Способ измерения градиента магнитного поля и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 

Изобретение относится к способам измерения параметров магнитного поля и может быть использовано для обнару жения дефектов сплошности в изделиях из ферромагнитных материалов и измерения градиентов магнитного поля, например, в магнитоизмерительнрй аппаратуре, в частности, в рабочих зазорах электромагнитов и т.п.

Известны способ и устройство для измерения градиента магнитного поля путем сканирования области пространства вращающейся катушкой без сердечника и измерении индуктируемой в катушке ЭДС, по величине которой судят о величине градиента поля. Устройство для реализации способа снабжено коммутатором, усилителем и индикатором в виде электронно-лучевой трубки D,

Недостаток данного способа состоит в его относительно небольшой разрешающей способности, порядка loA/M i

Известны также спосоЬ и устройство для измерения градиента магнитнрго поля путем сканирования области пространства насыщенным ферромагнитным сердечником, обладающим высокой магнитной проницаемостью, с намотанными на сердечник измерительной обмоткой и обмоткой возбуждения, О градиенте магнитного поля судят по величине угла сдвига фаз сигналов в указанных обмотках, измеряемого с помощью индикатора-измерителя фазового сдвига 2.

Известные способ и устройство характеризуются наличием порога чувствительности, обусловленного собственными шумами { в том числе и магнитными) сердечника, необходимостью компенсации геометрического поля в процессе измерения, наличием ложных сигт налов из-за несоосности обмоток датчиков или сердечников, и обусловленное этим уменьшение чувствительности в малых полях. Кроме того, устройCTBo no реализации способа характер зуется сложностью устройства для реа лизации способа, вытекающей из наличия обмотки возбуждения и генератора для ее питания. Цель изобретения - повышение точности. Указанная цель достигается тем, что в способе измерения градиента магнитного поля, включающем сканирование области пространства датчиком магнитного поля, выделяют скачки Баркгаузена, преобразуют их в импуль сы электрического напряжения, а о величине градиента магнитного поля судят по числу импульсов в единицу времени. В устройство для осуществления сп соба измерения градиента магнитного поля, содержащее коммутатор, усилитель, индикатор и датчик с измерител ной обмоткой, выход которой подключе через коммутатор к входу усилителя, введен преобразователь скачков Баркгаузена, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход подсоединен к входу индикатора, при этом индикатор выполнен в виде счетчика импульсов, а датчик установлен с возможностью вращения вокруг оси, nafраллельной оси чувствительности датчика. В устройство для осуществления способа измерения градиента магнитного поля введен второй датчик, иден тичный первому датчику, при этом ось чувствительности второго датчика перпендикулярна к оси сращения. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство для реализации способа содержит датчик 1, включающий ферромагнитный сердечник 2, на который намотана измерительная обмотка 3, причем сердечник 2 с измерительной обмоткой 3 установлен с возможностью вращения вокруг оси k, которая .явля.ется также осью вращения подвижной части 5 коммутатора 6. Выход измерительной обмотки 3 через коммутатор 6 подключен к входу усилителя 7, выход которого подсоединен к входу преобразователя 8 скачков Баркгаузена. Выход преобразователя § подключен к входу индикатора Э, выполненно го в виде счетчика импульсов, в частности осциллографа, Синхронизированного частотой вращения датчика 1. Изделие, подвергающееся контролю., расположено в непосредственной близости от плоскости, в которой вращается датчик 1.. Пусть в плоскости, перпендикулярной оси вращения датчика, имеется продольная (по отношению к оси сердечника 2) составляющая градиента магнитного поля, например, магнитного поля рассеяния над дефектом сплошности D в контролируемом намагниченном изделии. Тогда при вращении сер- дечника 2 он будет нaxoдиtьcя в изменяющемся во времени внешнем поле и его намагниченность будет также изменяться во времени. Известно, что это изменение намагниченности происходит скачкообразно ( эффект Баркгаузена. Таким образом, число скачков Баркгаузена в единицу времени будет зависеть от скорости вращения сердечника 2 и градиента поля„ а при постоянной скорости вращения - только от величины градиента поля. Обмотка 3 подключена к обмотке подвижной.части k коммутатора 6. При вращении устройства в неподвижной обмотке коммутатора 6 возникают скачки электрического напряжения, которые усиливаются усилителем 7 и преобразованные в импульсы, фиксируются индикатором 9- При этом амплитуда си1- нала пропорциональна градиенту Mai- нитного поля, пересекаемого сердечником 2. В качестве преобразователя 8 в импульсы постоянного напряжения могут быть использованы, например, последовательно включенные дифференцирующее . устройство, выпрямитель, не пропускающий импульсы с отрицательной производной и усилитель, выравнивающий , амплитуды импульсов. Возможны и другие типы преобразователя 8. В случае необходимости измерения как нормальной, так и тангенциальной составляющей градиента магнитного поля в устройство может быть введен второй датчик со своим измерительным каналом (не показаны). По принципу действия способ является пассивным, поэтому устройство для его осуществления упрощается. Чувствительность при применении предлагаемого способа повышается, так как искажение формы импульсов Баркгаузена при коммутации не влияет

на результат, вследствие чего увеличивается отношение сигнал-помеха.

Формула изобретения

1.Способ измерения градиента магнитного поля, включающий сканирование области пространства датчиком магнитного поля, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности, выделяют скачки Баркгаузена, преобразуют их в импульсы электрического напряжения, а о величине гра диента магнитного поля судят по числу импульсов в единицу времени.

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее коммутатор, усилитель, индикатор и датчик

с измерительной обмоткой, выход которой подключен через коммутатор к входу усилителя, отличающеес я тем, что в него введен преобразователь скачков Баркгаузена, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход подсоединен к входу индикатора, при этом индикатор выполнен в виде счетчика импульсов , а датчик установлен с возможностью вращения вокруг оси, параллельной оси чувствительности датчика.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что внего введен второй датчик, идентичный первому датчику, при этом ось чувствительности второго датчика перпендикулярна к оси вращения.

Источник информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Brown Н. Н., Bitter F. Revieu Sclent Instruments, V. 27, 1956,

№ 12, 1009.

2.Заявка ФРГ № 2.37-958, кл. G 01 R 33/02, 1976.

///О Л