Осциллографический феррометр Советский патент 1976 года по МПК G01R33/12 

(54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ФЕРРОМЕТР

ключателю, расположенному на внешней стороке первичной обмотии датчика.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого осциллографического феррометра.

В намагничивающем устройстве источник однородного магнитного поля выполнен в виде однослойного эллипсоидального соленоида 1, намотанного трубчатым проводником с постоянным шагом витков по образующей и включенного во вторичную обмотку тороидального трансформатора 2, первичная обмотка 3 которого присоединена к источнику тока. Образующая эллипсоида вращения, проходящая через центры поперечных сечений обмотки, имеет относительный радиус рабочего отверстия L- - 0,4423 и коэффициент сжатия ,6179, Втсричкая обмотка выполнена в виде объемного витка, охватывающего трансформггтор, состоит из цилиндрического корпуса 4 с тр;--6чаток по-дяной рубашкой 5 к верхней к ирышками 6 и 7 с кольцевыми иааа.ми S xa-jx- --дения, соединенными с водяной рубакйо:; штуцерами 9. Полый центраг1Ы-1Ый стержень вторичной обмотки 10 соединен на ксльке- вой врезке с первичной обмоткой 11 датчика 12 поля и тоководом 13 соленоида., От крышек центральный стержень электрзчески изолирован кольцевь ми втулками 14. Первичная обмотка датчика поля соединена с нижней крышкой. Тоководьг сопенояда, соединяющие соленоид с централь 1Ь м стержнем и верхней крышкой, имеют каналы для охлаждающей жидкости, соедикяющлзся последовательно с водяной рубаяшок и пазами в верхней и нижней крышках.

Датчик поля - делитель представляет собой трансформатор с первичной обмоткой в виде объемного витка, охватывающего немагнитный тородиальньзй сердечник с целительной вторичной обмоткой,

ус т л го коаксиально центральному стержню так, что его первичная обмотка соединяется последовательно с объемным витком - вторичной обмоткой трансформатора. Делительная обмотка с коэффициентом деления 1:П-состоит изть бинарных элементов, выполненных в виде двух спирально свитых проводников, соединенных согласно- последовательно. Бинарные элементы располагаются центрально-симметрично по периметру сердечника и соединяются согласно-последовательно-параллельно так, что средняя точка и конец каждого элемента соединены соответ ственно с началом и со средней точкой следующего элемента, а отводы присоединены к центрально-симметричному переключателю со скользящим контактом 15, например галеному, через отверстия 16 в первичной обмот ке датчика, расположенные над отводами, причем переключатель установлен непосредственно на первичной обмотке датчика. На сердечнике же датчика размещена компенсационная обмотка 17, экранируемая первичной

обмоткой от внещних полей, в том числе ot

гголя рассеяния образца. Компенсационная

обмотка включена параллельно с регулирую-щими сопротивлениями, скользящие контакты которых соединены встречно-последоваттельно с измерительной катущкой 18, ориентированной коаксиально намагничивающему полю.

Измерительная катушка присоединена к входу линейного предусилителя 19, выход которого с помощью двухпозиционного переключателя 20 подключается к входу электронного переключателя 21 или к одному из влодоЕ ди4ферэнилального усилителя 22. К другому входу электронного коммутатора посредством переключателя присоединяется

заломинаилцее устройстьо. Бьгход электронкого коммутатора подключен к входу интегратора 23, ьыход которого связан с калибратором 24 ганала и входом фазоксрректора 2о. Выход фазокорректора присоеяинен к вертикальному входу осциллографи-геского блока 26.

Запом лкающее устройство содержит двухдорожечный магнитный барабан на воздушной смазке 27, фиксируемый в двух акси-

апъвых положениях 1 и 1 посредством поступательно перемещающейся кулисы 28, связанной с гибким валом 29 барабана. Вал телескопической муфтой 30 соединен с синхрок.иым электродвигателем 31, на кор-т

пусе которого коаксиально валу установлена червячная пара 32.

В корпусе магнитного барабана 33 диаметрально противоположно установлены кольцевые воспроизводящие головки 34, причем

расстояние между поверхностью барабана и рабочим зазором головок лежит в зоне линейного убывания остаточного потока записи. Одна из головок 34 присоединена через фазосдвигающие устройства 35 и 36 к первым входам сумматора 37 и вычитающего устройства 38, а другая - через регулятор 39 уровня - к вторым входам сумматора и вычитающего устройства. На выходе вычитающего устройства включен нуль - индикатор 40, а выход сумматора с помощью переключателя 41 подключен к вертикальному входу осдиллографического блока или к переключателю, контакты которого присоединены к входу электронного переключателя и

дифференциального усилителя. Выход перекгаочателя датчика - делителя поля присоединен к входу интегратора канала Н, включающего калибратор и фазокорректор, )I которого присоединен к горизонтальному

входу осциллографического блока.

Феррометр работает следующим образом Аксиальная компонента магнитного поля

на оси выражается в виде

. г

. ып Ф I, х 2-Я P,(coscp)d5 гЯ/ G ,

Н

-L Го

- ПЛОТНОСТЬ ампервитков по обрагде J

зующей;

ср - азимутальный угол элементарного контура;

р - полиномы Лежандра; р - радиус - вектор элементарного контура.

Разложением в ряд Маклорена со степеням и X безразмерной функцииG

2i

IV,

,(0)(o; +а (O)...

и решением на ЭЦВМ системы уравнений

G (х о ,к

{

G,(, К, RjL )

где К - коэффициент сжатия образующей;

R )t - относительный радиус рабочего отверстия ( Ц 1 ), найдены значения К 0,6179 и RL/ L. 0,4423, при ко торых коэффициенты при X и X обращают в нуль с точностью до шестого десятичного знака (при значениях К О,6179О8 и R / L, 0,4423О5 эти коэффициенты обращаются в О с точностью до восьмого десятичного знака).

Предлагаемый осциллографический феррометр обеспечивает однородность, лучщую чем у известных, и в области, доста ;очной для размещения ампулы устройства ЯМР Выполнение вторичной обмотки намагничивающего устройства в виде объемного , охватывающего понижающий трансформатор, приводит к резкому снижению индуктивности рассеяния и тем самым увеличению магнитного к.п.д. и частотного диапазона. Кроме того, существенно снижается погрешность, вносимая наводками от полей рассеяния в измерительной и компенсационной катушках намагниченности . Экранирование первичной обмоткой трансформаторного датчика, выполненной в форме объемного витка, делительной обмотки датчика в сочетании с симметрированием этой обмотки путем расположения бинарных элементов центрально-симметрично по периметру сердечника и инщктивно- гальванической связи между ними, а также малые наводки в отводах, обеспечивают существенное расширение частотного диапазона.

Запоминающее устройство в канале работает следующим образом.

На двухдорожном магнитном барабане записывается сигнал 3 ( ir) нормального

образца и тактовый сигнал синусоидальной формы. Перед измерением симметрируются сигналы головок при воспроизведении тактового сигнала посредством регулятора уроня и нуль - индикатора, после чего барабан переводится в положение 1 считывания сигнала 3(1:). Сумматор осуществляет сложение сигналов; головок, причем равные по величине и противоположные по знаку отклонения мгновенных значений сигналов головок взаимно компенсируются, а суммарный сигнал, скорректированный по фазе поворотом двигателя барабана вокруг оси посредством червячной пары, поступает одновременно с сигналом измерительной катушки на электронный коммутатор или дифференциальный усилитель, в результате чего на экране электронно- лучевой трубки индицируются совмещенные петли перемагничивания испытуемого ( Н ) и эталлоного об(Н) или их разностная петля

Э

разца f (Н). ( :

- :i

п

Формула изобретения

Осциллографический феррометр, содержащий намагничивающее устройство в виде понижающего трансформатора с одновитковой вторичной обмоткой, соединенной с однослойным эллипсоидальным соленоидом с постоянным шагом витков по образующей, каналы намагниченности 3 и поля Н с измерительной и компенсационной катущками, запоминающим устройством сигнала эталонного образца, трансформаторным датчиком поля с делительной вторичной обмоткой, фазокорректорами, интеграторами, калибраторами и осциллографический блок, о тличающийся тем, что, с целью аовыщения точности измерений и расщирения частотного диапазона, эллипсоидальный соленоид выполнен с коэффициентом сжатия К 0,6179 и относительным радиусом рабочего отверстия П / L 0,4423, а вторичная обмотка понижающего трансформатора выполнена в виде охватывающего трансформатор незамкнутого объемного витка кольцевой формы, соединенного последовательно с первичной обмоткой трансформаторного датчика поля, также выполненной в виде объемного витка, охватывающего сердечник датчика, по периметру которого центрально-симметрично расположены бинарные элементы делительной обмотки и компенсационная обмотка, причем бинарные элементы своими отводами присоединены к переключателю, расположенному на внешней стороне первичной обмотки датчика.