Способ определения временной нестабильности магнитной проницаемости сердечников Советский патент 1990 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для прогнозирования вызванного дезак- комодациен изменения свойств замкнутых сердечников во времени.

Прогнозирование поведения сердечников на многолетний период имеет большое значение для оптимального проектирования радиоаппаратуры, обеспечивая надежность ее работы.

Временная стабильность - один из наиболее важных показателей качества стандартных образцов магнитных свойств, предназначенных для поверки магнито- измерительных установок.

Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля.

На фиг.1 изображена схема устройства, реализующего способ; на фиг.2- спектр собственных частот исследуемого сердечника; на фиг.З - временные диаграммы намагничивания исследуемого сердечника,

В устройстве (фиг.1) к генератору 1 переменного тока подключены измеритель 2 тока и первичная тороидальная обмотка 3, охватывающая сердечник 4. Вторичная тороидальная обмотка 5, охватывающая сердечник 4, подключена к входу двухпозиционного

СП

О)

оэ со

переключателя 6. К одному выходу переключателя 6 подключен широкополосный измерительный прибор 7, к другому выходу - селективный измерительный прибор 8.

Измерения проводят в полях, соответствующих процессам смещения границ доменов, где сильно выражены низкочастотные релаксационные процессы. Из фиг.2 видно, что низкочастотный спектр переносится в район второй гармоники с эффектом усиления за счет собственных нелинейных свойств ферромагнетика. Внутренний эффект усиления реализован в способе посредством использования контролируемого сердечника 4 с обмотками 3, 5 в качестве активного первичного преобразователя (типа ферромодуляционно- го). Источником дополнительной энергии является вырабатываемое первичной обмоткой 3 переменное поле, пере- магничивающее сердечник 4, в то же время ЭДС второй гармоники магнитной индукции Пг, индуцируемая во вторичной обмотке 5, несет информацию о постоянной и инфраниэкочастотных составляющих магнитной индукции В „ пе- ремагничиваемого сердечника в соответствии с выражением

U W, S К(ы,,Нт)Вп, (О где Н - амплитуда напряженности Переменного поля-,

U) - частота переменного поля; К - коэффициент пропорциональ- ности, он же коэффициент преобразования в ферромоду- ляционньгх преобразойателях, характеризующий эффективнос усиления за счет нелинейных свойств ферромагнетика, W.j - количество витков вторичной

обмотки 5) S - площадь поперечного сечения

сердечника 4.

При этом Иг является непосредственно мерой изменения магнитных свойств сердечника 4 во времени, так как генерация второй гармоники магнитной индукции не только искажает форму петли гистерезиса за счет асимметрии, но и сопровождается перекачкой энергии из первой гармоники во вторую. Поэтому магнитную нестабильность можно оценивать по отношению второй гармоники ЭДС магнитной индукции к полному сигналу ЭДС магнитной индукции, что соответствует относительному изменению магнитной прони

5

0

5

5 0

5

0 5

0

цаемости () на дезаккомодационной кривой. Как видно из выражения (1), в переменном поле временная магнитная нестабильность сердечника 4 определяется не только составляющей BJJ, но и коэффициентом К, который линейно зависит от частоты и). Так как остаточная намагниченность Вя, связанная с предысторией образца, не зависит от поля Н, то, определяя зависимость U7 f(Km) при значении Вп, отличном от нуля, можно судить о форме кривой К f(Hm), а значит и о характере распределения интенсивности магнитной нестабильности в данной области полей. Это распределение характеризуется максимумом в области процессов смещения, который соответствует максимальной чувствительности измерений.

Способ осуществляют в следующей последовательности.

Определяют верхнюю границу по полю Нт , соответствующую максимуму амплитудной проницаемости. Для этого намагничивают сердечник 4 переменным полем. Плавно изменяя ток намагничивания в соответствии с диаграммой D3 (фиг.З), измеряют ток в первичной обмотке 3 (фиг.1) с помощью измерителя 2 тока. Одновременно в тех же точках поля с помощью широкополосного прибора 7 измеряют напряжение на выходе вторичной обмотки 5, пропорциональное полному Сигналу ЭДС индукции (магнитной индукции), вычисляют для каждой точки поля отношение второй измеряемой величины к первой и по максимальному значению отношения указанных величин находят ток намагничивания, пропорциональный полю Нщ,.

Определяют точку поля Н для исследования временной нестабильности, Поле Н устанавливают по максимуму зависимости второй гармоники от амплитуды напряженности поля. Намагничивают сердечник 4 переменным полем той же частоты. Плавно изменяя ток в соответствии с D, с помощью измерителя 2 тока измеряют ток в первичной обмотке 3, пропорциональный напряженности поля, одновременно в тех же точках поля с помощью селективного прибора 8 измеряют на выходе вторичной обмотки 5 напряжение на частоте второй гармоники иг, определяют зависимость второй величины от первой и по максимуму зависимости устанав51

ливакл ток намагничивания, пропорциональный полю HWl.

(Стабилизируют границы доменов. С -iToft целью сердечник 4 намагничивают переменным полем. Изменяют ток намагничивания в соответствии с П1 по пилообразной возрастающей кривой от нуля до значения, соответствующего полю Hmi. При повторном намагничнва- нии по D по ходу намагничивания в точке Н с помощью селективного прибора 8 измеряют амплитуду второй гармоники ЭДС индукции и продолжают далее намагничивание до поля Иm . На- магничиванне по Г), повторяют до тех пор, пока не достигают устойчивого максимального значения второй гармоники в точке поля Ит.

Определяют максимально возможное временное относительное изменение магнитной проницаемости. Для этого измеряют стабилизированное значение второй гармоники U в поле Нm . Переключив переключатель 6, измеряют полный сигнал магнитной индукции U в том же поле FI и по отношению второй гармоники к потному сигналу магнитной индукции судят о максимально

возможном временном изменении магнитJ o

и

/ w . / м о к1-

нои проницаемости (--- --.-), которым и характеризуют временную нестабильность магнитной проницаемости сердечника 4,

Проведенные исследования показали, что максимум кривой { f(Hm), измеренным по предлагаемому способу, располагается в области процессов смещения до максимума амплитудной магнитной проницаемости, что подтверждает релаксационный характер временных изменений, В то же время значения амплитуд второй гармоники коррелируют с погрешностью, характе- ризующей временную магнитную нестабильность, полученную прямыми измерениями того же сердечника известным способом.

Однако если нестабильность по предложенному способу определялась в течение 20 мин, то в известном способе она определялась по результатам наблюдений сердечника в течение полугода. Таким образом, обеспечивает- ся радикальное повышение производительности контроля. При этом линейная зависимость максимального значения второй гармоники от частоты перемен3

Q с

0 5

0

$

0 5

0

146

ного поля указывает на устойчивость снимаемых показаний.

Таким образом, предложенный способ позволяет искусственно стабилизировать доменную структуру сердечника и, используя нелинейные свойства ферромагнетика, получить путем единичного измерения информацию о временной магнитной нестабильности и обеспечить повышение точности измерений, экс- прессность контроля и его упрощение. Дополнительно появляется возможность определить распределение интенсивности магнитной нестабильности в области слабых полей, что позволяет определить благоприятный режим эксплуатации сердечника в аппаратуре (амплитуда и частота переменного поля). Это повышает информативность контроля.

Формула изобретения

Способ определения временной нестабильности магнитной проницаемости сердечников, включающий воздействие на контролируемый сердечник переменным магнитным полем и измерение амплитудной магнитной проницаемости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, на контролируемы} сердечник воздействуют переменным магнитным полем с монотонно возрастающей амплитудой напряженности, в процессе этого воздействия регистрируют зависимость амплитудной магнитной проницаемости от амплитуды напряженности переменного магнитного поля и фиксируют значение амплитуды напряженности переменного магнитного поля, соответствующее максимуму амплитудной магнитной проницаемости, затем повторно воздействуют на сердечник переменным магнитным полем с монотонно возрастающей амплитудой напряженности и регистрируют зависимость амплитуды второй гармоники ЭДС индукции от амплитуды напряженности переменного магнитного поля, в процессе регистрации которой фиксируют значение амплитуды напряженности переменного магнитного поля, соответствующее максимуму этой зависимости, после чего на контролируемый сердечник многократно воздействуют переменным магнитным полем с амплитудой напряженности, возрастающей по пилообразному закону от нуля до значения,

соответствующего максимуму зависимости амплитудной магнитной проницаемости от амплитуды напряженности переменного магнитного поля, и регист- рируют амплитуду второй гармоники ЭДС индукции при напряженности переменного магнитного поля, соответствующей максимуму зависимости второй гармоники ЭДС индукции от амплитуды напря- женности переменного магнитного поля, причем воздействие переменным магнитным полем с амплитудой напряженности, возрастающей по пилообразному закону, производят до достижения постоянства амплитуды второй гармоники ЭДС индукции при амплитуде напряженности переменного магнитного поля, соответствующей максимуму зависимости второй гармоники ЭДС индукции от ампли- туды напряженности переменного магнитного поля, затем измеряют амплитуду второй гармоники ЭДС индукции и амплитуду полного сигнала ЭДС индукции при амплитуде напряженности переменного магнитного поля, соответствующей максимуму зависимости амплитуды второй гармоники ЭДС индукции от амплитуды напряженности переменного магнитного поля, а временную нестабильность магнитной проницаемости контролируемого сердечника определяют из соотношения

днж u и V

где временная нестабильность магнитной проницаемости-, U ,Ј, U2 - соответственно зафиксированные амплитуда второ гармоники и амплитуда полного сигнала ЭДС индукции.

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для прогнозирования вызванного дезаккомодацией измерения свойств замкнутых сердечников во времени. Исследуемый сердечник перемагничивают переменным полем с возрастающей амплитудой H_M, измеряя амплитуду напряженности переменного поля H_M1, которая соответствует максимуму амплитудной магнитной проницаемости. Затем из полного сигнала ЭДС индукции выделяют вторую гармонику U₂, определяют зависимость U₂=F(H_M) и измеряют амплитуду поля H_M2(H_M2 меньше H_M1), которая соответствует максимуму зависимости U₂=F(H_M). Далее намагничивают сердечник полем, увеличивая его амплитуду по возрастающей пилообразной кривой от нуля до найденного значения H_M1, и повторяют намагничивание до тех пор, пока не достигают максимального значения U₂, которое измеряют в точке H_M2. По отношению найденного значения U₂ к полному сигналу ЭДС индукции судят о полном относительном изменении магнитной проницаемости на дезаккомодационной кривой, оценивая таким образом ее временную нестабильность. 3 ил.

1

Фиг.1

0 10 20 X W 50 60Г,сек О

ФигЗ

15 Г, МН