Устройство для измерения магнитнойАНизОТРОпии фЕРРОМАгНиТНыХ МАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к измерениям физических свойст в материалов электромагнитными методами и может быть использовано в машиностроительной и электротехнической про(шшенности. Известно устройство для измерения магнитной анизотропии, содержащее намагничивающую систему в виде, например, подковообразного электромагнита питаемого током промышленной-или зву ковой частоты, и измерительные обмотки с сердечником или без него, расположенные под углом 90 к оси намагничивающего электромагнита или размещенные непосредственно на его полюсах, а также датчики, использующие вращающееся поле. Датчики данного ус тройства устанавливаются на поверхность контролируемого изделия 1. Недостатком известного устройства является малая точность датчика, бол шая чувствительность к изменению зазора, и в связи с этим необходимость подготовки поверхности для проведения измерений. Кроме тогр, оно позволяет в основном только качественно судить о наличии анизотропии. Известно также устройство для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов, содержащее электромагнитный датчик с возбуждаюим электромагнитом, обмотки возруждения которого подключены к и.сточнику питания, и измерительную схему. Устройство измеряет разность магнитных проводимостей поверхностной зоны металла под углом и его показания зависят от степени совершенства ребровой текстуры 2. Недостатком известного устройства является невозможность измерять анизотропию свойств, обусловленную кубическим тнпом кристаллографической текстуры. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве для изме-рения (контроля) магнитной анизотропии (для измерейия анизотропии магнитной восприимчивости) ферромагнитных материалов, содержащем электромагнитный -датчик с возбуждающим электромагнитом, обмотки возбуждения которого подключены к источнику питания, и измерительную схему, датчик выполнен в виде четырехполюсного электромагнита, между полюсами которого размещены перпендикулярно друг другу две пары индикаторных катушек с сердечниками, а обмотки возбуждения подключены к источнику питаниячерез коммутатор, обеспечивающий попарное или последовательное чередование полюсов электромагнита.

На фиг. 1 и 2 изображен датчик устройства.

Датчик состоит из четырехполюсного Лагнита с полюсами 1-4, четырех одинаковых индикаторных катушек 5-8. Полюса 1,2,3,4 возбуждающего электро 1 магнита расположены по вершинам квaд рата. Между полюсами электромагнита установлены две перекрещивающиеся индикаторные катушки с сердечниками или крестообразный сердечник 9 с четырьмя одинаковыми, попарно соединенными индикаторными катушками. Обмотки 10 возбуждения электромагнита соединены с источником питания через коммутатор, который обеспечивает последовательное чередование полюсов 1 - S, 2 - N, 3 - S, 4 - N при измерении анизотропии, обусловленной кубической текстурой и попарное чередование полюсов 1,2- S, 3,4 -N при измерении анизотропии от текстуры ребрового типа.

Устройство работает следующим образом, .

Датчик устанавливается на поверхность маталла. Обмотки возбуждения электромагнита подключаются к источнику переменного тока промышленной или звуковой j4acTOTH. При этом коммутатором устанавливается последова-. тельное или попарное чередование полюсов, соответствующее типу текстуры исследуемого металла. Индикаторные катушки подключаются к измерительному прибору (например к электронному вольтметру), При кубической текстуре подключаются все индикаторные катушки, соединенные последовательно, при ребровой только те, что расположены между разноименными полюсами. При повороте датчика вокруг своей оси снимаются показания измерительного при.бора. По величине максимальных и минимальных отклонений прибора и функций угла поворота датчика судят о величине анизотропии, обусловленной кубической или ребровой текстурой при соответствующем включении катушек датчика.

Различные типы кристаллографических текстур обуславливают различный характер анизотропии магнитных свойств. Известно, что если ., построить угловую зависимость какой-либо характеристики металла, например проницаемости, то в случае ребровой текстурл эта зависимость ,при определенной напряженности магнитного поля представляет собой зллипс, т.е. минимальные и максимальные значения проницаемости чередуются через 90° . В случае кубической тексту1 л .круговая диаграмма проницаемости представляет собой

кривую с чередованием минимумов,и максимумов через 45 . В какой-то момент времени полюса 1,2 - S, 3,4 - N. Большая ось эллипса магнитной проницаемости в направлении полюсов 2,4; малая - 1,3. К измерительному прибору подключены индикаторные катушки 5 и 7, соединенные последовательно, катушки 6 и 8 отключены. В зтом случае ДС индикаторных катушек определяется поверхностной зоной металла между следами намагничивающих полюсов 1,4 и 2,3, т. е. в месте расположения индикаторных катушек 5 и 7. Наибольшее магнитное сопротивление будет вдоль большой, оси эллипса, т.е. на участках между намагничивающим полюсом 1 и полюсом индикаторной катушки 5 и соответственно 3 и 7. Между следами полюсов 5 и 4, 2 и 7 магнитные сопротивления минимальны (малая ось проницаемости эллипса). На индикаторных катушках появляется ЭДС за счет того, что нейтральная ось магнитного поля поворачивается в сторону намагничивающих полюсов 2 и 4. При повороте датчика на 45 ЭДС индикаторных катушек за счет анизотропии равна .нулю, поскольку магнитное сопротивление по отношению к главным осям эллипса одинаково. При повороте датчика на 90 ЭДС снова максимальна, а напряжение меняет знак (меняется фаза напряжения) . При некотором начальном напряжении на индикаторных катушках датчика напряжение меняется при повороте, датчика с чередованием минимумов и максимумов через 90. Круговая функция магнитной проницаемости при кубической текстуре имеет четыре минимума и четыре максимума. Чередование намагничивающих полюсов последовательное. Все индикаторные катушки соединены последовательно, чтобы их напряжение, возникающее от анизотропных свойств металла,складывалось. При повороте датчика на 22,5 ЭДС за счет анизотропных свойств металла равна нулю. При повороте датчика на 45 ЭДС снова максимально но с обратным знаком.

Таким образом, при описанной последовательности включения намагничивающих полюсов индикаторных катушек предлагаемый датчик обеспечивает раздельное определение анизотропии,обусловленной различными типами текстур.

Формула изобретения

Устройств-о для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов, содержащее электромагнитный дат,чик с возбуждающим электромагнитом, обмотки возбуждения которого подключены к источнику питания, и измерительную схему, отлич ающееС я тем, что, с целью расширения фуикционгшьных возможностей, датчик выполнен в виде четырехполюсного электромагнита, между полюсами которого размещены перпендикулярно друг другу две пары индикаторных катушек с сердечникгили, а обмотки возбуждения подключены к источнику питания через коммутатор, обеспечивающий попарное или последовательное чередование полюсов электромагнита. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

356602, кл. G 01 R 33/00, 1972. V

2.Авторское-свидетельство СССР

111331, кл. G 01 L 1/12,1957 Спрототип) .

//////f/Y///A //// ///////

сФиг.16

10