Преобразователь для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов Советский патент 1978 года по МПК G01N27/72 G01L1/12 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике.

Известны нреобразователи для измерения магнитной анизотронии, основанные на определении разности магнитной проводимости контролируемого изделия в двух взаимно-перпендикулярных направлениях 1. Они содержат два расположенных под прямым углом один к другому магнитопровода с общей намагничивающей обмоткой и двумя или четырьмя измерительными. Известные нреобразователи дают полные сведения об анизотропии контролируе.мого изделия лищь нри повороте преобразователя относительно своей оси симметрии, что затрудняет процесс измерения или делает его невозможным, особенно для изделий с неплоской формой поверхности.

Известны также нреобразователи, содержащие три П-образных магнитонровода с общей намагничиваюп 1.ей и с раздельными измерительными обмотками, расположенными на каждом из трех магнитопроводов, приче.м два магнитопровода размещены иод прямым углом один к друго.му, а третий распо.южен под углом 45 или 135° к первым двум 2.

Измерение магнитной анизотронии производят следующим образом. Измеряют разность ДВУХ сигналов с взаимно-перпендикулярных магнитопроводов, а затем одного из первых и другого, расположенного под угло.м 45 или 135 к нему.

Преобразователь весьма прост в изгото15лении и обращении и позволяет но двум пзмерениям рассчитывать, например, величину и направление главных напряжений. Однако его показания зависят от зазо)а п, особенно, перекоса относительно поверхности контро,:1ируемого изделия, что вызывается сильным влиянием зазора на магнитосопротивление магнитонровода. Контролировать же перекос или зазор известным преобразователем невозможно, потому что все три измерительные обмотки в обН1ем случае дают на анизотропном материале

разные показания.

Другим недостатком известного преобразователя является сильное взаимное влияние показаний измерительных обмоток, так как, например, значительное увеличение магнитной

проводимости в одном направлении увеличивает iMarnntHbrn поток в этом направлении и уменьшает в другом. Этот недостаток обусловлен наличием общей намагничивающей обмотки для всех трех магнитопроводов, в силу чего магнитный поток расходится по всем трем паправлениям.

Кроме того, о степени анизотропии контролируемого .изделия судят по сигналу преобразователя, предварительно протарированного на образце с известной анизотропией, обладающем идентичными магнитными свойствами с контролируемым изделием. Однако разные участки изделия отличаются неоднородностью магпитных свойств, что вызывает дополнительную, часто очень большую погрешность измерения.

Целью изобретения является повышение точ ности измерения путем уменьшения влияния на сигнал преобразователя его перекоса относительно поверхности измеряемого изделия и взаимного влияния измерительных обмоток.

Для этого предлагаемый преобразователь снабжен коммутатором, магнитная систе.ма выполнена в виде многолучевой крестовины, образованной из П-образных магнитопроводов с общи.м центральны.м стержнем в их пересечении, измерительная обмотка размещена на центральном стержне, а намагничивающие обмотки размещены на каждо.м из стержней магнитной системы и соединены с коммутатором.

На фиг. 1 представлен один из четырех магнитопроводов, а на фиг. 2 - магнитная система преобразователя, вид снизу.

Преобразователь состоит из четырех П-образных магнитопроводов 1 с общим центральным стержнем 2. Возможна конструкция преобразователя и из трех магнитопроводов, однако, тогда несколько усложняется расчет напряженного состояния, нанример значений глав ных напряжений. Магнитопроводы расположены под одинаковыми углами один относительно другого. На общем центральном стержне размещены измерительная 3 н намагничивающая 4 обмоткн. Измерительная обмотка 3 соединена с индикатором 5, в качестве которого при питании датчика напряжением переменного тока может служить ламповый вольтметр, а при питании его напряжением постоянного тока - баллистический гальванометр или вебер Р;

На каждом из крайних восьми стержней

размещены по одной идентичной намагничивающей обмотке 6. Эти крайние намагничивающие обмотки каждого из магнитопроводов периодически коммутируются между собой, обеспечивая при помощи коммутатора 7 то встречное, то согласное включение и соединяются с источником 8 переменного или постоянного тока. Встречное включение необходимо для выявления возможного перекоса датчика относительно контролируемой поверхности-изделия в плоскости данного магнитопровода. При перекосе потоки, создаваемые каждой намагничивающей обмоткой, в силу изменения магнитосопротивления будут неодинаковыми и, в результате, в из.мерительной обмотке центрального стержня будет наводиться некоторая ЭДС По величине этого сигнала легко можно судить о степени перекоса и устранять его. Анизотропию измеряют при встречном включении намагничивающих обмоток двух магнитопровоцов, при этом намагничивающие обмотки каждого из магнитопроводов, принимающих участие в измерении, соединены согласно. При наличии анизотропии потоки, проходящие через центральный стержень, будут различными для двух направлений расположения данных магнитонроводов. Так как магнитные нотоки проходят только через выбранные два направления, взаимное влияние всех остальных магнитопроводов сводится практически к нулю.

Б случае, если возможно изменение зазора между преобразователем и поверхностью измеряемого изделия, то для его контроля намагничивающая обмотка центрального стержня периодически подключается коммутатором 7 к источнику питания. При этом отключаются все другие намагничивающие обмотки. При изменении зазора меняется и сигнал, снимаемый с измерительной обмотки центрального стержня, величина которого зависит лищь от общего магнитосопротивления контролируемого участка изделия, включая магнитоеопротивление зазора и, как показали исследования, практически не зависит от анизотропии контролируемого изделия. При известном зазоре, например нулево.м, возможен контроль идентичности магнитных свойств измеряемого изделия и эталона.

Измерение магнитной анизотропии предлагаемым преобразователем осуществляют следующим образом.

Помещают преобразователь на поверхность измеряемого изделия. Обеспечивают известный зазор между преобразователем и изделием. Подключая питание к намагничивающей обмот ке центрального стержня и отключая все другие намагничивающие обмотки, по величине ЭДС, снимаемой с измерительной обмотки, судят об идентичности контролируемого изделия н предварительно исследованного эталона с известной анизотропией. Включая затем крайние намагничивающие обмотки одного из магнитопроводов встречно и отключая намагничивающую обмотку центрального стержня, регистрируют наличие или отсутствие перекоса преобразователя в плоскости данного .магнитопровода, затем второго, третьего и четвертого магнитопроводов. Практически достаточно контролировать возможный перекос в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях.

При отсутствии перекоса у всех магнитопроводов крайние намагничивающие обмотки каждого магнитопровода соединяют согласно. Выбирается одной из направлений, т. е. один магнитопровод. Его обмотки включают встречно с обмотками другого какого-либо магнитопровода и измеряют сигнал, снимаемый с измерительной обмотки. Затем поступают аналогично со вторым, третьим и четвертым магнитопроводами. Полученные три результата измерения дают полную характеристику величины и характера магнитной анизотронии контролируемого изделия.

Возможность контроля изменения зазора между поверхностью измеряемого изделия и преобразователем, выявления и устранения возможного перекоса преобразователя относительно изделия, выявление участков изделия с магнитными характеристиками, аналогичными предварительно протарированному эталону, и

отсутствие взаимного влияния магнитопроводов друг на друга значительно повышают точность измерения.

Формула изобретения

Преобразователь для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов, содержащий многополюсную магнитную систему и размещенные на ней измерительную и намагничивающие обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем уменьшения влияния на сигнал преобразователя его перекоса относительно поверхности измеряемого изделия и взаимного влияния измерительных обмоток, он снабжен коммутатором, магнитная система выполнена в виде многолучевой крестовины, образованной из П-образных магнитопроводов с общим центральным стержнем в их пересечении, измерительная обмотка размещена на центральном стержне, а намагничивающие обмотки размещены на каждом из стержней магнитной системы и соединены с коммутатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

2.Авторское свидетельство СССР № 373513, кл. G 01 L 1/12, 1973.