Устройство для определения магнитных свойств ферромагнитных материалов Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для определения характеристик ферромагнитных изделий.

Известно устройство для контроля магнитных свойств ферромагнитных сердечников, содержащее магнитопровод с намагничивающей и измерительной обмотками и измеритель воздушного зазора, выполненного в виде .конденсатора, образованного тонким слоем диэлектрика,- стороны которого покрыты металлической фольгой и примыкают к торцам магнитопровода датчика и исследуемого сердечника 1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения магнитных свойств сердечника, в котором параллельно измерительной обмотке датчика включен конденсатор, емкость которого определена из равенства реактивных составляющих магнитного сопротивления, вносимых измерительной обмоткой и воздушным зазором 2 .

Однако ввиду существенной нелинейности характеристики магнитопровода датчика магнитных свойств невозможна полная композиция нелинейного индуктивного сопротивления вторичной обмотки, обусловленного магнитопроводом датчика и воздушным зазором, емкостью, имеющей линейную вольткулонную характеристику. В данном случае имеет место феррорезонанс токов,потому условие равенства реактивных составляющих компенсируемых сопротивлений выполняется только для пер10вой гармоники намагничивающего тока, что вносит определенную погрешность при измерении магнитных параметров. Эта погрешность становится особенно существенной при глубоком насыщении

15 исследуемого феррообразца. Кроме того дополнительная погрешность обусловлена гистерезисом в магнитопроводе датчика, влияние которого также не может быть скомпенсировано емкостью.

20

Ввиду различного характера изменения реактивных .сопротивлений индуктивности и емкости частотный диапазон устройства ограничен набором нескольких фиксированных значений,

25 что связано с необходимостью при каждом значении частоты изменять величину компенсирующей емкости.

Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапа30зона- определения магнитных свойств. Эта цель достигается тем, что в устройство для определения магнитных свойств ферромагнитных материалов , содержащее датчик, состоящий из магнитопровода с намагничивающей и измерительными обмотками, вве дены усилитель, вход которого подключен параллельно намагничивающей обмотка, а также дополнительный магнитопровод с обмоткой, включенной между входом и выходе усилителя, причем дополнительный магнитопровод идентичен магнитопроводу датчика. На чертеже представлена функциональная схема устройства. Устройство содержит магнитопровод датчика I с намагничивающей 2 1и измерительной 3 обмотками, исследуемый сердечник 4, усилитель 5, а также дополнительный магнитопрово 6с обмоткой 7 и источник 8 напряжения. Устройство работает следующим об разом. При намагничивании исследуемого ферросердечника часть магнитодвижущей силы F Iw, т.е. часть тока, потребляемого от источника 8 напряжения и, затрачивается на преодоление изменяющихся во времени магнитных сопротивлений магнитопровода датчика 1 и воздушных зазоров между и селе дуемым сердечником 4 и п6люсами магнитопровода датчика 1. Эта часть тока компенсируется входным током усилителя 5, формируемым с помсмцью дополнительного магнитопровода 6 с обмоткой 7, вклю ченной в цепь обратной связи усилителя 5. Поэтому при идентичности магнитных свойств магнитопровода да чика 1 и дополнительного магнитопро вода 6 происходит полная компенсаци магнитных сопротивлений, а результи ющий ток определяется только магнитными свойствами исследуемого сер дачника 4. Нагрузка для генератора состоит из параллельно включенных индуктив ного сопротивления намагничивающей обмотки 2 датчика и входного сопро тивления усилителя 5, между входом и выходом которого включена обмотк 7дополнительного магнитопровода. Поэтому в данном случае можно запи сать Z мч -Z УК , Zg где Z, - полное сопротивление намагничивающей обмотки 2, обусловленное прохождени ем магнитного потока по магнитной цепи, состояще из магнитопровода датчик 1, воздушных зазоров и и следуемого сердечника 4; Zg - входное сопротивление усилителя 5 с ббмоткой 7 дополнительного магнитопровода б в цепи обратной связи. оли принять входное сопротивление ителя 5 , выходное сопротиве Zjyx- согласно закону гофа для рассматриваемой цепи можоставить следующее уравнение: мц -ирух ВХОДНОЙ ток усилителя 5 с обмоткой 7 дополнительного магнитопровода 6 в обратной связи; полное сопротивление обмотки 7 дополнительного магнитопровода 6, обусловленное прохождением магнитного потока по магнитной цепи, сост-оящей из дополнительного магнитопровода б и воздушного зазора между его полюсами. читывая последнее соотношение, можно определить как - УВХ UBX 7 IBX OB,-KUBX при обеспечении коэффициента ения вх мц-(2) воспользоваться известными сошениями «4 Z(UM (iiinu, +Z|uM2|y§; um 2,ug+Z,,jg, Z цИ Z., - магнитное сопротив лениё соответствующей магнитной цепи; (иОБр f 2|UM I составляющие магнит2( njg ного сопротивления, обусловленные наличием исследуемого сердечника 4 магнитопровода, датчика 1, . дополнительного магнитопровода 6 и воздушных зазоров соответственно, ; ыражение (1) для тока потребля- о от источника напряжения, с ом (2)-(5) можно записать в ви- jcoW „ZiuoBP +Z|UM+Z|uS +Ziu +ZitiS - -и .гЛ Z(ug-Z,u8 ZjuoBp +Z|u +Zju§ ри обеспечении равного колива витков намагничивающей 2 полнительной обмоток 7 выполнедополнительного магнитопровос той же длиной средней магнитлинии и того же сечения, что у итопровода 1, а также при выении условия равенства воздушных ров в обоих магнитных системах