Устройство для измерения остаточной индукции постоянных магнитов Советский патент 1989 года по МПК G01R33/12 

Изобретение.относится к магнитным измерениям и может быть использовано для производственного контроля постоянных магнитов сложной фор- мы в неполностью замкнутой магнитной системе, .

Цель изобретения повышение точности устройства путем исключения - отрицательного влияния размагничи- вающего поля и непостоянства сечения испытуемого магнита на результат j измерения.

I На фиг, 1 изображена функциональ- пая схема предлагаемого устройства; I на фиг. 2 - временная диаграмма работы распределителя импульсов.

Устройство для измерения остаточ- ной индукции магнита I содержит неполностью замкнутую магнитную систе- му с намагничивающими катушками 2, реверсивный источник 3 намагничиваю- щего тока, измерительную катушку 4, первый интегратор 5, компаратор 6, блок 7 регистрации, распределитель 8 импульсов, второй ингегратор в виде I аттенюатора 9 и интегрирующего уси- i лителя 10, вторую измерительную ка- i тушку 11, .магнитомягкий гаунт 12 и I немагнитную прокладку 13. В устрой- j стве испытуемый постоянный магнит 1 I помещен в рабочее пространство неполностью замкнутой магнитной систе- i мы, содержащее намагннчиваюЕцие катушки 2, шунт 12, прокладку 13 и магнитопровод 14, На испытуемом пос- j тоянном магните 1, в его нейтральном сечении, установлена измерительная I катушка Д, подк.люченная к входу интегратора 5, Кату1ш :и 4 и 11, аттензо- атор 9, интегратор 5 и усилитель 10 образуют датчик индукции. Катушки 2 расположены на магнитопроводе 14. Аттенюатор 9 и интегрирующий усилитель 10 образуют интегратор 15.

Устройство работает следующим образом.

Размагниченный испытуемый посто- янньй магнит 1 устанавливают в немагнитную прокладку 13 и помещают их в полость шунта 12, который устанавливают в рабочее пространство неполностью замкнутой магнитной системы между катушками 2, Перед проведением измерений козффитдиент преобразования аттенюатора 9 устанавливают равным

1С« -

SgWa

где S - площадь нейтрального сечения испытуемого постоянног магнита 1;

W - количество витков измерительной катупжи 4; Sg - площадь сечения испытуемог постоянного магнита в месте размещения измерительно катуржи 1 I ;

Wg - количество витков измерительной катуржи 11, Уровень входного сигнала усилителя 10 приводится к уровню входного сигнала интегратора 5 при одинаковой скорости изменения индукции в испытуемом постоянном магните. Перед включением тока источника 3 выходные напряжения интеграторов 5 и 10 равны нулю. На выходе компаратора 6, к входам которого подводятся выходные напряжения интегратора 5 и усилителя 10, устанавливается высокий уровень напряжения. Выходное напряжение компаратора 6 переключает цифровой распределитель 8, на первом выходе которого формируется короткий импульс напряжения, сбрасьшающий и запускающий интегратор 5 и усилитель 10,

Испытуемый постоянный магнит 1 намагничивается в зазоре магнитной системы до состояния насьщения, В последующем процессе ослабления магнитного поля достигают состояние остаточной индукции испытуемого постоянного магнита 1, Выходное напряжение интегратора 5 при этом вновь равно выходному напряжению усилителя 10, так как значения индукции в плоскостях, охваченных измерительными катуш1сами 4 и И, имеют одинаковое значение, равное значению остаточной индукции материала истьшуемо- го постоянного магнита 1, На выходе компаратора 6 устанавливается высокий уровень напряжения, который приводит к второму переключению распределителя 8. На первом выходе распределителя В повторно формируется импульс напряжения, устанавливающий интегратор 5 и усилитель 10 в нулевое состояние и запускающий их в режим интегрирования. Дальнейшим пере- магничиванием испытуемого постоянного магнита 1 по предельной петле магнитного гистерезиса получают состояние остаточной индукции материала испытуемого постоянного магнита 1 с

3U65846

противоположным направлением намагниченности. При этом выходные напряжения интегратора 5 и усилителя 10 равны, на выходе компаратора 6 уста-, навливается высокий уровень напряжения, который приводит к третьему переключению распределителя 8, на втором выходе которого формируется импульс напряжения, в ключающий блок 7 - б режим регистрации выходного напряжения интегратора 5, которое пропорционально остаточной индукции испытуемого постоянного магнита 1. Значение остаточной индукции испытуемого магнита 1 определяется согласно выражению д Б,

10

25

что напряженность магнитного поля в воздушном промежутке численно равна остаточной намагниченности испытуемого постоянного магнита.

Вследствие того, что полюсы магнитной системы выполнены из магнито- мягкого материала и являются эквипотенциальными поверхностями, магнитное напряжение, приложенное к рабочему объему магнитной системы, для всех силовых линий имеет одинаковое значение. Для выполнения уравнения (3) необходимо чтобы сумматорная

15 длина силовой линии в немагнитньгх промежутках магнитной системы была 9динаковой для всех силовых линий, пересекающих испытуемый постоянный магнит 1. Это достигается установ20 кой шунта 12, вьшолнённого из магни- томягкого материала. Если в магнитной системе выполняется уравнение (3), то состояние остаточной индукции испытуемого постоянного мягни- та 1, имеющего сложную форму, опре- деляется по одинаковым значениям измеренной индукции в их нейтральном сечении и в объеме возле полюса, так как одинаковые значения индукции во всем объеме магнита 1, находящегося в. неполностью замкнутой магнитной системе, возможны только в состоянии остаточной индукции. В других состояниях поле в объеме магнита 1 неоднородно. Появление магнитного напряжения на полюсных поверхностях, создаваемого намагниченностью постоянного магнита 1, приводит к появлению потока рассеивания с боковой поверхности, замыкающегося через шунт 12, а приложенное магнитное напряжение, создаваемое м.д.с. магнитной системы приводит к появлению потока рассеивания, замыкающегося на полюсы магнитной системы.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с высокой точностью зафиксировать состояние остаточной индукции испытуемого магнита независимо от его формы.

30

35

2SoWo

где А - значение величины, отсчитываемое блоком 7.

Форму и размеры щунта 12 получают при построении картины поля намагниченности испытуемого постоянного магнита 1, помещенного в рабочее пространство магнитной системы. Построения выполняют с соблюдением условия одинаковой суммарной длины каждой силовой линии, пересекающей постоянный магнит 1 в немагнитных промежутках. Немагнитная прокладка 13 заполняет пространство между испыту емьм постоянным магнитом 1.и шунтом 12. Ее назначение - жестко зафиксировать немагнитный промежуток между испытуемым постоянным магнитом 1 и шунтом 12. При этом постоянный магнит I, имеющий сложную форму, находится в состоянии остаточной индукции в неполностью замкнутой магнитной системе, когда магнитное напряжение между полюсными поверхностями постоянного магнита 1 отсутствует. Это условие выполняется при

м,Г5„- 0. 3)

где М - остаточная намагниченность испытуем5)го постоянного магнита 1;

215 д - общая длина силовой линии в воздушных промежутках магнитной систе1«№1; магнитное напряжение между

полюсами магнитной системы. 1 . Устройство для измерения оста- Из уравнения (3) следует, что маг- gg точной индукции постоянных магнитов, нитное напряжение между полюсами содержащее источник намагничивающего, магнитной системы V. должно быть тока, подключенный к намагничивающим равно падению магнитного напряжения катушкам магнитной системы, датчик на воздушном промежутке при условии, индукции, компаратор и блок регист40

45

50

Формула изобретени

0

5

что напряженность магнитного поля в воздушном промежутке численно равна остаточной намагниченности испытуемого постоянного магнита.

Вследствие того, что полюсы магнитной системы выполнены из магнито- мягкого материала и являются эквипотенциальными поверхностями, магнитное напряжение, приложенное к рабочему объему магнитной системы, для всех силовых линий имеет одинаковое значение. Для выполнения уравнения (3) необходимо чтобы сумматорная

5 длина силовой линии в немагнитньгх промежутках магнитной системы была 9динаковой для всех силовых линий, пересекающих испытуемый постоянный магнит 1. Это достигается установ0 кой шунта 12, вьшолнённого из магни- томягкого материала. Если в магнитной системе выполняется уравнение (3), то состояние остаточной индукции испытуемого постоянного мягни- та 1, имеющего сложную форму, опре- деляется по одинаковым значениям измеренной индукции в их нейтральном сечении и в объеме возле полюса, так как одинаковые значения индукции во всем объеме магнита 1, находящегося в. неполностью замкнутой магнитной системе, возможны только в состоянии остаточной индукции. В других состояниях поле в объеме магнита 1 неоднородно. Появление магнитного напряжения на полюсных поверхностях, создаваемого намагниченностью постоянного магнита 1, приводит к появлению потока рассеивания с боковой поверхности, замыкающегося через шунт 12, а приложенное магнитное напряжение, создаваемое м.д.с. магнитной системы приводит к появлению потока рассеивания, замыкающегося на полюсы магнитной системы.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с высокой точностью зафиксировать состояние остаточной индукции испытуемого магнита независимо от его формы.

0

5

0

5

0

Формула изобретени

рации, отпичаюшееся тем, что, с целью повышения точности, оио снабжено распределителем импульсов, а датчик индукции выполнен в виде двух измерительных катушек, расположенных в центральной части межполосного зазора и у полюса магнитной системы и подключенных к входам первого и второго интеграторов, причем выходы интеграторов соединены с входами компаратора, выход которого соединен с входом распределения импульсов, первый и вто:рой выходы которого соединены соответственно с объединенньми входами сброса интеграторов и входом синхронизации блока

регистраиии, информационный вход которого соединен с выходом первого интегратора,

2. Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что второй интегратор выполнен в виде последовательно соединенных аттенюатора и интегрирующего усилителя, а магнитная система выполнена в виде магнитопро- вода, на котором размещены две соос- ные нaмaгнич шaющиe катущки немагнитной прокладки, расположенной между намагничивающими катушками, и маг- нитомягкого щунта, размещенного на поверхности немагнитной прокладки.

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для производственного контроля постоянных магнитов сложной формы в неполностью замкнутой магнитной системе. Цель изобретения - повышение точности устройства за счет исключения отрицательного влияния размагничивающего поля и непостоянства сечения испытуемого магнита 1 на результат измерения. Устройство содержит намагничивающие катушки 2, источник 3 намагничьшающего тока, первую измерительную катушку 4, интегратор 5, компаратор 6, блок 7 регистрации, распределитель 8 импульсов, аттенюатор 9 и интегратор 10, образующие второй интегратор вторую измерительную катушку 11, магнитомягкий шунт 12, немагнитную прокладку 13 и магнитопропод 14. Измерение остаточной индукции производится в момент равенства выходных сигналов интеграторов 5 и 10. 2 ил. Л О) о: ел 00 4 а

t/вмх 1

UBtfiK. г

иг.2

.-/

||igea 1