Способ измерения релаксационной коэрцитивной силы ферромагнитных образцов Советский патент 1980 года по МПК G01R33/12 

1

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в неразрушаюцем контроле качества ферромагнитных материалов.

Известен способ измерения релак- 5 сационной коэрцитивной силы, основанны{} на использовании эффекта Баркгаузена и.ферромагнитных материалов. В известном способе оперируют числом скачков Баркгаузена г которые подсчиты--10 вают при перемагничивании ферромагнитного образца по восходящей и нисходящей ветвям петли гистерезиса 1.

Способ имеет мгшую точность, так как во-первых, измерение проводится 5 за один цикл перемагничивания,а число скачков Баркгаузена на нисходящей и восходящей ветвях петли гистерезиса имеет определенный разброс,и,во-вторых, скачки Баркгаузена накладываются 20 .друг на друга с большой интенсивностью их возникновения.

Известен другой способ измерения релаксационной коэрцитивной силы, в котором ферромагнитный образец пе- 25 рёмагничивают по предельной петле гистерезиса в режиме, при котором интенсивность скачков Баркгаузена посто янна во. времени, измеряют время полного перемагнич шания на восходящей 30

.ветви петли гистерезиса,уменьшают Ма,пряженность поля в течение времени, равного половине петли полного перемагничивания, и измеряют ток в намагничиваквдей цепи, по которому судят о коэрцитивной силе Реманенца 2.

Недостатки способа - наличие погрешности измерения, вызванной неповторяемостью эффекта Баркгаузена на нисходящей и восходящей ветвях петли гистерезиса так как измерение проводится за один цикл измерения перемагннчивающего поля, значительное вре« мя измерения, вызванное необходимостью соблюдения сложного режима перемагничивания, при котором интенсивность скачков Баркгаузенапостоянна во времени.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

Цель достигается тем, что в способе измерения релаксационной коэр цитивиой силы ферромагнитных образцов, основанном на использовании эффекта Б.аркгаузена и включающем перемагничивание образца по предельной петле гистерезиса и регистрацию импульсов ЭДС от скачков Баркгаузена, перемагничивание образца производят циклически линейно изменяющимся маг нитным полем, определяют среднее .значение импульсов ЭДС от скачков Баркгаузена за период перемагничивани и в каждом цикле перемагничивания по одной из ветвей петли гистерезиса в-интервале магнитных полей от максимального значения до значения магнитнего поля, при котором среднее значение импульсов ЭДС от скачков Баркгауёена уменьшится в четыре раза и по величине которого определяют релаксационную коэрцитивную силу. Кроме ТОГО, перемагничивание образ ца производят магнитным полем, амплит да которого удовлетворяет условию Н ,5-2 Hj, где Hjj- величина магнитного поля,при котором заканчиваются скач;ки Баркгаузена, а скорость перемаг ничивания образца удовлетворяет уеловию г 20-40дН/ гдедН интервал маг итных полей,в котором существуют скачки Баркгаузена. На фиг.1 изобрахсен пример устройст ва, реализующий предлагаемый способ; на фиг.2 - зависимость результатов измерения от амплитуды перемагничиваю щего поля; на фиг.З зависимость результатов измерения от скорости аеремагничивания; на фнг.4 иллюстрируется способ измерения релаксацион-; ной силы; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Испытуемый образец перемагничивают по петле гистерезиса (см. фиг.4а) магнитным полем (см. фиг,46). В инте вале полей от Н до К и от Н до Ht возникают скачки Баркгаузена (см. . фиг.4в интервал существования импуль сов ЭДС от t до t j( и от t. jgto t.) . С постоянной времени; Н-измеряют среднее значение импульсов эДО от скачков Баркгаузена e(t)dt (на фиг.4в обозначено цифрой 1). Далее выделяют импульсы, ЭДС в интерва., ле полей.отНто ;,до изменяя н, добиваются того,чтобы U з (t):dt и /4 (на фиг, 4 в и обозначена цифроЬ-2), Величина Н равна релаксационной коэрцитивной силе. Ё предложенном способе устанавливают определенное соотношение между амплитудой перемагничивающего по- ля Н и величиной 1оля при котором заканчиваются скачки Баркгаузена Н.. I&K как при Hj Hjj T04HocTb измерения релаксгщиоиной коэрцитивной силы предельного цикла.не увели-г чйвается, а лишь возрастают энергог затраты на перемагничивание и время измерения, т.о установлено cooTHomejiH ,5-2 Н.;. Показания результатов по предложенному способу (см.фиг.2)(кри вая 1 в отн.ед.)и время измерений . ( 2 в с) зависят от амплитуды п ремагничивающего поля(сталь ЗОХГСА). -Hg - релаксационная коэрцитивная сил Н ( релаксационная коэрцитивная сила как функция Н. Скорость перемэгничивания испытуемого образца выбир4ют численно равной 20-40 значениям интервала полей существования скачков Баркгаузена, т.е выполняют соотношение dH/clt 20-40 (). Это позволяет при сохранении точности сократить время измерения. Показания результатов измерения по способу (см.фиг.3)(кривая 1 в отн.ед). и время измерения (кривая 2 в с) зависят от скорости перемагничивающего (сталь ЗОХГСА при ,5 н) . Погрешность измерения при dH/dt 40 (Нл-Н) обусловлена наличием помехи, наведенной полем перемагничивания и возникающей на этапе регистрации скачков Баркгаузена. Устройство, реализующее предлагаемый способ, состоит из генератора 1 импульсов тока треугольной формы, перемагничивающей обмотки 2 с резистором 3, измерительной обмотки 4, измерителя 5 среднего значения импуль сов ЭДС от скачков Баркгаузена, дифференциатора б, порогового блока 7, ключа 8, схемы 9 совпадения, управляем го аналогового ключа 10, измерителя 11 постоянного напряжения. Устройство работает следующим образом. При циклическом перемагничивании испытуемого образца в измерительной обмотке 4 индуцируются импульсы ЭДС от скачков Еаркгаузена, которые через ключ 8 поступают на измеритель 5 среднего значения, где формируется и,Размыкая ключ 8, импульсы ЭДС поступают на измеритель 5 среднего значения через аналоговый управляемый ключ 10, функционирование которого поясняется временной диаграммой. Падение напряжения S на резистор 3 (см. фиг.5а) пропорционально току, протекающему в перемагничивающёК обмотке, следовательно, и магнитному полю, воздействующему на образец. Падение напряжения Е подается на дифференциатор 6, прямоугольные импульсы которого (см. фиг.56) поступают на один вход схемы 9 совпадения. Падениенапряжения З подается также на пороговый блок 7, порог срабатывания которого задается напряжением В (см. фиг.За). Выход порогового блока 7 (см.фиг.5в) соединен со вторым входом схемы 9 совпадения. Срабатывание аналогового ключа 10 происходит при совпадении напряжений на выходах дифференциатора б и порогового блока 7 (см. фиг.Зг) . Выбором Eat. добиваются такого значения U, что . Измеряя Ед измерителем 11, определяют релаксационную коэрцитивную силу. Скорость измерения и амплитуда перемагничивающего поля определ ется . характером ферромагнитного материала, из которого изготовлены образцы, и их формой, так как размагничивающий фактор деформирует петлю гистерезиса. Режим перемагничивания устанавливают имперически для группы образцов и ко ретных задач, например, контроль .термообработки штоков из конструкцио ной стали или прутков из инструмента ной стали, или контроль магнитных свойств листов электротехнической стали. Формула изобретения 1. Способ измерения релаксационной коэрцитивной силы ферромагнитных образцов, основанный на использовании эффекта Баркгаузена и включающий перемагничивание образца по предельной петле гистерезиса и регистрацию импульсов ЭДС от скачков Баркгаузена, отличающий с. я тем, что, с целью повьаиения точности и быстродействия, перемагничивание образца производят циклически линейно изменяющимся магнитным полем,опре деляют среднее значение импульсов ЭД от скачков Баркгаузена за период пер магничивания и в каждом цикле перемагничивания по одной из ветвей петли гистерезиса в интервале магнит ного ПОЛЯ, от максимального значения до значения магнитного поля, при котором среднее значение импульсов ЭДС от скачков Баркгаузена уменьшится в четыре раза и по величине которого определяют релаксационную коэрцитивную силу, 2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что перемагничивание образца производят магнитным полем, амплитуда которого удовлетворяет условию Н 1,5-2 Н.где И - величина магнитного поля, при котором заканчиваются скачки Баркгаузена. 3.Способ по п.1, отличающий с я тем, что перемагничивание образцов производят со скоростью, удов летворяющей условию (й го-4одн , гдеаН -интервал магнитных полей в котором существуют скачки Баркгаузена. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Хазанкин Б,В. Исследование связи эффекта Баркгаузена с параметрами петли гистерезиса. Канд. дисс. (Калининский гос. ун-т), 1969. 2.Авторское свидетельство СССР 542155, кл. G 01 R 33/12, 01.04.75.

4

1.5

f.o

0,S

If.

fft

..,,, . . ff.,

.,.....

: .,,,,..---Л - :

, .,.. ,: .« (6Д :

И

К

UrnVep

v;,

L

//t,i3

6

t, ti