Устройство для контроля магнитных свойств сердечников разомкнутой формы Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ СЕРДЕЧНИКОВ РАЗОМКНУТОЙ ФОРМЫ

I

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и предназначено для контроля свойств высокопроницаемых ферромагнитных сердечников разомкнутой формы.

Известны устройства, позволяющие контролировать магнитные свойства сердечников, в которых определение напряженности магнитного поля производится по тангенциальной составляющей на поверхности образца, содержрщее измерительную головку, питающий генератор переменного тока, интегрирующие усилители и осциллограф, при этом измерительная головка содержит перемагничивающую катушку, разделенную на две части, разделяемые при зарядке образца и сдвигаемые при измерении, неподвижное основание, магнитный замыкатель, магнитный потенциалометр, образец, охватываемый витком для измерения индукции J.

При контроле высокопроницаемых сердечников, магнитное поле над поверхностью образца неравномерно,что обусловлено действием зазоров между контролируемым сердечником и магнитным замыкателем, поэтому напряжение, снимаемое с потенциалометра, не соответствует истинному значению магнитного напряжения на поверхности образца.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее датчики Холла, включенные последовательно П-образную магнитную систему, измерительный прибор, переменные сопротивления для регулировки рабочих токов датчиков 21.

В известном устройстве с помощью регулировок добиваются равенства ЭДС датчиков от поля одного направления. 20 При суммировании происходит компенсация этих ЭДС и напряжение, снимаемое с датчиков, пропорционально ма1 нитному потоку, обусловленному магнитным напряжением на образце. Однако в результате неполной ком пенсации от неидентичности датчиков, а также в результате изменения зазоров между поверхностью образца и замыкающей П-образной магнитной сиетемой возникает погрешность в определении магнитного напряжения на образце. Особенно значительна эта пог решность при контроле высокопроницаемых сердечников, когда магнитное напряжение на зазорах в намагничивающей цепи превышает магнитное напряжение на образце. Цель изобретения - повышение тЪчности измерения напряженности магнитного ПОЛЯ при контроле свойств сер- дечников разомкнутой формы. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля магнитных свойств сердечников разомкнутой формы, содержащее магнитопровод с намагничивающей обмоткой, сердечник, расположенный между полюсами магнитопровода, ярно, замыкающее мдгнитный поток и расположенное над поверхностью сердечника, измерительные катушки, размш1енные в каждом из зазоров между пот)сами ярма и сердечником , последовательно соединенные блок регулировки амплитуд и суммирующий блок, выход которого соединён с выходом устройства, введены- элемент регулировки магнитных сопротивлений зазоров между полюсами магнитопровода и ярмом, замыкакйдим магнитный поток, выполненный в виде механически связанных пластин на поверхности каж дого полюса магнитопровода, и блок коммутации, к входам которого подклю чены измерительные катушки, а к его выходам - входы блока регулировки амплитуд. На фиг. 1. изображена функциональ ная схема преобразователя , на фиг. 2 эквивалентная схема измерительной части преобразователя. Устройство для контроля магнитных свойств сердечников разомкнутой формы содержит магнитопровод 1 с намагничивающей обмоткой 2, подключенной к источнику 3 переменного напряжения , ярмо k, замыкающее магнитный поток, элемент 5 регулировки магнитных сопротивлений зазоров между полюсами магнитопровода и ярмом Ц, измерительные катушки 6 и 7, блок 8 ко мутации, блок 9 регулировки амплитуд суммирующий блок 10, выход-которого является выходом преобразователя по 93 напряженности магнитного поля, и сердечник 11. Работает устройство следующим образом. В магнитопроводе 1 и сердечнике 11 создается магнитный поток при пропускании тока через намагничивающую обмотку 3 от источника 3 переменного напряжения. На контролируемом участке образца создается магнитное напряжение f источника 12. Это напряжение вызывает магнитные потоки в измерительных катушках 6 и 7- Кроме магнитных потоков, вызываемых падрнием марнитнрго напряжения на образце, в измерительных катушках 6 и 7 присутствуют также потоки, обусловленные источником 13 магнитодвижущей 1и,.где 1 - ток в намагничивающей обмотке 2; W - число витков обмотки 2. Потоки, обусловленные источником, появляются за счет несовпадения Mai- нитного потенциала сердечника 11, определяемого магнитными сопротивлениями зазоров между полюсами магнитопровода и сердечником 11, и потенциала ярма k, замыкающего магнитный поток. При этом направления магнитных потоков в измерительных катушках 6 и 7, обусловленные напряжением Fy источника 12, имеют противоположные направления, а потоки., обусловленные напряжением IW источника 13, совпадают. Измерительные катушки 6 и 7 подключаются к суммирующему блоку 10 через блок 9Регулировок , с помощью которого выравнивают чувствительность измерительных катушек 6 и 7Блок 8 коммутации позволяет подключать измерительные катушки 6 и 7 ли.бо согласно, либо встречно по отношению к потокам, обусловленным напряжением F, и соответственно встречно-согласно по отношению к потокам, обусловленным напряжением IW. При встречном включении измерительных катушек 6 и 7 по отношению к потокам, обусловленным магнитным напряжением F, напряжение на выходе суммирующего блока 10 и равно и ш К ( Ф,+ Фд), где К - суммарная чувствительность измерительных катушек к магнитному потоку; ф и Фл потоки, обусловленные напряжением F источника 12, Ф-и ф.--потоки, обусловленные напряжением IW источника 13. с помощью элемента 5 регулировки магнитных сопротивлений зазоров между полюсами магнитопровода 1 и замыкателем магнитного потока напряжение и уменьшается до минимума. Элемент 5 регулировки магнитных сопротивлений зазоров состоит из мехакиг чески связанных пластин из магнитомягкого материала, размещенных на поверхности каждого полюса. Регулировка магнитных сопротивлений осуществляется за счет изменения величины зазора. Условие минимума напряжения выполняется при Ф + Ф.. О и Ф| - Ф const. Из этого следует, что потоки, . обусловленные источником 13, должны отсутствовать, а коэффициент передачи магнитного напряжения Г в потоки Ф и Ф при регулировке не должен изменяться. При согласном включении измерительных катушек 6 и 7 К (,,). При выполнении условия Фд О условие Ф4 О тем более выполняJ, ется, так как потоки одного направления. Следовательно,и К ( Ф2), т.е. напряжение на выходе суммирующего блока 10 пропорцио нально составляющим, обусловленным магнитным напряжением на сердечнике, где R( и Кдц. магнитные сопротивления резисторов И и 15 зазоров между полюсами магнитопровода и сердечнико RM,K Регулируемые с помощью элемента 5 магнитные сопротивления резисторов 16 и 17 между полюсами магиитопровода и ярмом 4, замыкающим магнитный поток; R - магнитные сопротивления резисторов 18 и 19 меж ду полюсами ярма 4, замыкающего магнитный поток, и сердечником;- F - ис точник 12 магнитного напряжения, который по теореме компенсации заменяет падение магнитного напряжения на образце. Падением магнитного напряжения на ярме пренебрегаем, поскольку он выполнен из высокопроницаемого материала и величина потока в нем значительно меньше, чем в образце. Это вытекает из условия RwyRf RM Mj что практически выполняется. Определение потоков в магнитных сопротивлениях резисторов 18 и 19 проводим по методу наложения, а определение час774тичных потоков от источников 12 и 13 по методу эквивалентного генератора. 1ри расчете частичных потоков от источника 13 закорачиваем источник 12, при этом схема преобразуется в схему моста, в одной диагонали источник 13, в другой параллельно сое-, диненные резисторы 18 и 19. При расчете частичных потоков от источника 12 замыкаем источник 13, при этом схема преобразуется опять в схему моста, в одной диагонали которого источник 12, а в другой параллельно соединенные резисторы f6 и 17-. Магнитную цепь, преобразователя можно точно балансировать по минимуму напряжения на выходе суммирующего блока 10 при встречном включении измерительных катушек б и 7, а в режиме измерения, т.е. при согласном включении катушек 6 и 7 коэффициент передачи магнитного напряжения будет постоянен и может определяться калибровкой. Погрешность преобразователя обусловлена изменением зазоров между полюсами ярма k и поверхностью сердечника 11 при одинаковой чувствительности катушек 6 и 7, аналогичные расчеты можно привести и для разночувствительных катушек. Таким образом, применение элемента 5 регулировки магнитных сопротивлений зазоров между полюсами магнитопровода 1 и ярмом kj замыкающим маг-, нитный поток совместно с блоком 8 коммутации, позволяет сбалансировать магнитную цепь преобразователя таким образом, чтобы составляющая напряжения в выходном сигнале от действия источника намагничивающей силы, величина которого зависит от зазоров в амагничивающей цепи, была бы рава нулю. Благодаря этому увеличиваетя точность преобразователя. Формула изобретения .Устройство для контроля магнитных войств сердечников разомкнутой форы, содержащее магнитопровод с наагничивающей обмоткой, сердечник, асположенный между полюсами магниторовода, ярмо, замыкающее магнитный оток и расположенное над поверхостью сердечника, измерительные каушки, размещенные в каждом из зазоов между полюсами ярма и сердечниом, последовательно соединенные блок регулировки амплитуд и суммирующий блок, выход которого соединен с выхо дом устройства, отличающее с я тем, что, с целью повышения точ иости измерения напряженности магнит ного поля на поверхности сердечника, в него введены элемент регулировки магнитных сопротивлений зазоров между полюсами магнитопровода и ярмом, замыкающим магнитный поток, выполнен ный в виде механически связанных

д.

У

/

f f

78 пластин на поверхности каждого полюса магнитопровода, и блок коммутации, к входам которого подключены измерительные катушки, а к его выходам входы блока регулировки амплитуд. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01 R 33/02, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР № 261562, кл. Q 01 R 33/02, 1970.

Jj €

:v

J LJt

w

.1

Фиг.