Устройство для измерения индукции и напряженности магнитного поля Советский патент 1980 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для испытания ферромагнитнЕлх- изделий, преимущественно имеющих форму ПОЛЫХ цилиндрических стержней.

Известные устройства для измерения индукции и напряженности магнитного поля, содержащие датчики индукции и напряженности магнитного поля, интегрирующие усилители и регистрирующий прибор, не обеспечивают высокой оперативности измерений,т.е. быстродействия l .

Известно также устройство, содержащее датчик индукции с компенсирующими обмотками с одинаковым числом витков, замкнутыми на переменный ре.зистор, вывод которого соединен с кондом основной обмотки датчика индукции, а подвижный ВЫВОД-подключен к входу интегрирующего усилителя,причем секции компенсирующих обмоток датчика индукции расположены коаксиал4 но снаружи образца между основными обмотками датчиков 2 .

Недостатком устройства является то, что при компенсации потока индукции между основной обмоткой датчика и наружной, поверхностью образца (паразитного потока) напряжение датчика пропорционально произведению индукции в образце на его поперечное сечение. Это вызывает необходимость произведения расчета для определения индукции в образце, что снижает оперативность измерений.

С целью повышения быстродействия устройство для измерения индукции

10 и напряженности магнитного поля,содержащее датчик напряженности магнитного поля, датчик индукции, включающий измерительную и компенсационную обмотки, два интегрирующих усилите15ля, выходы которых подключены к входам регистрирукзцего блока, а вход первого интегрирующего усилителя соединен с датчиком напряженности магнитного поля, и переменный резистор,

20 снабжено суммирующим операционным усилителем, выход которого подключен к входу второго интегрируюцего усилителя и к выводу переменного резистора, другой вывод которого соединен

25 с концом компенсационной обмотки, а подвижный вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, к неинвертируютему входу которого подключена измерительная обмотка датчика индукции, при этом параметры датчика индукции выбраны из соотношенияi к К где S.J, S., - соответственно площадь поперечного сечения измерительной обмотки датчика индукции и коль ца, образованного секциями компенсационной обмотки; W - число витков измеритель ной и компенсационной обмоток датчика индукции. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг . 2 - расположение обмоток датчика индукции и трубчатого образца ферромагнитного материала. Устройство для измерения индукции и напряженности магнитного поля при испытании ферромагнитных материалов содержит измерительную обмотку 1 для измерения индукции, компенсирующую обмотку, состоящую из двух секций 2 и 3 с равным числом витков,две секции 4,5 обмотки для измерения напряженности магнитного поля датчика напряженности, переменный резистор 6, суммирующий операционный ycf-iлитель 7, интегрирующие усилители 8, 9 и регистрирующий блок (двухкоординатный самописец) 10. Секции 2 и 3 компенсирующей обмотки соединены последовательно-встречно и подключены к одному из выводов переменного резистора 6, другой вывод которого подключен к выходу операционного уси лителя 7, подвижный вывод - к инвертирующему входу операционного усилителя 7. Измерительная обмотка 1 датчика подсоединена к неинвертирующему входу операционного усилителя 7, выход которого через интегрирующий уси . литель 8 подключен к одному из входов регистрирующегоблока 10,другой вход которого подключен к выходу интегрирующего усилителя 9. К входу интегрирующего усилителя 9 подключены последовательно-встречно включен ные секции 4, 5 обмотки для измерения напряженности магнитного поля. Работает устройство следующим об разом. Испытуемый образец 11 ферромагнитного материала помещают в датчик индукции (фиг. 2). При изменении ма нитного потока индукции в испытуемо образце в обмотках датчика индуциру ется ЭДС пропорциональная скорости изменения магнитного потока. Измене ние магнитного потока через образец ферромагнетика обеспечивается намаг ничивающим устройством. В соответст вии со схемой включения обмоток дат ина индукции, напряжение и на выхое операционного усилителя 7 R R, 6R-R, де fn ЭДС, наводимая в измерительной обмотке датчика индукции V - ЭДС, наводимая в компенсирующей обмотке; R - -полное сопротивление переменного резистора; Rj|- часть сопротивления переменного резистора. Формула (1) справедлива в случае , здесь Го сопротивление компенсирующёй обмотки. Практически это условие всегда выполняется или легко выполнимо.Так как напряженность поля в полой части образца незначительно отличается от напряженности между измерительной обмоткой датчика и наружной поверхностью образца, а величина второй напряженности равна напряженности поля между секциями компенсирующей обмотки, то при выполнении соотноше,- п - - °,1.о g в НИИ WK где W.Wj - число витков измерительной и компенсационной обмотки , 5, S, S - соответственно площадь поперечного сечения измерительной обмотки датчика индукции, площадь поперечного сечения образца и кольца,образованного секциями компенсационной обмотки. Напряжение U пропорционально будет только скорости изменения индукции в образце, т.е. U2Se. Таким образом, зная сечение образца-, определяют число оборотов подвижного вывода переменного резистора, при котором обеспечивается пропорциональность напряжения, поступающего на интегрирующий усилитель только скорости изменения индукции в образце. Устройство позволит .повысить быстродействие процесса измерений, потому что сигнал на выходе интегрирующего усилителя будет пропорционален индукции в образце, а не произведению индукции на сечение образца и, следовательно, дает необходимость проведения расчетных операций, требующих дополнительных затрат времени. Формула изобретения Устройство для измерения индукции и напряженности магнитного поля, содержащее датчик напряженности магнитного поля и датчик индукции, включающий измерительную и компенсационную обмотки, два интегрирующих усилителя, выходы которых подключены к входам регистрирующего блока, а вход TiepBoro интегрирующего усилителя сое динен с датчиком напряженности магнитного поля, и переменный резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия,оно снабжено суммирующим операционным усилителемf выход которого подключен к входу второго интегрирующего усилителя и к выводу переменного резистора, другой вывод которого соединен с концом компенсационной обмотки, а подвижный вывод подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, к неинвертирующему входу которого подключена измерительная обмотка датчика индукции, при этом параметры датчика индукции выбраны из соотуюшения3 2 -li Sj. - соответственно площащь поперечного сечения измерительной обмотки датчика индукции и кольца, образованного секциями компенсационной обмотки Wj, - число витков измерительной и компенсационной обмоток датчика индукции. Источники информации, тые во внимание при экспертизе Авторское свидетельство СССР 015, кл. G 01 R 33/12, 1968. Авторское свидетельство СССР 933, кл. G 01 R 33/12, 1970.

/ 7/////,/.

Ш

Ж

ЧЧЧЧЧЧЧХУ: