Датчик магнитного поля Советский патент 1980 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к магнитным измерениям, а точнее к устройствам для локального измерения напряжонности маг нитного поля на поверхности фе рромагни ных образцов. Известны устройства для локального измерения напряженности магнитного поля на поверхности ферромагнитных образ цов, в основе работы которых лежит при цип электромагнитной индукции, наприме магнитный потенциалометр, катушка поля l. Недостатком этих измерителей являет ся низкая чувствительность, что не позволяет использовать их для измерения магнитных напряжений на поверхности высококачественных электротехнических сталей (Э3414, Мб и др.), а также практически неконтролируемая ошибка, связанная с неравномерностью намотки измерительных витков. В частности, недостатком при измерении катушкой поля является ее конечная толщина, что noзволяет измаять напряженность магнитного поля только на некотором расстоянии от поверхности обрезал. Следует также отметить ошибку, появляющуюся в результате неперпендикулярного расположения плоскости измерительных витков катушки поля к поверхности образца, что делает иногда невозможным применение плоской тонкой катушки поля при измерении в поперечных полях. Известно также устройство для измерения магнитных полей, содержащее ферромагнитное ярмо, на которое нанесены две обмотки компенсацконная и измерительная 2}. В устройстве для измерения магнитного напряжения компенсация магнитного потока в ферромагнитном ярме гфоизводится синусоидальным током. Поэтому такой метод позволяет измерить только основную г монику натфяженности, что делает невозможным его 1фименение для измерения мощности потерь при несинусоидальных индукциях, для наблюдения временных форм магнитного нбшря жения,. Цель изобретения - повышение.точности измерений. Указанная цель достигается тем, что в датчик магнитного поля, содержащий ферромагнитное ярмо, расположенное с одной стороны поверхности образца, и измерительную обмотку, введена дополнительная измерительная обмотка, при этом каждая измерительная обмотка расположена параллельно поверхности образца в воздушном зазоре между соот ветствуюищм полюсом ферромагнитного ярма и поверхностью образца, а число витков измерительных обмоток, площади этих витков и величины воздушных зазо ров между полюсами ферромагнитного ярма и поверхностью образца находятся в соотношении L 2 где д.-( иЛ2- воздушные зазоры между полюсами ферромагнитного ярма и поверхностью образца, W и число витков измерительных обмоток, S-I и Si - площади витков измерите ных обмоток. На фиг. 1 представлен датчик магни ного поля, общий вид; на фиг, 2 - неоднородное поле в воздушном зазоре, как суперпозиция двух полей. Измерительные обмотки 1 и 2 расположены в воздушных зазорах между полюсами ферромагнитного ярма 3 и по верхностью образца 4. Ферромагнитное ярмо 3 полностью покрывает всю занятую обмотками 1 и 2 площадь. Плоскос обмоток 1 и 2 параллельна плоскости поверхности образца 4. Таким образом датчик магнитного поля позволяет измерить напряжение U между точками листа, лежащими в центре обмоток и --; йег, где Н - напряженность поля - длина контура. На самом деле по закону полного т ка для контура, показанного на фиг.- 1, имеет Ф , Hdt. q.Q iajCSj 7 ведем .напряжения -«а и,--jHd., U2--I Hdt, а,с4 U--jHdt c.4q, Тогда (l) запишем в виде U,4U..U. Измеряемое напряжение U выражается через потокосцепление М и К обмоток 1 и 2 n-VU+lc vv +M 2 . Так как начальная магнитная проницаемость ферромагнитного материала ярма , то всегда можно обеспечить такой режим работы датчика (путем увеличения зазора), при котором (. Тогда U--V, (X,K-,)(4,-,)-(V,-K(%-y,) (2) При Ху|/г1(2.основной вклад вносит первое слагаемое. При точном вьшолнении равенства К сff2 получаем U--V(.). Более точное выполнение равенства If К2 достигается .калибровкой обмоток в однородном магнитном поле, так как это означает равенство 1 - 2 аили корректировкой положения датчика в симметричном магнитном поле, что означает равенство зазора . , измерения суммы v| + у достаточно соединить обмотки последовательно и оценивать суммарный электрический сигнал. Датчик может быть протарирован по напряжению специально намотанной на ферромагнитное ярмо тарировочной обмоткой с изБест11ым числом витков (на чертеже не показано). Для определения числа К пропустим ток -по тарировочной обмотке. В этом случае U--1(V tMaVU,,