Устройство для контроля свойств ферромагнитных пленок на немагнитной металлической поверхности Советский патент 1981 года по МПК G01R33/05 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНОК НА НЕМАГНИТНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и предназначено для контроля магнитных свойств пл нок, нанесенных на немагнитную метал лическую поверхность. Известны устройства, позволяющие контролировать магнитные свойства материала без нанесения обмотки на о разец для измерения магнитного потока и которые содержат два V-образных магнитопровода, намагничивающую обмо ку , последовательно и встречно включенные измерительнуюи компенсационную катушки, расположенные в зазорах между полюсами магнитопроводов .ЬЗ. Однако устройство не обладает высокой чувствительностью, так как невозможно добиться полной компенсации напряжений измерительной и компенсационной обмоток из-за несовпадения амплитуд и фаз гармонических составляющих напряжений. Кроме того, при расположении измерительной и компенсационной катушек в зазорах магнитопровода возникает погрешность в опре делении значений индукции из-за непо ного охвата катушками неравномерно распределенного потока. Наиболее близким к изобретению по технической сущр1ости является устройство, которое содержит два жестко связанных между собой и противоположно ориентированных магнитопровода, на которых нанесена намагничивающая обмотка, соединенная с источником переменного тока. В зазорах магнитопроводов установлены полупроводниковые потокочувствительные элементы, выходы которых подключены к сравнивающему устройству, соединенному с выходным прибором. Полупроводниковые потокочувствительные элементы через .о.граничительные резисторы соединены с источником постоянного тока TzJ . Однако устройство характеризуется компенсацией напряжения высших гармоник, что искажает -выходной сигнал и снижает чувствительность. Недостаточная компенсация обусловлена неидентичностью магнитныхсвойств магнитопроводов и их геометрических размеров, а при- контроле ;;войств пленок на немагнитной проводящей поверхности также искажением поля в межполюсном пространстве магнитопровода со стороны образца, обусловленнЕлм Вихревыми токами. К недостаткам можно отнести и большую погрешность в определении индукции в образце, если ширина образца превышает ширину полюсов магнитопровода, обусловленную неравномерным растеканием магнитного потока в образце. Цель изобретения - повышение чув ствительности и точности контроля ма нитной индукции. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее симметричный магнитопровод с противополож р ориентированными зазорами и намаг ничивающей обмоткой, соединенной с .генератором переменного напряжения, последовательно и встречно включенные измерительную и компенсационную обмотки, введены источник гармонических составляющих напряжения перемагничивания, соединенный входом с генератором переменного напряжения, блок регулировки а1Мплитуд и фаз и блок компенсации, сигнальный вход которого соединен с измерительной обмоткой, а другие входы соединены с выходами блока регулировки амплитуд и фаз, входы последнего подключены к выходам источника гармоничес ких составляющих, при этом измерительная и компенсационная обмотки размещены на средней части полюсов магнитопровода, со стороны компенсационной обмотки которого размещен элемент начальной балансировки. На фиг . 1 изображена функциональная схема устройства) на фиг.2 - измерительный преобразователь, вид сбо ку. Устройство для контроля свойств ферромагнитных пленок на немагнитной металлической поверхности содержит симметричный магнитопровод 1 с противоположно ориентированными зазора ми и намагничивающей обмоткой 2, из мерительную обмотку 3, компенсадион ную обмотку 4, генератор переменного напряжения 5, источник гармоничес ких составляющих напряжения перемаг ничивания б, блок 7 регулировки амплитуд и фаз, блок компенсации 8, элемент начальной балансировки 9 и образец 10. Выход блока компенсации 8 является выходом устройства п индукции. Работает устройство следующим образом. При перемагничивании магнитопрово, полем переменного ток,, в обjMOTKS 2, в измерительной оомотке 3 и компенсационной обмотке 4 наводят ся при отсутствии образца примерно одинаковые напряжения, так как магнитопровод выполнен симметричным, и на входе блока компенсации 8 присутствует небольшое напряжение разбаланса. При установке измерительно го преобразователя на немагнитную металлическую поверхность без ферромагнитной пленки на входе блока компенсации 8 напряжение разбаланса значительно увеличивает ;я, что о5ус ловлено действием вихревых токов. Элементом начальной балансировки 9, представляющим собой пластину из немагнитного металла с механизмом перемещения, добиваются минимального сигнала на входе блока компенсации 8. Окончательная балансировка достигается регулировкой блока 7. При установке преобразователя на металлическую поверхность, покрытую ферромагнитной пленкой, напряжение на выходе блока компенсации 8 пропорционально производной магнитного потока в пленке при условии, что параметры металлической поверхности с ферромагнитной пленкой одинаковы с поверхностью, применяемой при балансировке. Измерительная 3 и компенсационная 4 обмотки выполнены на средней части полюсов магнитопровода, в то время как намагничивающая обмотка 2 охватывает полное сечение магнитопровода, при этом обмотки 3 и 4 охватывают части потоком в зоне их равномерного распределения. Зная ширину средней части полюсов магнитопровода и толщину пленки можно определять индукцию по формуле где Ф - поток в пленке, расчитываемый по напряжению на выходе блока компенсации , S - сечение ферромагнитной пленки в контролируемой области. Таким образом, определение индукции в устройстве производится с меньшей погрешностью. Применение источника гармонических составляющих, входным сигналом которого является напряжение перемагничивания, блока регулировки амплитуд и фаз и блока компенсации совместно с элементом начальной балансировки позволяет уменьшить уровень нескомпе; сированного сигнала. В результате этого увеличивается чувствительность устройства к изменению магнитного потока в пленке, а также уменьшается искажение выходного сигнала гармоническими составляющими, обусловленными нелинейными свойствами магнитопровода. Применение элемента начальной балансировки симметрирует условия перемагничивания верхней и нижней частей магнитопровода, что позволяет уменьшить уровень нескомпенсированного сигнала и снизить требования к стабильности источника гармонических составляющих и к точности настройки блока регулировки амплитуд и фаз. Формула изобретения Устройство для контроля свойств ферромагнитных пленок на / емаг-пятио;

металлической поверхности, содержащее симметричный магнитопровод с противоположно ориентированными зазорами и намагничивающей обмоткой, соединенной .6 генератором переменного напряжения, последовательно и встречно включенные измерительную и компенсационную обмотки, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности контроля магнитной индукции, в ; него введены источник гармонических составляющих напряжения перемагничивания, соединенный входом с генератором переменного напряжения, блок регулировки амплитуд и фаз и блок компенсации, сигнальный вход которого соединен с измерительной обмоткой, а другие входы соединены с выходами блока регулировки амплитуд и фаз, входы последнего подключены к выходам источника гармонических составляющих, при этом измерительная и компенсационная обмотки размещены на средней части полюсов магнитопровода,со стороны компенсационной обмотки которого размещен элемент начальной балансировки.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3940688, кл. G,01 R 33/12, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР 5 № 5525.77, кл. в 01R 33/06, 1975.

Фиг.1

Фиг. 2