Устройство для измерения динамической магнитострикции Советский патент 1981 года по МПК G01R33/18 

(54) УСТРС ЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ даНАМИЧЕСКОЙ . : I Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и предназначено для иэ мерения магнитострикции в динамическом режиме.. Известно устройство для измерения ди намической магнитострикции, основанное на емкостном методе измерения, содержащее сердечник из магнитострикиионного материала в виде стержня, намагничивающего катушку, при этом один конец сердечника закреплен неподвижно, а другой упирается в одну из пластин конденсатора, которая свободно перемешается. Конденсатор включают в колебательный контур, с которым индуктивно связан другой контур. Вследствие измерения длинь образца емкость конденсатора, связанного с образцом, изменяется. Динамическая магнитостршщия в данном случае щюпорциональна изменению емкости конденсатораНедостатком этого устройства являет ся наличие механической связи между сер дечником и измерительной цепью, что сни МАГНИТОСТРИКЦИИ жает чувствительность устройства, а также сложность его изготовления, что в значительной мере влияет на производительность измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения динамической магнитострикяии, основанное на индукционном методе измерения магнитострикции. В известном устройстве магнитострикцнонные колебания образца, помещенного . в переменное магнитное поле, вызывают перемещение измерительной обмотки, жестко связанной с образцом, относительно неподвижного радиально намагниченного постоянного мапшта. В измерительной обмотке наводится ЭДС, пропорциональная абсощугному удлинению образца. Колебания образна возбуждаются с помошью магнитопровода с намагничивающей обмоткой, а величина удлинения пределяется по показаниям регистратора, подкшочешюго к измерительной обмотке 2.}. 38 Недостатком известного устройства яв ляется относитепьно невысокая чувствите льность. Цель изобретения -повышение чувствительности. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения динамиче ской магнитострикции, содержащее магнитопровод с намагничивающей обмоткой, держатель, один конец которого закреплен на сердечнике, замыкающем магнитопровод, цилиндрический постоянный магнит и измерительную обмотку, помешенные в ферромагнитный экран, а также регистратор, под1шюченный к измерительной обмот ке, дополнительно введена цилиндрическая пружина, один конец которой закреплен на втором конце держателя, а второй соединен с постоянным магнитом, намагниченным вдоль оси, причем ось измерительной обмотки совмещена с направлением градиента поля постоянного магнита. На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство. Устройство содержит магнитопровод 1 с намагничивающей обмоткой 2 и сердечником 3, замыкающим магнитопровод 1 из магнитострикпионного материала в фор ме стержня, один конец которого неподвижзю закреплен. На свободном конЬе сер дечника 3, при помощи легкого держателя 4 из немагнитного материала одним концом жестко закреплена цилиндрическая пружина 5. На другом конце пружины 5 жестко зафиксирован постоянный магнит 6,имеющий форму короткого цилиндра и.намагниченный вдоль оси. Ось измерительной обмотки 7 совмещена с направлением градиента поля магнита 6, т.е. . ось магнита 6 совпадает с осью обмотки 7,выводы которой подключены к регистратору 8. Пружина 5 и постоянный магнит б заключены в ферромагнитный экран 9. Устройство для измерения динамической магнитостр1жции работает следующим образом. При помощи магнитопровода 1 и нама ничивающей обмотки 2 вызывают появление в сердечнике 3 переменной магнитострикционной силы M.c.(M.c.max-s i2 -t, где F - амплитудное значение магнито стрикционной силы; (JU - круговая частота питающей сети. При этом д;гина сердечника 3 изменяется с удвоешшй частотой питающей сети пружина 5 с постоянным магнитом 6 оверщает гармонические колебательные в|1жения. Амплитуда колебаний магнита может при определенных условиях знаительно превыщать амплитуду магнитотрикционных колебаний сердечника 3. Веичина перемещения постоянного магнита -cjjj относительно неподвижной измериельной обмотки 7 описывается уравнени« - mCP -u;-;Ц) де tn - масса колебательной системы пружина 5 - магнит 6; РО ,- собственная частота колебательной системы ; ии s- 2У - частота питающей сети. Для усиления эффекта используется резонанс между собственной частотой колебательной системы и частотой колебания сердечника 3 ( PQ х- IJL ). В этом случае амплитуда колебаний постоянного магнита 6 резко возрастает. Модуль магнитострикционной силы определяется из следующего выражения М.С.. 1 де АИН относительное изменение длины сердечника 3j Е - модуль Юнга; S - площадь поперечного сечения сердечника 3. Величина ЭДС, наведенная в,измериельной обмотке 7 пропорциональна произоднойe - r-w/a 6 -ЧИСЛО витков измерительной обмотки; -магнитная постоянная; - площадь сечения измерительной обмотк« Ц (y,Vi2.)- напряженность магнитного поля. - Величина ЭДС определяется производной Р , т.е. скоростью изменения напряженности поля Н при смещении ). Чем больше величина смещения о за период колебания, тем больще производная -4х-I следовательно, и ЭДС. Таким образом, регистратор 8 может быть програ- дуирован в единицах коэффициента магнитострикциит( 1 - tA.c.niq% - {Т ЕЗс о Ось измерительной -обмотки 7 совмещена с осью постоянного магнита 6, на