Устройство для измерения характеристик магнитных материалов Советский патент 1981 года по МПК G01R33/12 

I

Изобретение относится к измерительной технике и мбжет быть использовано при.разработке аппаратуры для измерения магнитных характеристик слабомагнитных материалов в частности для измерения магнитной проницаемости магнитоэлектрических изделий стержневого типа в полях промышлеиной частоты.

Известны устройства для измерения магнитных характеристик материалов. Принцип действия этих устройств основан на намагничивании образцов с помощью намагничиваилцей обмотки, в которой устанавливают необходимый намагничивающий ток, соответствующий выбранному значению напряженности поля И и фиксировании ЭДС, которая наводится в измерительной обмотке с последующей обработкой результатов измерения Ll.

В таком устройстве регистрирующий прибор фиксирует сигналы, пропорциональные измеряемым характеристикам.

что требует либо дополнительной математической обработки результатов наблюдений, либо расширения функциональных возможностей канала измерения..

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения динамической кривой намагничивания индукционным

to . методом. Данное устройство, содержащее регулировочное устройство намагничивающего тока, намагничивающую обмотку, измерительные обмотки напряженности поля и индукции в образtS це, переключатель измеряемых характеристик, индикатор средних значений ЭДС, и может быть использовано для определения кривой намагничивания в динамическом режиме и, в частности,

20 для определения магнитной проницаемости стержневых образцов путем проведения операции деления значения маг нитной индукции на значение напряженности при определенном тОке намагничивания 21.

В технике при проведении контроле часто важнее знать не магнитную проницаемость образца в определенном магнитном поле, а разность проницамости испытуемого образца и проницаемости какого-то эталонного образца. Определение этой разности с помощью указанного устройства возможно последовательным проведением измерения магнитной проницаемости испытуемого и эталонного образца с последующим отысканием разности результатов измерений. При этом в случае необходимости (например, при приемо-сдаточном контроле, при контроле на соответствие ТУ и т.д.) важно иметь наглядную информацию об абсолютном значении контролируемой величины при вполне определенных полях намагничивания. Проводить одновременно указанные измерения с помощью, данного устройства невоз{ ожно без дополнительных затрат времени на измерения и вычисления.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения характеристик магнитных материалов, содержащем блок регулирования намагничивающего тока, соединенный с намагничивающей обмоткой, измерительную обмотку напряженности поля и индукции в образце, соединенную через переключатель с индикатором средних значений ЭДС, в блок регулирования намагничиванйцего тока введен переключатель значений напряженности кратных между собой десяти синхронно связанный с переключателе индикатора, при этом измерительная обмотка ивдукции выполнена из четырех секций, две измерительные секци из которых намотаны соответственно на испытуемый и эталонный образцы и попарно встречно соединены с соо.т ветствующими двумя компенсационными сек1щями, параметры которых связаны между собой следующими соотношениям

5Л-%5 Л.

л.- и н шЬго W

/..

где Л, V% , - количества витков

измерительной обмот

ки индукции, напряженности и компенсационной секции;

&д, Эй , SK. - .площади поперечного сечения измерительных обмоток индукции напряженности и компенсационной сект ции;

, площади поперечного сечения образца и воздушного зазора между образцом и измерительной секцией ;

9

-Р частота тока намагничиваиия;

Л магнитная постоянная ;

Нт амплитудное .значение

0 напряженности поля намагничивания.

На фиг.1 изображено устройство для измерения характеристик магнитных материалов, структурная схема; на

5 фиг.2 - схематичное расположение |1амагничивающей и измерительных обNIOTOK относительно испытуемого и эталонного образцов.

Устройство для измерения характе0ристик слабомагиитных материалов состоит из блока 1 регулирования тока намагничивания (фиг.1), обмотки 2 намагничивания, кассеты 3 для эталояного образца,кассеты 4 для испыту5емого образца, измерительной секции 5 эталонного образца, измерительной секции 6 испытуемого образца, компенсационной секции 7 магнитного потока через воздушный зазор между эталонным образцом и измерительной секцией на кассете 3 с этим образцом, компенсационной секхщи 8 потока через воздушный зазор между испытуемым образцом и секцией измерительной секции на кассете 4 с этим образцом, измерительной обмотки 9 напряженности поля, переключателя 10 измеряемых харгистеристик, индикатора 1 средних значений, переключателя 12 пределов

0 единиц измерения индикатора, переключателя 13 значений напряженности поля. Переключатели 12 и 13 механически связаны и переключают соответствующие пределы напряженности и 5 средних значений ЭДС одинаковой кратности,

Обмотка 2 намагничивания выполнена в виде открытого соленоида без внещней магнитной цепи, поскольку действием размагничивающего поля образ цов из слабомагнитного материала мо но пренебречь и проводить измерения магнитных характеристик при намагни Чивании в разомкнутой цепи. Все секции измерительных обмоток фиг.21 намотаны на кассеты одинако вого размера, расположенные в центр соленоида симметрично его оси, причем секции 5 и 6 - на кассетах с об разцами (эталонным и испытуемым) , секции 7,8 и обмотка 9 - на кассета без образцов. Среднее значение ЭДС индукции.Е наведенное в обмотке с постоянной SW, f помещенное в поле Ht с частотой f определяется по следующей формуле: . (2) Это значение пропорционально напряженности поля. В секции обмотки, намотанной на образец с проницаемостьюjw (в из.ме рительной обмотке индукции в образце) наводится ЭДС, среднее значение которой ,SW В общем случае это значение пропорционально индукции в образце, при Н const Есруц При выполнении условия в выражениях (2) и (3) Есрц Еср„ М , т.е. в этом случае отсчет магнитной проницаемости обра ца Проводится в вольтах. При всех значениях напряженности Нт Н , 10 н; , 100 Е и т.д., магнитная проницаемостьJ A Еорм , Есрм /10 EcpJ /ЮО и т.д. таким образом, синхронно переключая пределы напряженности в блоке 1 регулиро- вания и пределы индикатора 11, отсче можно проводить по одним и тем же значащим цифрам табло цифрового индикатора (или по одной и той же шкале стрелочного индикатора). При всех других значениях напряженности поля, отличных от HtTi , 10 Hm 100 Hm и т.д. (по индикатору 1, 10, 100 и т.д.) при положениях переключателя 14, 15 и 16 на индикаторе можно производить отсчет значений, пропорциональный индукции в эталонном образце, индукции в испыту емом образце и разности индукций в испытуемом образце и эталонном образце. При проведении измерений магнитной проницаемости в единицах выбранного предела индикатора необходимо скомпенсировать ЭДС в измерительных обмотках, обусловленную магнитным потоком через воздушный зазор между образцом и измерительной обмоткой. Так как измерение проводится при разг личных значениях напряженности ( Н HjJ, , 10 HW , 100 Hm и т.д.), то компенсацию этой ЭДС в устройстве предлагается компенсировать компен- : сационными секциями 7 и 8 обмоток с постоянным . и Х Эти секции 7 и 8 включаются встречно и последовательно с измерительными секциями 5 и 6 соответственно. Работает устройство следунлцим образом. Перед началом измере й устройство калибруется по напряженности no.t ля намагничивания (переключатель 10 в положение 17) и по магнитной проницаемости эталонного образца (переключатель 10 - в положении 14) на всех пределах измерений. Ставя эталонный образец в кассету 4, а переключатель 10 - в положение 15, калибруют аналогично канал испытуемого образца на всех пределах измерения. Затем испытуемый образец подается в кассету 4 и проводится .отсчет нужной характеристики в зависимости от положения переключателя 10 при йапряженностях поля, определенных переключателем 13. Применение открытого соленоида в кячрстие намапппивающей обмотки позволяет автоматизировать процесс подачи испытуемого образца в зону намагничивания. Автоматизация контрольных операций с последующей отбраковкой и подбором по величине магнитной проницаемости позволяет снизить затраты на изготовление магнитоэлектрических изделий,применяя при этом более дешевые ферромагнитные компоненты и не предъявляя жестких требований к технологии производства этих изделий. Благодаря широким функциональным возможностям и схемной простоте, устройство обладает высокой эксплуатационной и функциональной надежностью.

Формула изобретения

Устройство для измерения характеристик магнитных материалов, содержшцее блок регулирования намагничивающего тока, соединенный с намагничивающей обмоткой, измерительную обмотку напряженности поля и индукции в образце, соединенную через переюпа чатель с индикатором средних значений ЭДС, о тлич ающе еся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в блок регулирования намагничиванщего тока введен переключ(атель значений напряженности кратных меящу собой ,десяти, синхронно; связанный с переключателем индикатора, при этом измерительная обмотка индукции выполнена из четырех секций, две измерительные секции из которых намотаны соответственно на испытуемый и эталонный образхцл и попарно встречно соединены с соответствующими двумя компенсаци6ннь&4и секциями, параметры которых связаны собой следующими соотношениями:

.

.;

.Л- и%--41; м

где Wtt, WH, WK количества витков

JH« измерительной обмотки индукции, напряженности и компенсационной секции;

Sf.5«, SH площади поперечного сечения измерительных обмоток индукции. Haпряженности и ком пенсационной секции;

5 u 5м площади поперечного сечения образца Sи воздушного зазора между образцом и измерительной секцией;

f частота тока намагничивания ; магнитная постоянная;

Нт амплитудное значение напряженности

намагничивания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

в; 675379, кл. G 01 R 33/12, 1978.

2.Чепурин Е.Н. Индивидуальный метод, определения кривых намагничивания в динамическом режиме.ЭИКА, вып. Г, ИМ 3921-3, 1962.