Устройство для определения электропроводности материалов во вращающемся магнитном поле Советский патент 1980 года по МПК G01R27/02 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения электропроводности материалов. Измерение электропроводности во вращающемся- магнитном поле достаточно широко применяются при 5 исследовании металлов и сплавов.

Известно устройство, реализующее бесконтактный, метод измерения электропроводности во вращающемся магнитном поле из to

Однако при использовании этого устройства необходим образец сферической формы, изготовление которого вызывает технические трудности.

Наиболее близким к предлагаемому 15 является устройство для относительных измерений электропроводности, содержащее корпус, внутри которого размещен статор, создающий вращающееся магнитное поле.20

В статоре на упругой нити подвешен исследуемый образец. При включении статора образец поворачивается на некоторый угол (9) . Величина этого угла) растет с увеличением электропроводно-/25 сти и объема исследуемого образца, а также с увеличением средней величины тока в ветвях .статора. Угол отклонения образца обычно регистрируется с помощью зеркальца, связанного с цод- 30

весной системой осветителя и зеркальной линейки. Величина электропроводности в этом случае рассчитывается по формуле

(1)

где ij-p - средняя величина тока в

ветвях статора.

К - постоянная прибора, определяемая путем измерения угла закручивания образцов с известной электропроводностью, аналогичных по форме с исследуе№лм образцом. Приемная относительная погрешность измерений 2-6% для хорошо проводящих образцов (Ъ Ом. см ) достигается при расстоянии между зеркальцем и линейкой в 1 м, объеме образца более 1 см и диаметре нити подвеса из вольфрамовой проволоки 30-60 мкм.

Для обеспечения, удовлетворительной точности и Достаточной чувствительности измерений плохопроводящих образцов (Ъ 10 Ом см) можно увеличить расстояние между зеркальцем и линейкой, объем исследуеи«лх образцов и величину тока в ветвях статора, уменьшать диаметр нити подвеса 23. Однако это приводит к существенным ухудшениям характеристик применяемого оборудования и осложнениям при проведении самих измерений. Увеличение рас стояний между зеркальцем и линейкой требует значительного увеличения рабо чих площадей, требуются более мощные И дорогие системы нагрева и стабилиза ции температуры; кроме того, увеличение объема образцов для исследований крайне нежелательно, так как часто приходится работать с материалами, стоимость которых является весьма высокой. При увеличении рабочих токов в вет вях статора возникают неточности, связанные с нагревом катушек, применение нити подвеса диаметром менее 30 мкм нежелательно, так как-при эт.ом возникают растягивающие усилия, под действием которых возникает невоспро изводимость изменений. Целью изобретения является расширение диапазона измерений за счет обеспечения возможности измерения электропроводности в пределах 1-100 (Ом , см, ) и повышения точности этих измерений. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для определения электропроводности материалов во вращающемся магнитном поле, содержащем помещенные в корпус статор, внутри которого размещен исследуемый образец подвешенный на упругой нити, над статором в пределах действия его поля на той же упругой нити помещено проводящее тело - ротор, величина электропроводности которого на 4-5 порядков превышает электродность образца. Дня обеспечения большого угла закручивания подвесной системы (200 300 мм) ротор изготавливают из хорошо проводящего материала, например, латуни. На чертеже приведена схема устрой ства. Внутри помещенного в корпус 1 ста тора 2 на жестком штоке 3 подвешиваю исследуемый образец 4 и закрепляют ротор 5, соединенный с упругой нитью б, жестко закрепленной на другом кон це подвеса 7. На этой же нити, крепят зеркальце 8. Устройство работает следующим образом. На обмотки статора 2 подается напряжение, исследуемый образец 4 испытывает закручивающий момент и пово рачивается на угол Ро . Так как в пр делах поля статора- 2 находится ротор 5, то и он сообщает всей системе некоторый, угол, поворота р , в результате чего вся система отклоняется на угол ньц который и регистрируется по отражению зеркальцем 8 с помощью зеркальной линейки. Ч .45 -fM мьм. о следовательно О -NO -ф о USM. Р И величина электропроводности(Ь) при использовании предлагаемого устройства определяется из выражения ь-V мЬм Ig о 7 , так как путем предварительных исследований (измерения угла закручивания системы без образца), было установлено, что угол закручив.ания ротора находится в квадратичной зависимости от тока в ветвях статора где А - постоянная, найденная путем математической обработки экспериментальных данных (р) при различных величинах (ic;p ) по способу наименьших квадратов. Формула изобретения Устройство для определения электропроводности материалов во вращающемся магнитном поле, содержащее помещенные в корпус .статор, внутри которого размещен исследуемый образец, подвешенный на упругой нити, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измереИИИ, над статором в пределах действия его поля на той же упругой нити пp 4eщeнo проводящее тело - ротор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Регель А. Р. Беззлектродный метод измерения электропроводности во вращающемся магнитном поле. 1948, 18,. 11, с. 1511. 2. Глазов В. М. и др. Жидкие полупроводники, М., Наука, 1967.