Магнитоконтактный первичный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G01R33/00 

Намагничивающие секции 2 и 3 включены таким образом,что вектора напря женнрсти магнитного поля. 9 и 10 направлены согласно. Вектор напряженнос ти 11 секции 4 намагничивающей обмот ки направлен встречно векторам 9 и 10. Вместе с секциями 2 и 3 намагничивающей обмотки наматываются измерительные обмотки 5 и 6. Включены он последовательно и магнитные .потоки в 1них складываются.. То же самое относится и к дополнительным измерительным обмоткам: 7 и 8. Изменения магнитных параметров ста ли при усталостном испытании наиболее заметны при и-змерении на частных циклах петель гистерезиса в малых и сред них полях. Как известно, фиксировать частный цикл перемагничивания можно либо ПО максимальной величине намагничивающего поля, либо по максимальной величине индукции или Намагниченности , Предлагаемый первичный преобразователь позволяет определять при помощи измерительных обмоток 5 и б интегральную величину намагниченности на частном цикле перемагничивания в исследуемом материале, представляющего собой по форме ферромагнитное по InyripocT paHcTBb при изйёняюЩёМся э азЪре. Последнее з амечание существенно, так как в процессе испытания конструкционных сталей, поверхность послед них может деформироваться. Дополнительные измерительные обмотки 7 и 8 служатдля определения момента раз- йатнй ейиого состояния исследуемого материала 12. При приближении первичного преобразователя к исследуемому материалу 12 (ферромагнитному телу), в результате их взаимодействия, длины крайних и средних частей магнитопровода, намагниченные в пративоположнй с направлениях, перераспределяют ся таким образом, что поток пропорцио нален магнитодвижущей силе, наведенной в исследуемом материале 12. Это можно ПОЯСНИТЬ на примере работы пер вичного преобра:зователя, выполненного в виде ферромагнитного стержня 13 .уйя встречи о включeннfcгrviи намагни чивающими обмотками (фиг. 4). При расположении секций2, 3, 4 намагничивающих обмоток симметрично и при подключении их к источнику тока (на чертеже не показан) векторы намагни чёННости отдельных доменов суммируются и в р езультате в ферромагнитном стержне 13 появляется результирующая намагниченность и результирующее маг нитное давление.Расположение нейтральной зоны с нулевой намагниченнос тью в осевом направлении между двумя областями с результирующей намагниченностью определяется минимумом пол ной свободной энергии намагнйЧённо.тоисследуемого материала 12. Так как стержень 13 имеет простую конфигурацию, уравнение (1) можно заменить равенством магнитных сил (J;B gradp, где р - магнитное давление; j - плотность молекулярных токов; . В - индукция;. j;В - градиент магнитного давления. Считаем стержень 13 однородным в магнитном отношении, и вариационная задача по определению минимума полной свободной энергии примет вид: R-..M (2) ; - ±L. ; . , S..i .м-| в дальнейшем принимаем токи 0 и Jj. равными 3: : 3,3,,. л. П(е-х) ; 8у,2 П-Х, где-П - периметр стержня; х - длина однородно намагниченного стержня. Перепишем уравнение (2) 3/ Ф1 За п(е-) s;, пх в;., Фх) Ф 2. Ф; ov о V с «1 И2 И Создадим каким-либо образом (например, путем поднесения к одному из концов исследуемого материала 12) в стержне. 13 дополнительный магнитный поток Ф(. Воспользовавшись принципом наложения для магнитной цепи, напишем 3(Ф-Ф|) :1() ф1-ф ф-ф ). П(г-Х)5„ Пх :,„ X Тт.е.смещение нейтральной зоны обусловлено дополнительным потоком Фп,. В свою очередь, величина Фо, пропорциональна магнитодвижущей силе (МДС), наведенной в исследуемом материале 12; и таким образом при намагниченности исследуемого материала 12, равной нулю, дополнительный поток также будет равен нулю. С помощью измерительных обмоток 5 и 6 определяется интервальная величи- . на намагниченности. Чтобы показать это, воспользуемся теоремой о циркуляции вектора Н и запишем общепринятую форму уравнения для тора с зазором. В зазор поместим исследуемый, материал. ,e,- HB{rfv,n-rf), Где С - длина сердечника первичного .преобразователя (на чертежах не показана); Jy, - расстояние между электромагнитами первичного пре. образователя, т.е. длина У зазора (фиг. 2); - длина магнитной силовой линии , проходящей по исследуемому образцу; е -- е (Гии . Перепишем формулу :1--н,ь(Нв-н,)(1;„.(He-Hair. где Hg-H, ,j. М, - намагниченности, 13 Н,,б„„-АЛ Г Зо-лЗ, Зо--и,е4лл(. Здесь uCt (фиг. 4) величина, равна МДС и пропорциональная интегральной величине намагниченности М. Таким Образом, первичный преобразователь .позволяет благодаря вышеописанному соединению секции намагничнваиндей об Моткй и особому расположению двух до полнительных измерительных обмоток однозначно определить на частном цик ле перемагничивания МДС исследуемого материала, пропорциональную намагниченности, а также момент размагничен ного состояния исследуемого материал Порядок работы преобразователемследующий. Снимается с. первичного преобразователя градуировочная кривая 14. Затем первичный преобразователь устанавливается на исследуемый материал; 12. Выставляется ток 0 . Определяется знз1чение потока по измерительным обмоткам 5 и б. Определяется по градуировочной кривой 14 значение тока 0° при измеренном значении потока Ф. Определяется значение ЛО 0 -3 Затем образец размагничивается, полу чаем значение тока Jp-i . Момент раз|магниченного состояния исследуемого материала 12 определяем по дополнительной измерительной обмотке 7 и 8. ,При другом зазоре мы получим новое значение тока Зу,, при той же самой. разнице дЭ. При размагничивании получим новое значение тока Оса Величины D JCV Jc И Л , будут связаны соотношением: У° аЯ где 3 н 3 - собственная |коэрци- тивная сила магнитопровода первичного преобразователя, умноженная, на длину 1магнитопровода пер{вичного преобразователя. Применение предложенного первичного преобразователя позволит за счет повышения достоверности измерения изменения структурь ферромагнитных материалов при усталостном разрушении по их магнитным свойствам определить долговечность деталей, раб6таю1цих при больших циклических нагрузках и тем самым избежать их поломок в процессе эксплуатации. Формула изобретения Магнитоконтактный- первичный преобразователь, содержащий магнитопровод, намагничивающую и измерительную обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля,. в него дополнительно введены две измерительные обмотки, а намагничивающая обмотка выполнена в виде трех секций, включенных последовательно, при этом каждая из дополнительно введенных измерительных обмоток расположена между средней и крайней секциями .намагничивающей обмотки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 333500, кл. G 01 R 33/02, 1972.

К И

n