<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et appareil pour l'étude de matériaux ferromagnétiques.
On sait que dans un transformateur à noyau ferromagnétique, la forme de l'onde de tension aux bornes de l'enroulement secondaire peut constituer un élément caractéristique de la nature du métal, cette propriété ayant d'ailleurs déjà été utilisée pour étudier les lois du magnétisme et, en particulier, pour tracer le cycle d'hystérésis de métaux ferromagnétiques. D'autre part, en comparant cette tension ou le cycle d'hystérésis qui en découle, pour deux noyaux différents, on a pu mettre en évidence les différences de structure de ceux-ci, car il est connu que la composition et les propriétés mécaniques des métaux ferromagnétiques sont intimement liées à leurs caractéristiques magnétiques, et ceci constitue d'ailleurs une méthode non destructive d'étude ou de triage de ce genre de matériau.
L'invention a pour objet un appareil de ce genre, caractérisé, d'une part, par un montage d'alimentation spécial du transformateur assu- rant la mesure, d'autre part, par l'adjonction de circuits d'inté- gration ou de différnetation, le tout de telle sorte que l'on
<Desc/Clms Page number 2>
puisse aboutir à l'observation non seulement du cycle d'hystérésis caractérisant l'état magnétique du métal, mais également à d'autres cycles représentant les dérivées premières, secondes, troisièmes, etc... du cycle d'hystérésis et ce en raison de la constatation qui a pu être faite que de faibles variations de formes de ce cycle, inappréciables directement par l'oeil, deviennent évidentes que les cycles représentatifs des dérivées successives.
On notera d'ailleurs que la valeur théorique de cette observation n'a pas échappé aux techniciens puisqu'il est maintenant courant d'utiliser la notation de perméabilité différentielle, cette dernière ne représentant pas autre chose que la dérivée première de la courbe d'hystérésis pour la valeur du champ inducteur considéré.
L'invention permet donc non seulement le tracé de ce cycle de per- méabilité différentielle, mais également celui des autres dérivées et, par la position des extrêma ou points remarquables de ces courbes, de déterminer la valeur d'éléments caractéristiques du métal, par exemple: celle du champ coercitif, du champ de saturation etc.... de même il est ainsi possible d'étendre le champ d'observation des va- riations de ces éléments caractéristiques en fonction des influences que peuvent avoir sur eux, la composition chimique, les traitements thermiques, ou mécaniques, et c... appliqués au métal.
Enfin pour permettre la comparaison avec des échantillons parfai- tement caractérisés pris comme référence, on peut aboutir à l'obser- vation des courbes présentant la différence des courbes caractéris- tiques de l'état magnétique du métal étudié avec celles de l'échan- tillon, ces courbes caractéristiques pouvant représenter l'une ou l'autre des dérivées dont il a été parlé plus haut, cette dernière méthode permettant par conséquent d'effectuer un classement déer- miné de métaux dont les structures peuvent, pour des raisons di- verses, être différentes.
La première caractéristique de l'invention réside dans le procédé de mesure de la perméabilité différentielle à partir de laquelle pourront découler toutes les autres.
Ce procédé réside dans l'utilisation d'un transformateur dont le noyau magnétique est constitué par l'échantillon ferromagnétique
<Desc/Clms Page number 3>
à examiner et dont le primaire est alimenté à courant constant, ce qui signifie que, si l'onde de courant est par exemple sinusoïdale, elle le restera quelle que soit l'action apportée par l'échantillon.
On sait d'ailleurs que ce résultat peut être atteint si la source d'alimentation présente une grande impédance interne relativement à celle du primaire et que, pour qu'il en soit ainsi, il suffit, dans le cas où on ne dispose que d'une source à faible impédance, d'in- sérer en série avec l'impédance d'utilisation, une résistance de va- leur relativement élevée associée à une capacité dont la réactance compense celle de l'enroulement utilisé.
Ceci étant posé on sait que la tension eu secondaire fermé sur une impédance de grande valeur (impédance d'entrée d'un amplificateur électronique) est représentée par e = n do n étant le nombre de dt spires de ce dernier bobinage et ? le flux inducteur.Or, si S est la section utile de l'échantillon étudié et # l'induction magnétique, e = n sd ou encore e = n Sd dH , H étant le champ inducteur, dt dH, dt on remarque que l'on peut attribuer à H telle définition utile, puisque dH figure à la fois au numérateur et au dénominateur ;
enpar- ticulier on peut admettre qu'il s'agit du champ calculé fourni par la bobine inductrice, tant et si bien que, dans ces conditions, d représente la perméabilité diff2rentielle propre du fer dans dH /le champ démagnétisant est alors nul et par. conséquent/ le cas où l'échantillon est pris sous forme par de la bobine est égal au champ dans le fer) ou la perméabilité différen- tielle effective d'un barreau droit par exemple, cette dernière défi- nition étant prise par rapport eu champ de la bobine admis comme référence.
D'autre part, si H est suffisamment grand devant le champ de satura- tion de l'échantillon, dH peut être considéré comme constant, et dt à une constante près la perméabilité différentielle est bien repré- sentée par la valeur à chaque instant de la tension e.
Selon une seconde caractéristique de l'invention, on peut obtenir la valeur/l'induction, en intégrant par rapport au temps le signal représentant la tension secondaire ci-dessus.
Selon une troisième caractéristique de l'invention, la mesure de la valeur de crête de la tension au secondaire représentera al valeur
<Desc/Clms Page number 4>
de la perméabilité différentielle initiale, autrement dit la pente du cycle d'hystérésis pour la valeur du champ coercitif.
Selon une quatrième caractéristique de l'invention, la mesure de la valeur moyenne de l'une des phases de ce signal est caractéristique de l'ensemble des propriétés magnétiques du métal.
Selon une cinquième caractéristique de l'invention, la mesure de la voleur du signal après intégration représentera la valeur de l'in- duction de saturation.
Selon une sixième caractéristique de l'invention, le- mesure de la valeur efficace de l'une des phases de ce dernier signal représente l'énergie perdue au cours de la moitié d'un cycle d'hystérésis.
Selon une septième caractéristique de l'invention, l'examen des cycles de perméabilité différentielle et d'hystérésis peut être effectué sur l'écran d'un oscilloscope à condition d'exciter les plaques de déviation verticale avec le signal recueilli au secon- daire ou après intégration, et les plaques de déviation horizontale par une tension issue du courant d'excitation du bobinage primaire.
Selon une huitième caractéristique de l'invention, le décalage, dans le sens horizontal, entre les impulsions positives et négatives du signal au secondaire, représente le doable de le valeur du champ coercitif.
Selon une neuvième caractéristique de l'invention, on peut effectuer toutes les mesures et toutes les observations précédentes pour plu- sieurs fréquences distinctes- , les caractéristiques de matériaux différents variant de matière distinct en fonction de la fréquence , - du champ inducteur.
Selon une dixième caractéristique de l'invention, on peut effectuer par un dispositif classique une vobulation de fréquence, et ce dans le but de tracer sur l'oscilloscope une courbe représentant la va- riation de l'un ou l'autre des éléments caractéristiques ci-dessus en fonction de la fr équence.
Selon une onzième caractéristique de l'invention, on peut mesurer ou observer les valeurs des dérivées premières, secondes, etc... des éléments caractéristiques ci-dessus.
<Desc/Clms Page number 5>
Selon une douzième caractéristique de l'invention, on mesure et on observe les valeurs différentielles des éléments ci-dessus relatifs à deux échantillons distincts placés séparément au sein d'un trans- formateur comme ci-dessus, étant entendu que les primaires sont par- courus par le même courent d'alimentation et les enroulements secon- daires montés de telle sorte qu'il soit possible de mesurer la différence des tensions induites, cette mesure différentielle pouvant porter sur n'importe lequel des éléments ci-dessus, même sur les valeurs dérivées, et ceci dans le but de définir les différences caractéristiques dans l'état physico-chimique de deux matériaux différents dont l'un particulièrement défini est pris comme référence.
Sur les dessins ci-annexés, donnés uniquement titre d'exemple: la fig. I représente l'ensemble des courbes théoriques suffisant pour analyser le principe de la mesure de la perméabilité diffé- rentielle ; la fig. 2 montre un schéma d'ensemble des moyens utilisés pour la mesure précitée; la fig. 3 représente un schéma de montage pratique d'un appareil d'étude et de classement des matériaux ferromagnétiques.
Sur la fig. I, soit en effet, un cycle d'hystérésis - f(H) donné représenté en A et une courbe B représentant l'onde du cou- rant, par suite celle du champ inducteur, l'amplitude maximum de celle-ci étant grande devant celle du champ de saturation Hs; dans ces conditions, la tension e est représentée par la courbe dont les maxima représentent la valeur maximum de la perméabilité différen- tielle, autrement dit celle de la pente le long du cycle d'hystérésis, et qui par conséquent c o inc ident avec les passages du champ induc- teur par les valeurs du champ coercitif Hc. En dehors de ces maxima, la tension e diminue et s'annule lorsque le champ inducteur atteint le valeur du champ de saturation Hs.
La courbe D représente la valeur de la pente en chaque point du cycle d'hystérésis, autrement dit la tension e, non plus en fonc- tion du temps, mais en fonction du champ inducteur. C'est donc la courbe que l'on pourra observer sur l'écran d'un oscilloscope catho- dique excité sur une paire de plaques par la tension e et sur l'au- tre par une tension proportionnelle au champ inducteur ou encore
<Desc/Clms Page number 6>
au courant d'excitation primaire, ce moyen étant d'ailleurs également utilisé pour reproduire le cycle d'hystérésis correspondant en rem- plaçant cette fois la tension par son intégrale, autrement dit par la valeur de l'induction ss.
On notera que le décalage dans le sens horizontal entre les pointes de signal représente la valeur de 2 Hc.
La fig. 2 donne à titre d'exemple non limitatif un schéma d'ensemble des moyens utilisés pour aboutir à la mesure ou à l'observation des phénomènes dont il a été parlé plus haut.
Deux transformateurs dont les enroulements primaires I et 2 et les secondaires 6 et 7 sont bobinés concentriquement ou sous forme de galettes disposées parallèlement entre elles, sont montés électrique- ment comme sur la figs 2, les primaires sont alimentés en série à travers un condensateur 3 et une résistance 4, par un générateur à haute impédance 5, susceptible de fournir un courant d'excitation conforme à ce qui a déjà été précisé, les secondaires sont montés en opposition en tenant compte du sens d'enroulement des bobinages, de telle sorte quen l'absence de matériaux au sein des bobines, la tension résultante soit nulle.
Ceci étant posé, supposant d'abord que l'on introduise un échantillon ferromagnétique dans le seul bobinage supérieur, la tension résultante aux bornes à - B représente bien la perméabilité différentielle, la présence du bobinage inférieur ayant pour conséquence d'effectuer très sensiblement la compensation du flux de fuite du bobinage supérieur utilisé comme bobinage de mesure.
L'utilisation de cet effet de com- pensation est d'ailleurs caractéristique de l'invention, car elle permet d'éliminer l'introduction d'une err eur non négligeable lorsque les dimensions transversales de l'échantillon ferromagnétique sont faibles devant le diamètre du bobinage et rend possible l'utilisation d'une seule dimension de bobinage pour effectuer le sondage d'échan- tillons dont les dimensions extrêmes sont relativement éloignées.
Un voltmètre amplificateur différentiel 8 assure la mesure de la tension de crête résultante et par suite colle de la perméabilité différentielle maximum.
Un voltmètre amplificateur 9 assure la mesure de la valeur moyenne
<Desc/Clms Page number 7>
de la tension limitée à l'une dE/ses phases, cette valeur étant alors caractéristique non seulement de la tension maximum, mais également de la forme du signal représentatif de cette tension, donc de l'en- semble des caractéristiques magnétiques de l'échantillon.
Des circuits de différantiation fommés par l'ensemble de condensateurs tels que II et 13 et de résistances telles que 12 et 14 permet d'ob- tenir un signal résultant dont la crête mesurée par le voltmètre différentiel 15 représente la valeur maximum de la dérivée seconde le long du cycle d'hystérésis; on pourrait de la sorte obtenir les dérivées successives avec d'autres circuits de différentiation sem- blables qui n'ont pas été portés sur la fig. 2. Bien entendu, tout autre système pouvant conduire au même effet de différentiation peut convenir.
Dans les mêmes conditions, les circuits à constante de temps appropria 16,118 et 19 assurent cette fois un effet d'intégration de la ten- sion e et la tension de créée mesurée par :20 représente la valeur de l'induction de saturation, alors que la mesure de la valeur efficace de l'une des phases du signal correspondant, effectuée en 21 permet d'apprécier les pertes dans l'échantillon.
Si, maintenant, ayant introduit au sein du bobinage supérieur un échantillon de caractéristiques connues, on place à l'intérieur du second un autre échantillon à examiner, les différents appareils de mesure indiqueront cette fois la différence entre les valeurs des divers paramètres caractéristiques des échantillons.
On notera que, par l'emploi d'amplificateurs de gain convenable, on peut mettre en évidence des différences extrêmement faibles entre celles-ci et que cette méthode permet de déceler rapidement et de façon indiscutable toute différence d'état entre les deux échantillons Enfin, deux oscilloscopes 10 et 22 permettent l'examen, des diffé- rentes courbes caractéristiques de chacun des échantillons, par exemple la perméabilité différentielle, sa dérivée première, autre- ment dit la dérivée seconde le long du cycle d'hystérésis, éven- tuellement la dérivée n ième, le cycle d'hystérésis lui-même ou en- core des divergences entre ces diverses courbes pour deux échantillms d'états magnétiques différents.
<Desc/Clms Page number 8>
Les images observées sont stables sur l'écran, le balayage horizon- tal étant assuré par une tension prise aux bornes de 4 en liaison de phase avec les signaux appliqués aux plaques de déviation verti- cales.
L'appareil montre,sur la fig. 3 apporte diverses solutions originales à certains problèmes posés par la réalisation industrielle de l'appareil d'étude.
Selon une première caractéristique de l'invention, un circuit spécial permet de réaliser simultanément et simplement la détection diffé- rentielle des signaux recueillis aux bornes des enroulements secon- ' daires des bobines inductrices, ainsi que l'excitation des plaques de déflection de l'oscilloscope, sans apporter d'effet nuisible de déconcentration du faisceau cathodique, ni réduire l'amplitude du signal différentiel qui leur est appliqué.
Selon une seconde caractéristique de l'invention, le détection diffé- rentielle est réalisée de telle sorte que la sensibilité est inver- sement proportionnelle à l'amplitude du signal recueilli aux bornes du secondaire des bobines inductrices, et ceci dans le but de com- penser, dans une certaine mesure, la perte de sensibilité due à la réduction de section des matériaux ferromagnétiques à étudier, tout en protégeant l'appareil de mesure contre les surcharges acciden- telles.
Selon une troisième caractéristique, il est possible de réaliser la simplement un calage de la phase de/tension d'exploration horizontale de l'oscilloscope, dans le but d'obtenir des figures cathodiques parfaitement définies.
Sur la fig. 3, les bobines inductrices Bl et B2, alimentées au tra- vers du condensateur C1 et de la résistance R1' ont leurs enroule- ments secondaires connectés en opposition par l'intermédiaire d'un potentiomètre d'équilibrage P1. L'ensemble débite sur une combinaison de résistances (R2' R3 et R'2' R'3) symétriques par rapport à la masse et formant diviseur potentiométrique dans le but d'alimenter les grilles de la lampe double L à une tension convenable pour, près détection par Rs, Cs et R's' C's respectivement, obtenir l'effet de compensation, selon la seconde caractéristique.
Cet effet
<Desc/Clms Page number 9>
de compensation résulte de l'augmentation de la tension négative de grille lorsque l'amplitude du signal croît avec, comme conséquence, tendance à la réduction de courant anodique par le courbure de la caractéristique, au voisinage du "cut off"..
Les anodes débitent respectivement dans les résistances R6 et R'6. dont l'équilibre peut être obtenu par le réglage du potentiomètre P2.
Un appareil de mesure à zéro central est connecté entre chacune des anodes, soit directement, soit au travers de résistances R7 et R8' selon la sensibilité de lecture recherchée.
Selon la première caractéristique, le point milieu (curseur) du potentiomètre Pl est réuni à la masse par une résistance R4, dont 1 voleur est convenablement réglée. De ce fait, la tension diffé- rentielle appliquée aux plaques Pl et P2 de l'oscilloscope reste inaltérée, alors que les tensions respectives des plaques, par rapport à la masse, peuvent être réduites à une valeur suffisante pour que l'effet de déconcentration du faisceau soit inappréciable..
Les plaques de déviation verticale sont alimentées par un transfor- mateur T, dont le primaire, d'impédance suffisamment élevée, est branché aux bornes de la résistance R1 parcourue par le courant d'excitation des bobines. Un condensateur C3 branché aux bornes du secondaire permet de réaliser le recalage de phase, objet de la troi- sième caractéristique.
L'application de ce schéma ou d'un montage en découlant, n'est pas limitée à l'invention, mais présente un intérêt dans tous les cas où il est notablement nécessaire de réaliser, simultanément, et à peu de frais, la double alimentation d'un détecteur différentiel et d'un oscilloscope, et ceci à partir de signaux respectivement à niveau élevé, susceptible d'entrainer un/effet de déconcentration du faisceau.
<Desc / Clms Page number 1>
Method and apparatus for the study of ferromagnetic materials.
We know that in a transformer with a ferromagnetic core, the shape of the voltage wave at the terminals of the secondary winding can constitute an element characteristic of the nature of the metal, this property having moreover already been used to study the laws of magnetism and, in particular, to trace the hysteresis cycle of ferromagnetic metals. On the other hand, by comparing this voltage or the hysteresis cycle which results from it, for two different cores, it was possible to highlight the differences in structure of these, because it is known that the composition and the mechanical properties ferromagnetic metals are intimately linked to their magnetic characteristics, and this moreover constitutes a non-destructive method of studying or sorting this type of material.
The subject of the invention is an apparatus of this type, characterized, on the one hand, by a special supply assembly for the transformer ensuring the measurement, on the other hand, by the addition of integration circuits. or differentiation, all in such a way that
<Desc / Clms Page number 2>
can lead to the observation not only of the hysteresis cycle characterizing the magnetic state of the metal, but also to other cycles representing the first, second, third derivatives, etc ... of the hysteresis cycle and this because of the observation which could be made that weak variations of forms of this cycle, inappreciable directly by the eye, become evident that the representative cycles of the successive derivatives.
We will also note that the theoretical value of this observation has not escaped the technicians since it is now common to use the notation of differential permeability, the latter not representing anything other than the first derivative of the curve of hysteresis for the value of the inducing field considered.
The invention therefore makes it possible not only to trace this cycle of differential permeability, but also that of the other derivatives and, by the position of the extremes or remarkable points of these curves, to determine the value of characteristic elements of the metal, by example: that of the coercive field, of the saturation field, etc., in the same way it is thus possible to extend the field of observation of the variations of these characteristic elements according to the influences that the composition may have on them. chemical, thermal, or mechanical treatments, and c ... applied to metal.
Finally, to allow comparison with perfectly characterized samples taken as a reference, we can end up observing the curves showing the difference between the characteristic curves of the magnetic state of the metal studied and those of the sample. tillon, these characteristic curves being able to represent one or the other of the derivatives mentioned above, the latter method consequently making it possible to carry out a determined classification of metals whose structures may, for different reasons. verses, be different.
The first characteristic of the invention resides in the method of measuring the differential permeability from which all the others can be derived.
This method resides in the use of a transformer whose magnetic core consists of the ferromagnetic sample
<Desc / Clms Page number 3>
to be examined and the primary of which is supplied at constant current, which means that, if the current wave is for example sinusoidal, it will remain so whatever the action brought by the sample.
It is also known that this result can be achieved if the power source has a large internal impedance relative to that of the primary and that, for this to be the case, it is sufficient, in the case where only d 'a low impedance source, to insert in series with the impedance of use, a resistance of relatively high value associated with a capacitor whose reactance compensates for that of the winding used.
This being said, we know that the voltage at the secondary closed on a high value impedance (input impedance of an electronic amplifier) is represented by e = n where n being the number of dt turns of this last coil and? the inducing flux. Now, if S is the useful section of the sample studied and # the magnetic induction, e = n sd or e = n Sd dH, H being the inducing field, dt dH, dt we notice that l 'one can attribute to H such a useful definition, since dH appears both in the numerator and in the denominator;
in particular we can admit that this is the calculated field supplied by the induction coil, so much so that, under these conditions, d represents the inherent differential permeability of iron in dH / the demagnetizing field is then zero and by . therefore / the case where the sample is taken in the form of a coil is equal to the field in the iron) or the effective differential permeability of a straight bar for example, the latter definition being taken with respect to the field of the coil accepted as reference.
On the other hand, if H is sufficiently large compared to the saturation field of the sample, dH can be considered as constant, and dt up to a constant the differential permeability is well represented by the value at each instant of voltage e.
According to a second characteristic of the invention, the value / induction can be obtained by integrating the signal representing the above secondary voltage with respect to time.
According to a third characteristic of the invention, the measurement of the peak value of the voltage at the secondary will represent the value
<Desc / Clms Page number 4>
of the initial differential permeability, in other words the slope of the hysteresis cycle for the value of the coercive field.
According to a fourth characteristic of the invention, the measurement of the average value of one of the phases of this signal is characteristic of all the magnetic properties of the metal.
According to a fifth characteristic of the invention, the measurement of the thief of the signal after integration will represent the value of the saturation induction.
According to a sixth characteristic of the invention, the measurement of the rms value of one of the phases of this latter signal represents the energy lost during half of a hysteresis cycle.
According to a seventh characteristic of the invention, the examination of the cycles of differential permeability and of hysteresis can be carried out on the screen of an oscilloscope on condition of exciting the vertical deflection plates with the signal collected in the secondary. or after integration, and the horizontal deflection plates by a voltage from the excitation current of the primary winding.
According to an eighth characteristic of the invention, the offset, in the horizontal direction, between the positive and negative pulses of the signal at the secondary, represents the doable of the value of the coercive field.
According to a ninth characteristic of the invention, it is possible to carry out all the preceding measurements and observations for several distinct frequencies -, the characteristics of different materials varying from distinct matter depending on the frequency, - of the inducing field.
According to a tenth characteristic of the invention, a frequency sweep can be carried out by a conventional device, with the aim of plotting on the oscilloscope a curve representing the variation of one or other of the characteristic elements. above depending on the frequency.
According to an eleventh characteristic of the invention, it is possible to measure or observe the values of the first and second derivatives, etc. of the characteristic elements above.
<Desc / Clms Page number 5>
According to a twelfth characteristic of the invention, the differential values of the above elements relating to two distinct samples placed separately within a transformer as above are measured and observed, it being understood that the primaries are par- run by the same supply current and the secondary windings mounted in such a way that it is possible to measure the difference in the induced voltages, this differential measurement being able to relate to any of the above elements, even to the derived values, and this with the aim of defining the characteristic differences in the physico-chemical state of two different materials, one of which is particularly defined as a reference.
In the accompanying drawings, given by way of example only: FIG. I represents the set of theoretical curves sufficient to analyze the principle of the measurement of the differential permeability; fig. 2 shows an overall diagram of the means used for the aforementioned measurement; fig. 3 shows a practical assembly diagram of an apparatus for studying and classifying ferromagnetic materials.
In fig. I, that is indeed, a cycle of hysteresis - f (H) given represented in A and a curve B representing the wave of the current, consequently that of the inductive field, the maximum amplitude of this one being large before that of the saturation field Hs; under these conditions, the voltage e is represented by the curve whose maxima represent the maximum value of the differential permeability, in other words that of the slope along the hysteresis cycle, and which consequently coincides with the passages of the inductive field by the values of the coercive field Hc. Apart from these maxima, the voltage e decreases and is canceled out when the inductive field reaches the value of the saturation field Hs.
Curve D represents the value of the slope at each point of the hysteresis cycle, in other words the voltage e, no longer as a function of time, but as a function of the inducing field. It is therefore the curve that can be observed on the screen of a cathodic oscilloscope excited on one pair of plates by the voltage e and on the other by a voltage proportional to the inductive field or again
<Desc / Clms Page number 6>
to the primary excitation current, this means also being also used to reproduce the corresponding hysteresis cycle, this time replacing the voltage by its integral, in other words by the value of the induction ss.
Note that the offset in the horizontal direction between the signal peaks represents the value of 2 Hc.
Fig. 2 gives by way of nonlimiting example an overall diagram of the means used to achieve the measurement or observation of the phenomena mentioned above.
Two transformers whose primary windings I and 2 and the secondaries 6 and 7 are wound concentrically or in the form of wafers arranged parallel to each other, are electrically mounted as in figs 2, the primaries are supplied in series through a capacitor 3 and a resistor 4, by a high impedance generator 5, capable of supplying an excitation current in accordance with what has already been specified, the secondaries are mounted in opposition taking into account the direction of winding of the windings, in such a way that in the absence of materials within the coils, the resulting voltage is zero.
This being said, supposing first that a ferromagnetic sample is introduced into the upper winding alone, the resulting voltage at the terminals at - B does indeed represent the differential permeability, the presence of the lower winding having the consequence of effecting very substantially the compensation of the leakage flux of the upper winding used as the measuring winding.
The use of this compensating effect is moreover characteristic of the invention, since it makes it possible to eliminate the introduction of a not insignificant error when the transverse dimensions of the ferromagnetic sample are small compared to the diameter. of the coil and makes it possible to use a single coil size for probing samples whose extreme dimensions are relatively far apart.
A differential amplifying voltmeter 8 measures the resulting peak voltage and consequently sets the maximum differential permeability.
An amplifier voltmeter 9 measures the average value
<Desc / Clms Page number 7>
of the voltage limited to one of its phases, this value then being characteristic not only of the maximum voltage, but also of the form of the signal representative of this voltage, and therefore of all the magnetic characteristics of the sample.
Differentiation circuits formed by the set of capacitors such as II and 13 and resistors such as 12 and 14 make it possible to obtain a resulting signal, the peak of which measured by the differential voltmeter 15 represents the maximum value of the second derivative. along the hysteresis cycle; one could in this way obtain the successive derivatives with other similar differentiation circuits which have not been shown in FIG. 2. Of course, any other system that can lead to the same differentiation effect may be suitable.
Under the same conditions, the appropriate time constant circuits 16, 118 and 19 this time ensure an integration effect of the voltage e and the voltage created measured by: 20 represents the value of the saturation induction, while the measurement of the rms value of one of the phases of the corresponding signal, carried out at 21, makes it possible to assess the losses in the sample.
If, now, having introduced into the upper winding a sample of known characteristics, another sample to be examined is placed inside the second, the different measuring devices will this time indicate the difference between the values of the various characteristic parameters of the samples. .
It will be noted that, by the use of suitable gain amplifiers, it is possible to demonstrate extremely small differences between them and that this method makes it possible to rapidly and indisputably detect any difference in state between the two samples. , two oscilloscopes 10 and 22 allow the examination of the different characteristic curves of each of the samples, for example the differential permeability, its first derivative, in other words the second derivative along the hysteresis cycle, possibly the nth derivative, the hysteresis cycle itself or even discrepancies between these various curves for two samples of different magnetic states.
<Desc / Clms Page number 8>
The images observed are stable on the screen, the horizontal scanning being ensured by a voltage taken at the terminals of 4 in phase connection with the signals applied to the vertical deflection plates.
The apparatus shows, in fig. 3 provides various original solutions to certain problems posed by the industrial production of the study apparatus.
According to a first characteristic of the invention, a special circuit makes it possible to carry out simultaneously and simply the differential detection of the signals collected at the terminals of the secondary windings of the field coils, as well as the excitation of the deflection plates of the field coil. oscilloscope, without providing a harmful deconcentration effect of the cathode beam, nor reducing the amplitude of the differential signal applied to them.
According to a second characteristic of the invention, the differential detection is carried out so that the sensitivity is inversely proportional to the amplitude of the signal collected at the terminals of the secondary of the inductor coils, and this with the aim of comparing consider, to a certain extent, the loss of sensitivity due to the reduction in section of the ferromagnetic materials to be studied, while protecting the measuring device against accidental overloads.
According to a third characteristic, it is possible to simply perform a calibration of the phase of the horizontal scanning voltage of the oscilloscope, with the aim of obtaining perfectly defined cathode figures.
In fig. 3, field coils B1 and B2, supplied through capacitor C1 and resistor R1 ', have their secondary windings connected in opposition via a balancing potentiometer P1. The assembly delivers on a combination of resistors (R2 'R3 and R'2' R'3) symmetrical with respect to the mass and forming a potentiometric divider in order to supply the gates of the double lamp L at a voltage suitable for , near detection by Rs, Cs and R's' C's respectively, obtain the compensation effect, according to the second characteristic.
This effect
<Desc / Clms Page number 9>
compensation results from the increase in the negative gate voltage when the amplitude of the signal increases with, as a consequence, a tendency to reduce the anode current by the curvature of the characteristic, in the vicinity of the "cut off".
The anodes flow respectively into resistors R6 and R'6. whose balance can be obtained by adjusting potentiometer P2.
A central zero measuring device is connected between each of the anodes, either directly or through resistors R7 and R8 'depending on the reading sensitivity sought.
According to the first characteristic, the midpoint (cursor) of the potentiometer P1 is joined to the ground by a resistor R4, of which 1 thief is suitably adjusted. As a result, the differential voltage applied to the plates P1 and P2 of the oscilloscope remains unaltered, while the respective voltages of the plates, with respect to ground, can be reduced to a value sufficient for the de-concentration effect of the beam is invaluable.
The vertical deflection plates are supplied by a transformer T, the primary of which, of sufficiently high impedance, is connected to the terminals of the resistor R1 through which the excitation current of the coils passes. A capacitor C3 connected to the terminals of the secondary makes it possible to carry out the phase adjustment, object of the third characteristic.
The application of this diagram or of an assembly resulting therefrom is not limited to the invention, but is of interest in all cases where it is notably necessary to carry out, simultaneously, and at little cost, the double supply of a differential detector and of an oscilloscope, and this from signals respectively at a high level, capable of causing a deconcentration effect of the beam.