магнитного поля с одинаковой напряженностью, равной 2-10 коэр- цитивным силаМ} причем первым импульсом ферромагнетик намагничивают в состояние остаточной и здукции, а вторым размагничивают на величину 0,92-0,98 значения остаточной инукции.

0,4

17,7

0,8 30,9

О , 7 20,0

0,3 11,8

0,3 8,1

6t,MKC