Устройство для измерения магнитных параметров магнитно-мягких материалов Советский патент 1989 года по МПК G01R33/12 

Фиг. 2составляющей погрешности, возникающей в сильных полях и обусловленной несинусоидальной формой индукции в образце, равномерного намагничивания образца. Полосы 1 и 2 образца намагничиваются секциями 7,8,17,18 двух намагничивающих обмоток, через которые протекает ток от источника 23. Число витков регулируется переклю- чателями 24, 25. Этот же ток протекает через катушку 26 взаимной индуктивности и преобразователь 27 тока в напряжение. Измерение осуществляется, секциями 5,6 и 15,16 измерительных обмоток, потенциалметрами 19-22. Делитель 31 и индикатор 32 напряжения служат для индикации достижения режима однородного намагничивания. Информация о напряженности поля и индукции в образце формируется сумматорами 28, 29 и регистрируется блоком 30 измерения. IZ ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к магнитным измерениям, и может быть использовано при испытании полос или листов магнитомягких материалов. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет снижения составляющей погрешности, возникающей в сильных полях и обусловленной несинусоидальной формой индукции в образце, равномерного намагничивания образца. Полоса 1,2 образца намагничивается секциями 7,8,17,18 двух намагничивающих обмоток, через которые протекает ток от источника 23. Число витков регулируется переключателями 24,25. Этот же ток протекает через катушку 26 взаимной индуктивности и преобразователь 27 тока в напряжение. Измерение осуществляется секциями 5,6 и 15,16 измерительных обмоток, потенциалметрами 19-22. Делитель 31 и индикатор 32 напряжения служат для индикации достижения режима однородного намагничивания. Информация о напряженности поля и индукции в образце формируется сумматорами 28,29 и регистрируется блоком 30 измерения. 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к магнитным измерениям, и может быть исполь- зовано при испытании полос или листов магнитно-мягких материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет снижения составляющей погрешности, возни- кающей в сильных полях и обусловленной несинусоидальной формой индукции в образце, равномерного намагничивания образца.

На фиг.1 изображена магнитная сие- тема предлагаемого устройства с испытуемым образцомj на фиг,2 - его принципиальная схема.

Магнитная система для намагничивания испытуемого образца в виде двух или более полос или листов 1 и 2 магнитно-мягкого материала состоит из каркасов 3 и 4, на каждый из которых намотаны секции 5 и 6 первой измерительной, а также секции 7 и 8 первой намагничивающей обмоток. Магнитная цепь устройства замыкается магнитопроводом, который включает наружные 9 и 10 и внутренние 11 и 12 ярма, на которых размещены карк сы 13 и 14 с вторыми измерительной и намагничивающей обмотками с секциями 15,16 и 17,18 соответственно.По обе стороны от каркасов 3 и 4 размещены магнитные потенциалметры 19-22. Размеры каркасов 3 и 4 выбирают такими, чтобы они охватьшали средние участки полос 1 и 2, а их выступающи части имеют длину около 50 мм при общей длине полос 1 и 2 300-750 мм. Концы полос 1 и 2 располагаются в зазорах между наружными 9,10 и внут- peннIiми 11, 12 ярмами, что обеспечивает хороший контакт, однородное

5

0

5

Q

д с

0

5

намагничивание образца и малые потери на вихревые токи.

Потенциалметры 19-22 расположены в непосредственной близости от каркасов 3 и 4, Торцовые поверхности по тенциалметров соприкасаются с полосами 1. и 2,

Устройство для измерения магнитных свойств магнитно-мягких материалов содержит также источник 23 переменного тока, переключатели 24 и 25, катушку 26 взаимной индуктивности, преобразователь 27 тока в напряжение, первый сумматор 28, второй сумматор 29, блок 30 измерения, делитель 31 напряжения и индикатор 32 напряжения.

Секции 17 и 18 выполнены с отводами 33, подключенными к входам переключателей 24 и 25.

Устройство работает следующим образом.

Ток от источника 23 протекает по секциям 7,8 и 17,18 намагничивающих обмоток (фиг.1). Количество витков в секциях 17 и 18 выбирается с помощью переключателей 24 и 25. Кроме того, намагничивающий ток протекает по первичной обмотке катушки 26 и по входной цепи преобразователя 27, в качестве которого может быть использован безреактивный резистор или астатическая система катущек взаимной индуктивности. Напряжение, пропорциональное магнитодвижущей силе |На однородно намагниченном участке образца длиной l (фиг.1), расположенном на участке между плоскостями симметрии магнитных потенциалмет- ров 19 и 20, формируется на выходе первого сумматора 28, на входы которого поступает напряжение с выходов

преобразователя 27 и потенциалмет- ров 19 и 20. Если в качестве преобразователя используется резистор, то на входе сумматора 28, соединенном с потенциалметрами 19 и 20, включается интегрирующее звено. Напряжение U),i на выходе сумматора 28 пропорционально напряженности магнитного поля. На входы сумматора 29 подаются выход- ные сигналы компенсационной катушки 26, потенциалметров 21 и 22 и секций 6 и 7 измерительной обмотки. Напряжение U на выходе сумматора 2 связано с магнитной индукцией. Сиг

налы и ц и Ug подаются на входы измерительного блока 30, содержащего вольтметры для измерения средневыпрям ленного значения напряжения для определения амплитуды магнитной индукции и напряженности магнитного поля и ваттметр для измерения активной мощности. В качестве блока 30 может быть использовано измерительное устройство установки У-5057.

Йри выполнении условия (для преобразователя 27 в виде катушки индуктивности)

Кп, М, Ч 2(0-Т- 1 -г н

(1)

где q,,q2

)ициенты передачи по напряжению сумматора 28;

К,,1„,- коэффициент преобразова- 35 будет минимальным.

ния одного потенциалмет- ра (например 19), м, и его длина, м,

магнитная постоянная; лМ

-взаимная индуктивность катушки преобразователя 27, Гн;

-полное число витков намагничивающей обмотки,

напряжение U равно:

W

и.

W

dt

длина однородно намагниченного участка (полосы 1 и 2) между плоскостями симметрии потенциалметров 19 и 20. выполнении условий:

«.-Й-; V

2К,М |UoK,

Wu

. - ю 1490657

напряжение

Ue (5)

где К, ,К, К - коэффициенты преобра - зования сумматора 29J - коэффициент преобра-в зования потенциал- метра 21 , м , и его длина, м, соответственно;М - взаимная индуктив5

0

ность катушки 26, FHJ W| - общее число витков

в секциях 6 и 7, 8„ - площадь поперечного сечения немагнитного зазора,которьй охватывается витками секции 6; В, И - магнитная индукция

и напряженность маг:нитного паля.

5 Измерение производят следующим образом.

Переключателями 24 и 25 включают минимальное число витков секций 17 и 18. По напряжению Ug устанавливают

0 требуемую амплитуду магнитной индукции В ц, в соответствии с формулой (5) . После этого переключателями 24 и 25 увеличивают число витков в обмотках 17 и 18 до тех пор, пока показание

что соответствует однородному намагничиванию всех участков магнитной цепи. После этого производят подстроку амплитуды магнитной индукции, ес40 ли в этом возникает необходимость

и определяют магнитные величины с помощью блока 30: напряженность магнитного поля, магнитную индукцию, удельные магнитные потери. Как видно

45 из формул (2) и (5), входные сигналы и ( и и ц блока 30 не зависят от параметров потенциалметров 19-22. Для получения требуемой величины U требуется выполнение условия (1),од50 нако при этом не требуется знать параметры потенциалметров 19 и 20. С этой целью проводят два измерения первое - в соответствии с приведенным описанием, второе - при вве55 дении прокладок (например, бумажных) между концами образца и ярмами 9-12. Очевидно, что при правильном подборе параметров q, и q напряжение U в обоих случаях должно быть одинаковым

при одной и той же амплитуде магнитной индукции. Так, увеличение намагничивающего тока в 2 раза за счет прокладок после настройки приводит изменению U, не более, чем на 0,3%. Для выполнения равенств (3) и (4) достаточно определить параметры пг 1 щПотенциалметров 21 и 22 и М катушки 26 с невысокой точное- тью, так как эти звенья введены для компенсации составляющей выходного напряжения секций 5 и 6, обусловленной магнитным потоком вне образца. Эта составляющая не превьшает 3%.

При использовании изобретения точность измерения параметров материлов в сильных полях повьшается по сравнению с известным устройствами в 1,5-2 раза. Предлагаемое устройст- |ВО позволяет контролировать образцы в виде полос или листов в условиях однородного намагничивания, т.е. с той же точностью, что и кольцевые образцы в известных установках.

Формула изобретения

Устройство для измерения магнитных параметров магнитно-мягких мате- риалов, содержащее источник переменного тока, первый выход которого подключен к первому выводу намагничивающей обмотки, магнитопровод, делите;|ь напряжения, потенциалметр, первый вывод которого соединен с общей шиной, индикатор напряжения и сумматор,отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, оно снабжено вторым сумматором, преобразователем тока в напряжение, тремя потенциалметрами, двумя переключателями, второй намагничивающей и двумя измерительными обмотками, катушкой взаимной индук- тивности и блоком измерения, при этом магнитопровод выполнен в виде двух пар наружных и внутренних ярм, между концами которых расположены первый и третий, второй и четвертый потенциалметры соответственно, намагничивающие и измерительные обмотки выполнены секционированными, а секции второй намагничивающей обмотки выполнены с отводами, секции пер

0 5

Q д ,,

5

0

вой намагничивающей обмотки соединены последовательно-согласно и расположены между парами потенциалметров коаксиально соответствующим секциями первой измерительной обмотки, соединенным последовательно-согласно , секции второй измерительной обмотки соединены последовательно-согласно и расположены на соответствующих парах внутренних и наружных ярм коаксиально секциям второй намагничивающей обмотки, причем второй вывод первой намагничивающей обмотки соединен .с началом первой секции вто рой намагничивающей обмотки, отводы которой соединены с входами первого переключателя, выход которого соединен с началом второй секции второй намагничивающей обмотки, отводы которой соединены с входами второго ключателя, выход которого соединен с первым выводом первичной обмотки катушки взаимной индуктивности, второй вьшод которой соединен с первым входом преобразователя тока в напряжение, второй вход которого соединен с вторым выходом источника переменного тока, второй вывод первого потенциалметра соединен с первым выводом второго потенциалметра, второй вывод которого соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом преобразователя тока в напряжение, первый вход второго сумматора соединен с первьм выводом третьего потенциал- , второй вывод которого соединен с первым выводом четвертого потенциалметра, общая шина соединена с первым выводом вторичной обмотки катушки взаимной индуктивности, второй вьшод которой соединен с вторым выводом четвертого потенциалметра и вторым входом второго сумматора, третий вход которого соединен с входом делителя напряжения и первым выводом первой измерительной обмотки, второй вывод которой соединен с общей щиной, выход делителя напряжения соединен с первым выводом второй измерительной обмотки, второй вывод которой соединен с входом индикатора напряжения, а выходы первого и второго сумматоро1в соединены с входами блока измерения.

15

/

77/

«

W

Фиг.1