Устройство для измерения напряженностиМАгНиТНОгО пОля Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

1

Изобретение относится к магнитопорошковой дефектоскопии, а также может быть использовано в других областях техники для измерения напряженности магнитных полей, в соленоидах, электромагнитах, полей вокруг проводников с токами и т.д.

Известно устройство для измерения магнитных полей, содержащее магнитопровод, стрелку, рамку с током, принцип работы ко: торого основан на взаимодействии поля в зазоре магнитопровода, намагничиваемого измеряемым полем, и поля подвижного элемента 1

Недостаток известного устройства - низкая точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее корпус, магнитную стрелку, установленную в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, пружину, связанную с магнитной стрелкой, и измерительную шкалу 2.

Однако это устройство характеризуется низкой точностью измерения и, кроме того, нелинейностью шкалы, максимальное значение напряженности измеряемого поля не может превышать коэрцитивную силу материала стрелки. Устройство может быть использовано для. измерения только напряженности постоянных полей.

Цель изобретения - повышение точности измерения..

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения напряженности магнитного поля, содержащем корпус, магнитную стрелку, установленную в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, пружину, связанную с магнитной стрелкой, и измерительную шкалу, измерительная шкала установлена с возможностью вращения вокруг оси магнитной стрелки и соединена с пружиной.

На чертеже изображена конструкция предлагаемого устройства для измерения напряженности магнитного поля и схема сил, действующих на магнитную стрелку.

Устройство содержит магнитную стрелку 1 из магнитомягкого материала, надетую на ось 2 и закрепленную на ней неподвижно, ось 2 установлена на опоре 3 в корпусе 4 устройства, измерительную шкалу 5, выполненную в виде круга, которая может врашаться в корпусе 4 устройства, причем ось ее вращения совпадает с осью вращения магнитной стрелки 1 пружину 6, один

конец которой присоединен к оси 2, а второй через поводок 7 - к измерительной шкале 5, ведомую стрелку 8, укрепленную соосно с магнитной стрелкой 1.

Устройство работает следующим образом.

Устройство располагают в магнитном поле так, чтобы .магнитная стрелка 1 была направлена по вектору Н и стояла на нулевом делении измерительной шкалы 5, которую по стрелке 10, увеличивая момент пружины и удаляя нулевое деление шкалы от конца магнитной стрелки, при этом магнитная стрелка 1 поворачивается, образуя угол.. Вместе с магнитной стрелкой по измерительной шкале 5 перемешается ведомая стрелка 8, свободно сидящая на одной оси с магнитной стрелкой. При достижении угла С несколько большего 45°, магнитный момент уменьшается причем , где Mj момент пружины. Под действием отрицательного приращения момента - ДМ -Мда,. магнитная стрелка 1 резко возвращается к нулевому делению измерительной шкалы 5 (магнитн- я стрелка догонит нулевое деление шкалы). Ведомая стрелка В указывает напряженность измеряемого поля (максимальное перемещение ма1нитной стрелки по измерительной шкале). Скачкообразное возвращение магнитной стрелки 1 к нулевому положению всегда происходит при «. 45° независимо от напряженности изме,ряемого поля. Угол же поворота измерительной шкалы 5 относительно магнитной стрелки 1 зависит только от напряженности измеряемого поля.Это объясняется следуюц1,им,

Магнитная стрелка 1 пружиной 6 в отсутствии поля удерживается на нулевом делении шкалы. При включении поля, например, между полюсами N и S электромагнита, магнитная стрелка стремится установиться вдоль магнитных силовых линий поля (по вектору И под действием магнитного момента Мяаоц создаваемого силами F, действующими на плечо ав.

I Fae F.2t.sinJ,, 0)

М

наг.

длина магнитной стрелки;

угол между продольной осью магнитной стрелки, и вектором Н.

Силы F, действующие на магнитную стрелку, являются переменными величинами зависящими от угла «t.

C2)

F mHcos X f

где ш - магнитные заряды магнитной стрелки;

Н - напряженность магнитного поля.

Магнитный момент с учетом формул 1 и 2 имеет вид

2Psin« -mH cos «t fmH sin2c, (3)

М,

rMfN

Из формулы 3 видно, что магнитный момент пропорционален Н (ш и t- величины постоянные; ш const, так как магнитомягкий материал магнитной стрелки уже при небольщих Н входит в состояние магнитного насыщения) и имеет максимальное значение при аС 45°, а sin2 Х 1.

Так как магнитный момент является 4etной функцией-напряженности поля, то предлагаемое устройство может быть использовано также для измерения напряженности переменных полей.

Применение предлагаемого устройства дает возможность повысить качество магнитопорошкового контроля, исключить случаи пропуска в эксплуатацию дефектных деталей машин ответственного назначения (летательные аппараты, энергетические машины и т.д.).

Формула изобретения

Устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее корпус, маг нитную стрелку, установленную в корпусе с возможностью вращения вокруг своей оси, пружину, связанную с магнитной стрелкой, и измерительную шкалу, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, измерительная шкала установлена с возвращения вокруг оси магнитной стрелки и соединена с пружиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. «Авиация и космонавтика, 1964, № 9, с. 76.

2. Элементарный курс физики. Под ред. Г. С. Ландсберга, т. II, М., «Наука, 1973. . 313.