Устройство для контроля свойств магнитомягких материалов Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

1

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и предназначено для кснтропя свойств сердечников разомкнутой формы, а также свойств локальных областей листов, полос и пластин из магнитомягких материалов.

Известен магнитокштактный датчик №1Я контроля свойств, содержащий магнитопровод с вмонтированными в его торцы индуктивными измерителями возруш- JQ ного зазора, намагничивающую и измерительную обмотки, блок усреднения, усилитель, упра вляющее устройство, компенсатор и компенсирующуюемкость С.Ограниченное число индуктивных измерите1юй зазора, вмонтированных в nt люсе магнитопровода, не позволяет получить точное значение средаей величины зазора..20

Кроме того, из-за наличия гтотоков вьтучивания с боковых поверхностей полюса, магнитное сопротивление зазора непропорционально величине этого зазора.

Указанные причины приводят к недостаточной точности преобразователя.

Наиболее близким к предлагаемому по техтшческой сущности является магнито- контактный преобразователь, содержащий намагничивающую Катущку, магнитопровод с обмоткой компенсации, катушку поля, схему сравнения, источник переменного напряжения и катущку взаимоиндуктивности.

Определение напряженности в этом устройстве производится по намагничивающему току, а компенсация влияния зазоров про. изводится системой автоматического регулирования тока в компенсационной об15мотке, нанесетшой на магнитопровод. Опс нее напряжение для системы регулирования снимается с измерительной катушки поля, расположенной на поверхности о&разца 2.

Основной недостаток его заключается в неравномерном распределении поля на поверхности и, следовательно, & отпични эначення поля в зоне измерительной ка гушкй or ИСТИННОГО, что приводит к значительной погреишости. Целью изобретения является повышение точности контроля напряженности поля при Контроле свойств магнитомягких материалой. Поставленная делн достигается тем, что в устройстве для контроля свойств магнитомягких материалов, содержащем магнитопровоа иа магнитомягкого материа лн с нанесенными на него обмотками ком пенсационной .и намагничивающей, причем последняя последовательно соединена с об разцовым резистором, катушку взаимоинс ктивности, блок регулировки и индикато напряжений, на магнитопроводе нанесена вторая компенсационная обмотка и дополнительновведены вторая ка1ушка взаимо, индуктивности, второй блок регулировки и два экранирующих полюса, на каждом из Которых нанесена обмотка индикации, при этом намагничивающая обмотка расположена между .компенсационными и отделена от них экранирующими гголюсами, а каждая компенсационная обмотка соединена через соответствующую первичную обмотку ка1ушки взаимоиндуктивности с выходом одного из двух, блоков регулировки. Вторичная обмотка кагущки взаимоиндуктивности соединена с индикатором напряжения через обмотку индикации, вйанесенную на тот экранирующий полюс, который отделяет компенсационную обмотку, соединенную с первичной обмоткой этой же катушки взаимоиндуктивности, а входы блоков регулировки соединены с намагни.чивающей обмоткой. , На чертеже представлена фун.кциональная схема преобразователя. . Преобразователь для контроля магнит иых свойств содержит источник 1 переменного напряжения, блоки 2 и 3 регулировок, катушки 4 и 5 взаимоиндуктивности, индикатор 6 напряжений, магнитопровод 7 с нанесенными Ьа него намагничива компенсационными 9 и 10 обмо кацей 8, ками и имеющем основнью полюса II и 12- и экранирующие 13 и 14 с нанесенными на них обмотками 15 и 16 индикашга, при этом обмотка 8 соединена через последовательно включенный образцовый резистор 17 с источником 1 переменного напряжения, обмотка 9 соединена с источником 1 переменного напряжения ч рез последовательно включенные первичную обмотку катушки 4 взаимоиноуктивности и блок 2 регулировок, обмотка 10 соединена с истпц иком 1 переменного напряжения югучз послецователЕ нп вюто 94 64 ченные первичную обмотку катушки 5 взаимоиндук1ивности и блок 3 регулироJBOK, вторичные обмотки катушек 4 и 5 взаимоиндуктивности соединены с индикатором 6 напряжений через последовательно включенные обмотки 15 и 16 соответственно. Устройство работает следующим обраaotvi. Токи в обмотках 8-10 создают магнитный поток, замыкающий через магнитопровод.преобразователя и контролиду - емый образец. Магнитопровод преобразователя вьтолнен из высокопрЬницае- мого магнитомягкого материала, поэтому падением магнитного напряжения на нем мы можем пренебречь. Записывая уравнения Кирхгофа для трех контуров, первый из которых образован частью магнитопровода под обмоткой 9, прилегающими к ней основным 11 и экранирующим 13 полюсами и- замыкающим их участком образца между точками а и , второй частью магнитопровода под обмоткой 8, экранирующими полюсами и замыкающимих участком, образца межру точками а и- , третий - частью магнитопровода под обмоткой 10, прилегающими к ней основным 12 и экранирующим 14 полюсами и соответствующимучастКом образца между точками и е , полу-шм %--Ф1 «,5м«б Ч. ТОК в обмотке 9 ток в обмотке 8; i,- ток в обмотке 10; число Ёитков обмотки 8j число витков обмотки 9; число витков обмотки 10; поток между основным полюсом 11и образцом . поток-в образце между точками g Ф,- у между основным полюсом 12. и образцом; магнитное сопротивление между основным полюсом 11 и точкой О; магнитное сопротивление между основным полюсом 12 и точкой 6 I магнитное сопротивление образца между точками а к в } магнитное напряжение обраацом и экранирующим полюсом 13; 5 ллвг магнитнор напряжение межру о раацом и экранирукяцим полюсом 14, ПреобраЕ уя уравнение (1) и (3), по ШМ «Алав -%%-Ф.Лм. длбг--Ч. 15Г Магнигные погоки в первом и втором э ранируюших полюсах (ФэГ-Ф..(fe) |Ф9г-Фг-Фг Фрг (7) Где ф -поток рассеивания между основным 11 и экранирующим 13 полюсами, сцепленный с витками обмотки 15; Фр- - поток рассеивания между основным 12 и экранирующим 14 полюсами, сцепленный с витками обмотки 16. . -InWg где и R.pi магнитные сопротивл ния соответствующим потоком рассеивания ( Фр..). Напряжения на первом и втором входах индуктора напряжений: a. гае М - взаимойндуктивносгь катушки MO.- взаимоиндуктивность катушки 5(/ число витков катушки 11; t( число витков катушки 12. С учетом (6) и (7) d W MV a-cICQ) U M -«--4 - -§i 4 - L dt R dt 11 dt 11 at дЛр- °Ь t di . W gV/io lift R Nvpl 3-t W,. иг) .Выполнив катушки 5 и 4 так, чтобы f.. ): .-:(1. (,,; 36 получим ,,d(fcM(,,, .7; Регулируя амплитуцу и фазу токов в обмотках 9 и Ю блоками 2 и 3 можно установить ихравными ФДм1 ; . C)7,RwM S--W с учетом (4) и (5( получим что соответствует отсутствию магнитных потоков между образцом и экранирующими полюсами. Записывая уравнения Кирхгофа . цля узлов в точках q и -б получим Ф,-Г -Ф1--о Ui) ф,,- ф .0 Ш) ТАЛвГгц.е R ллари ллвг - магнитное сопротивление зазоров между обраацо м и экранирующими полюсами 13 и С учетом (20) и (21) . (.14) одставляя (24) и (16) и (17), получим U5) 1 U.-0 (гьГ Следовательно нулевым напряжениям на входах индикаторов напряжений при выполнении ( 14) и (15) будет соответствовать эквипотенциальность точек О и (Г , а также в и t . Магнитопровод преобразователя ВЫПОЛнен из высокопршидаемъго магнитомяг.: КОГО материала, поэтому , (17) где Н и Н - напряженность магнит ногополя между точками а и б , d и г. соответственно. Напряжение на образцовом резнет о .,.ВЬ1Х-w ae . С2.в) При мене пие Шуте экранирукнцих полюсов и двух компенсационных обмоток, со единенных с источником переменного напряжения через блок регулировок, позволяет скомпенсировать падение магниТнс го напряжения на каждом из зазоров в намагничивающей цепи и неконтролируемых участках образца, что соответствует идеальному замыканию каждого из зазоров. При Вьтолнении условий компенсаций, магнитодвижущая сила намагничивающей обмотки расходуется только на создание истока в контролидуемом участке образца, поэтому определение напря женности магнитного поля можно провбди ть по намагничивающему току с большой точностью. Применение катушки взаимоиндуктивности, соединенной с обмоткой индикации и индикатором напрянсений, позволяет осуществить компенсацию магнитных напряжений по нулевому напряжению на выходе индикатора. Применение катушки взаимоиндуктивности повышает точность компенсации при наличии потоков рассеивания, сцепленных с обмоткой индикации. Таким образом, применение вновь введенных элементов позволяет контролировать магнитомягкие материалы в разомкнутой цепи с повышенной точностью, при этом определение напряженности поля производится о намагничивающему току. Формула изобретения Устройство для контроля свойств маг.нитомягких материалов, содержащее магнитопровод из магнитомягкого .материала С нанесенными на него компенсационной и намагничивающей обмотками, причем последняя последовательно соединена с образцовым резистором катушку взаимоинщуктийности, блок регулировки и индикатор напряжений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля напряженности поля, на магнитоироводе нанесена вторая компенсационная обмотка и Дополнительно введена вторая катушка взаимоиндуктивности, второй блок регулировки и два экранирующих полюса, на каж дом из которых нанесена обмотка индикации, при этом намагничивающая обмртка расположена между компенсационными и отделена от них экранирующими- полюсами, а каждая компенсациш- ная обмотка соединена через соответству- . ющую первичнуто обмотку катущки взаимоиндуктивности с выходом одного из двух блоков регулировки, вторичная обмотка катушки соединена с индикатором напряжений через обмотку индикации, нанесенную на тот экранирующий полюс, который отделяет .компенсациснную обмотку, соединенную с первичной обмоткой этой же катуцпга взаимоиндуктивностц, а выходы блоков регулироЬки соединены с намагничивающей обмоткой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 241521, кл. С 01 Р 33/12, 1969. 2. U.Ae9ure clespropviets тпаапеtimies виг ecViantiWovis бкзсЪ ей couttnot a teKuatc)it.-l e%ov-es,r-e eewQf,autovnatil, {0.97l,p.9 -fOO.