Устройство для поверки средств магнитного контроля Советский патент 1992 года по МПК G01N27/72 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для метрологического обеспечения средств магнитного контроля физико-механических параметров ферромагнитных изделий.

Целью изобретения является повышение однородности магнитных полей и градиентов магнитных полей в рабочих зонах ус- Тройства.

На фиг. 1 представлена электрическая схема соединения кольцевых обмоток устройства между собой и генератором импульсов тока; на фиг. 2а представлена схема взаимного расположения кольцевых обмоток и рабочих зон устройства; распределение магнитного поля, создаваемого кольцевыми обмотками обеих систем вдоль оси устройства;, распределение магнитного поля, создаваемого системой для создания однородного магнитного поля вдоль оси устройства; распределение градиента магнитного поля, создаваемого системой для создания однородного градиента магнитного поля вдоль оси устройства.

Устройство для поверки средств магнитного контроля содержит систему 1 для создания однородного магнитного поля и систему 2 для создания однородного градиента магнитного поля.

Система Гдля создания однородного магнитного поля содержит шесть кольцевых обмоток 3-8, образующих гри пары кольцевых обмоток 3 и 4,5 и 6,7 и 8. Система 2 для создания однородного градиента магнитного поля содержит шесть кольцевых обмоток 9-14, образующих три пары кольцевых обмоток 9 и 10, 11 и 12,13 и 14. Все кольцевые обмотки с 3 по 14 расположены соосно. Соседние пары . кольцевых обмоток 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8 и соседние пары кольцевых обмоток Г и 10, 11 и 12, 13 и 14 имеют общие центры симметрии, образующие две рабочие зоны 15 и 16 (фиг. 2а), условно изображенные на чертеже пунктирными линиями, в которые помещают преобразователи поверяемого средства магнитного контроля. Кольцевые обмотки 3-8 в каждой из пар (3 и 4, 5 и 6, 7 и 8) соединены последовательно-встречно, а между парами - последовательно-согласно (на фиг. 1 обозначено буквой н - начало обмотки, буквой к - конец обмотки). Кольцевые обмотки 9-14 системы 2 соединены последовательно-встречно. Крайняя кольцевая обмотка 8 системы 1 и крайняя кольцевая обмотка 9 системы 2 соединены между собой последовательно-согласно.

Радиус п кольцевых обмоток 3-8 (фиг. 2а) системы 1 для создания однородного магнитного поля и радиус Г2 кольцевых обмоток 9-14 системы 2 для создания однородного градиента магнитного поля равны соответственно

М - (0,16 + 0,54 arctg ) (а - Ь);

га (0,26 + 0,2 arctg -} (а - Ь),

где а - расстояние между центрами пар 3 и 4. 5 и 6. 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12. 13 и 14 кольцевых обмоток 3-14;

Ь - расстояние между центрами кольцевых обмоток 3-14 в парах 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10. 11 и 12, 13 и 14.

Количество витков кольцевых обмоток в центральных парах и количество витков кольцевых обмоток в крайних парах связаны соотношением

За-Ь

За + Ь

JM..1 + wo

И) И-)

8-Ь

а+Ь

№№ Е ()Г

Wx2

гЗ-(За-ь) гЗ-(За+Ь)

И-н)Г И)й

1rj-(a-bf

ij-Ca+b)2

20

И)г И-Ж)Й

где w4i и wig - число витков в обмотках центральных пар системы 1 и системы 2 соответственно;

WKI и wKi - число витков в обмотках крайних пар системы 1 и системы 2 соответственно.

Конец кольцевой обмотки 3 и начало кольцевой обмотки 14 подключены к генератору 17 калиброванных импульсов тока.

Л р и м е р. При а 90 мм, Ь 30 мм. П 45 мм, Г2 30 мм неоднородность в обеих рабочих зонах на протяжении 20 мм вдоль оси устройства уменьшается с 2% при

w4i WK1 78. витков и л/ц2 w«2 100 витков до 0,5% при w4i 82 витка, WKI 78

ВИТКОВ, 1ЛГц2 99 ВИТКОВ, WK2 100 ВИТКОВ.

Выражения для соотношения числа витков в кольцевых обмотках центральных и

крайних пар получены в результате расчета и последующей экспериментальной проверки величины магнитного поля в центре рабочей области при выбранном оптимальном расположении обмоток с учетом вклада удаленной крайней пары и дополнительных витков центральной пары обмоток.

Калибровка средств магнитного контроля заключается в следующем.

Включают генератор 17 калиброванных

импульсов тока. Через кольцевые обмотки 3-14 систем 1 и 2 проходит импульсный ток, создающий импульс магнитного поля. Кольцевые обмотки 9-14 системы 2 создают в рабочих зонах 15 и 16 магнитное поле с

однородным градиентом (фиг. 2г), а обмотки 3-8 системы 2 создают в тех же рабочих зонах однородные магнитные поля (фиг. 2в), которые не изменяют уровень градиента магнитного поля, создаваемого системой 1, но позволяют получить в рабочих зонах 15 и

16 магнитные поля с однородным градиентом, равномерно убывающие по абсолютной величине от центра устройства, будучи противоположными по знаку в этих зонах. На фиг. 26 приведено суммарное распределение напряженности магнитного поля Hi + Н2 от обеих систем по оси устройства. Такая конфигурация магнитных полей в рабочих зонах устройства необходима при проверке средств импульсного магнитного контроля, использующих локальное намагничивание объекта контроля с двух сторон. На фиг. 2в и фиг. 2г показано распределение вдоль оси устройства магнитного поля Hi, создаваемого кольцевыми обмотками системы 1, градиента V Н2 магнитного поля, создаваемого кольцевыми обмотками системы 2 соответственно. Пунктирными линиями на фиг. 2в и фиг. 2г показаны распределения магнитного поля и градиента магнитного поля в случае, если кольцевые обмотки в каждой из систем имеют одинаковое число витков. Из приведенных примеров видно значительное улучшение однородности магнитного поля и однородности градиента магнитного поля в рабочих зонах предлагаемого устройства (в четыре раза по сравнению с известным устройством).

Формула изобретения Устройство для поверки средств магнитного контроля, содержащее систему для создания однородного магнитного поля и систему для создания однородного градиента магнитного поля, по шесть кольцевых обмоток одинакового радиуса каждая, расположенных соосно, причем соседние пары обмоток для создания однородного магнитного поля и соседние пары обмоток для создания однородного градиента магнитного поля выполнены с общим центром симметрии, кольцевые обмотки системы для создания однородного магнитного поля в каждой из пар соединены последовательно-встреч- нно, а между парами - последовательно-согласно, кольцевые обмотки системы для создания однородного градиента магнитного поля соединены последовательно- встречно, средний радиус кольцевых обмоток системы для создания однородного магнитного поля и средний радиус кольцевых обмоток системы для создания однородного градиента магнитного поля равны

П (0,16 + 0,54 arctg f + h (a - о);

а и

пг (0.26 + 0,20 arctg ) (а - Ь),

3 и

где п - средний радиус кольцевых обмоток системы для создания однородного магнитного поля;

га - средний радиус кольцевых обмоток системы для создания однородного градиента магнитного поля;

а - расстояние между центрами пар

0 кольцевых обмоток;

b - расстояние между центрами кольцевых обмоток в парах,

отличающееся тем, что, с целью повышения однородности магнитных полей

5 и градиентов магнитных полей в рабочих зонах устройства, в системе для создания однородного магнитного поля кольцевые обмотки центральной пары имеют большее число витков-, чем кольцевые обмотки край0 них пар, а в системе для создания однородного градиента магнитного поля кольцевые обмотки центральной пары имеют меньшее число витков, чем кольцевые обмотки крайних пар, причем отношение чисел витков

5 кольцевых обмоток центральных и крайних пар в обеих системах определяют из выражений

За -Ь

За +Ь

Wul

и-)2г

WKI

1 +

а -Ь

а +Ь

35

)Г

0

гЗ-(За-Ь)2

гЗ-СЗа+Ь)2

УУц2 Wn2

г f3a-b Г-1 г /За + b V-, V ( 2Г2 J.j L I 2п JJ

54

1rj-fa-b)2

гЗ-Ча+Ь)2

и-)й и-)г

где Wat - число витков в кольцевых обмотках центральной пары системы для создания однородного магнитного поля;

WK1 - число витков в кольцевых обмотках крайних пар системы для создания однородного магнитного поля;

Wu2 - число витков в кольцевых обмотках центральной пары системы для создания однородного градиента магнитного поля;

wK2 число витков в кольцевых обмотках системы для создания однородного градиента магнитного поля.

H,«Hj

н,

vH,

а)

d)

в)

г)

«ш-. г

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для метрологического обеспечения средств магнитного контроля физико-механических параметров ферромагнитных изделий. Цель изобретения - повышение однородности магнитных полей и градиентов магнитных полей в рабочих зонах устройства. Устройство позволяет смоделировать распределение магнитного поля, воздействующего на магниточувствительные элементы средства контроля при смещении намагниченного локально с двух сторон ферромагнетика относительно этих магниточувствительных элементов. Устройство содержит систему для создания однородного магнитного поля и систему для создания однородного градиента магнитного поля, по шесть кольцевых обмоток одинакового радиуса каждая, расположенных соосно, причем соседние пары обмоток системы для создания однородного магнитного поля и соседние пары обмоток для создания однородного градиента магнитного поля выполнены с общим центром симметрии, обмотки системы для создания однородного магнитного поля в каждой из пар соединены последовательно встречно, а между парами - последовательно согласно, кольцевые обмотки системы для создания однородного градиента магнитного поля соединены последовательно встречно. а средние радиусы обмоток обеих систем выбирают из приведенных соотношений. При этом в системе для создания однородного магнитного поля кольцевые обмотки центральной пары имеют большее число витков, чем кольцевые обмотки крайних пар, а в системе для создания однородного градиента магнитного поля кольцевые обмотки центральной лары имеют меньшее число витков, чем кольцевые обмотки крайних пар, .причем отношения чисел витков также выбирают из приведенных выражений. 2 ил. / С XI ю ел о