CS258764B1 - Method of measurement of constant saturated magnetostriction of magnetic strips - Google Patents
Method of measurement of constant saturated magnetostriction of magnetic strips Download PDFInfo
- Publication number
- CS258764B1 CS258764B1 CS861256A CS125686A CS258764B1 CS 258764 B1 CS258764 B1 CS 258764B1 CS 861256 A CS861256 A CS 861256A CS 125686 A CS125686 A CS 125686A CS 258764 B1 CS258764 B1 CS 258764B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- magnetic
- longitudinal axis
- measured
- alternating
- magnetic tape
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Řešení je založeno na měření konstanty nasycené magnetostrikce magnetických pásků pomocí střídavé magnetické susceptibility. Na měřený magnetický pásek se působí jednak statickým magnetickým polem kolmým k jeho podélné ose, jednak střídavým magnetickým polem rovnoběžným s jeho podélnou osou a dále mechanickým napětím rovnoběžným s podélnou osou magnetického pásku. Snímají se složky magnetického indukčního toku ů směru rovnoběžném s podélnou osou měřeného magnetického pásku a tyto změny magnetického toků jsou mírou střídavé magnetické susceptibility.The solution is based on measuring the saturated magnetostriction constant of magnetic strips using alternating magnetic susceptibility. The measured magnetic strip is subjected to a static magnetic field perpendicular to its longitudinal axis, an alternating magnetic field parallel to its longitudinal axis, and a mechanical stress parallel to the longitudinal axis of the magnetic strip. The components of the magnetic induction flux in the direction parallel to the longitudinal axis of the measured magnetic strip are measured, and these changes in the magnetic flux are a measure of the alternating magnetic susceptibility.
Description
Vynález se týká způsobu měření konstanty nasycené magnetostrikce magnetických pásků jednoduchou indukční metodou.The present invention relates to a method for measuring a saturated magnetostriction constant of magnetic strips by a simple induction method.
Magnetoelastické vlastnosti feromagnetických materiálů jsou důležité z hlediska jejich technických aplikací. Například u materiálů určených pro jádra transformátorů nebo pro točivé elektrické stroje je magnetostrikce nežádoucí jev, protože působí chvění, zvyšuje hlučnost a magentizační ztráty v materiálu. Naproti tomu v jiných zařízeních jako jsou magnetomechanické převodníky, generátory ultrazvuku a podobně, se magnetostrikce využívá.Magneto-elastic properties of ferromagnetic materials are important for their technical applications. For example, in materials intended for transformer cores or rotating electrical machines, magnetostriction is an undesirable phenomenon, as it causes vibration, increases noise, and magnetic losses in the material. In contrast, in other devices such as magnetomechanical transducers, ultrasound generators and the like, magnetostriction is used.
K určení magnetoelastických vlastností feromagnetických materiálů je nezbytná znalost konstanty nasycené magnetostrikce JL s· Metody používané k jejímu měření je možno rozdělit do dvou skupin:To determine the magnetoelastic properties of ferromagnetic materials, the knowledge of the JL s saturation magnetostriction constant is necessary. · The methods used for its measurement can be divided into two groups:
1) Na dilatační metody využívající změny rozměrů vzorku při jeho magnetování. Pro měření deformace se nejčastěji používají odporové nebo polovodičové extenzometry. Tyto postupy jsou však dosti pracné a jejich přesnost a citlivost v některých případech nemusí být dostačující. Je sice možno použít citlivější snímače prodlouženi vzorku, které vyhovují i náročným požadavkům, avšak cena těchto přístrojů je poměrně vysoká.1) For dilatation methods using changes in sample size during magnetization. Resistance or semiconductor extensometers are most often used for deformation measurements. However, these procedures are quite laborious and in some cases their accuracy and sensitivity may not be sufficient. Although it is possible to use more sensitive sample elongation sensors that meet even the most demanding requirements, the cost of these devices is relatively high.
2) Druhou skupinu tvoří metody, při kterých se využívá změn magnetických vlastností, ke kterým dochází při elastické deformaci vzorku. Jsou známé postupy založené na tomto principu, ale jen některé z nich jsou univerzální, tedy vhodné pro měření magnetostrikčních konstant obou znamének a libovolných velikostí. V poslední době vyvstává potřeba měřit konstantu nasycené magnetostrikce na vzorcích ve tvaru tenkých pásků, především v souvislosti s rozšířením výroby magnetických amorfních slitin. Tak je například znám jednoduchý univerzální způsob pro taková měření (A. Narita a kol.: IEEE Trans. Magn. MAG-16 (1980). Na magnetický pásek pod tahovým napětím jsou přiložena dvě navzájem kolmá magnetická pole. Podélným statickým polem je pásek magnetován do nasycení v podélném směru. Mnohonásobně slabší střídavé pole přiložené napříč pásku vyvolává kmitání vektoru nasycené magnetizace kolem směru statického pole. Frekvence kmitů odpovídá frekvenci střídavého magnetického pole. Amplituda kmitů se určuje z napětí indukovaného ve snímací cívce, jejímž středem pásek prochází.2) The second group consists of methods that utilize changes in the magnetic properties that occur during the elastic deformation of the sample. Procedures based on this principle are known, but only some of them are universal, thus suitable for measuring the magnetostriction constants of both signs and arbitrary sizes. Recently, there has been a need to measure the saturation magnetostriction constant on thin-strip samples, particularly in connection with the expansion of the production of magnetic amorphous alloys. Thus, for example, a simple universal method for such measurements is known (A. Narita et al .: IEEE Trans. Magn. MAG-16 (1980). Two magnetic perpendicular magnetic fields are applied to a magnetic strip under tensile stress. The much weaker alternating field applied across the tape causes the saturation of the magnetization vector around the static field direction The frequency of the oscillations corresponds to the frequency of the alternating magnetic field The oscillation amplitude is determined from the voltage induced in the sensing coil through which the tape passes.
Nevýhodou uvedené metody je, že indukované napětí je úměrné časové změně podélné složky magnetizace pásku. Frekvence Indukovaného napětí se rovná dvojnásobku frekvence střídavého magnetického pole a amplituda indukovaného napětí je úměrná druhé mocnině apmliduty kmitů vektoru nasycené magnetizace. Přesné a citlivé určování amplitudy kmitů, ze které se určuje konstanta nasycené magnetostrikce, je proto poněkud komplikované.A disadvantage of this method is that the induced voltage is proportional to the time change of the longitudinal component of the tape magnetization. The frequency of the Induced voltage equals twice the frequency of the alternating magnetic field, and the amplitude of the induced voltage is proportional to the square of the amplitudes of the saturation magnetization vector. Accurate and sensitive determination of the vibration amplitude from which the saturation magnetostriction constant is determined is therefore somewhat complicated.
Uvedený způsob měření zatím nenalezl širší uplatnění v praxi. Většina dosud známých způsobů měření magnetistrikční konstanty je poměrně nákladná a složitá, proto se měření této důležité veličiny zpravidla omezují jen na některé specializované laboratoře.This method of measurement has not yet found wider application in practice. Most of the known methods of measuring the magnetistication constant are relatively expensive and complex, therefore the measurement of this important quantity is usually limited to some specialized laboratories.
Uvedené nevýhody odstraňuje vynález, jehož předmětem je způsob měření konstanty nasycené magnetostrikce magneteckých pásků pomocí střídavé magnetické susceptibility. Podstata vynálezu spočívá v tom, že na měřený magnetický pásek se působí jednak statickým magnetickým polem o směru rovnoběžném s rovinou magnetického pásku, kolmém k jeho podélné ose a majícím intenzitu dostačující k nasycení měřeného magnetického pásku, jednak střídavým magnetickým polem rovnoběžným s podélnou osou magnetického pásku. Dále se na měřený magnetický pásek působí mechanickým napětím rovnoběžným s podélnou osou magnetického pásku, přičemž se snímají složky magnetického indukčního toku o směru rovnoběžném s podélnou osou měřeného magnetického pásku a tyto změny magnetického toku jsou mírou .střídavě magnetické susceptibility.These disadvantages are overcome by the invention, which is concerned with a method for measuring the saturation magnetostriction constant of magnetic strips by means of alternating magnetic susceptibility. SUMMARY OF THE INVENTION The magnetic tape being measured is subjected both to a static magnetic field having a direction parallel to the plane of the magnetic tape perpendicular to its longitudinal axis and having an intensity sufficient to saturate the measured magnetic tape and alternating magnetic field parallel to the longitudinal axis of the magnetic tape. . Further, the magnetic tape being measured is subjected to a mechanical stress parallel to the longitudinal axis of the magnetic tape, sensing the components of the magnetic flux in a direction parallel to the longitudinal axis of the measured magnetic tape, and these magnetic flux variations are a measure of alternating magnetic susceptibility.
Při odvození vztahu mezi podélnou magnetickou suseeptibilitou % a konstantou nasycené magnetostrikce A. s vycházíme ze známého výrazu pro hustotu volné energie E magnetického páskuTo derive the relation between the longitudinal magnetic suseeptibility% and the saturation magnetostriction constant A. s we start from the known expression for the free energy density E of the magnetic tape
E = -Mgcos 0 - Mgh sin£) coswt + 2 M2 (N sin20 + N cos2$) + E^, kde Mg je nasycená magnetizace, N,, a demagnetizační faktory podél a napříč pásku, hustota anizotropní energie indukované tahovým napětím, & je úhel, který v časovém okamžiku t svírá vektor nasycené magnetizace se směrem statického pole H,to je kruhová frekvence a h amplituda střídavého magnetického pole.E = -M g cos 0 - M g h sin £) coswt + 2 M 2 (N sin 20 + N cos 2 $) + E ^, where M g is saturated magnetization, N ,, and demagnetization factors along and across is the angle that at the instant of time t forms the saturation magnetization vector with the direction of the static field H, that is the circular frequency ah the amplitude of the alternating magnetic field.
Pro nízké hodnoty kruhové frekvence uu , kdy v každém okamžiku má vektor nasycené magnetizace směr odpovídající termodynamické rovnováze je možno úhel Θ určit z podmínky minima hustoty volné energieFor low values of the circular frequency uu, when at each moment the saturation magnetization vector has a direction corresponding to the thermodynamic equilibrium, the angle Θ can be determined from the condition of the minimum density of free energy
Pro malé amplitudy kmitů, tj. malé hodnoty úhluΘ , se získá pro podélnou magnetickou susoeptibilitu výrazFor small amplitudes of oscillations, ie small values of anglesΘ, the expression for longitudinal magnetic susoeptibility is obtained
M sin Θ M γ _ s _ s___ h coswt Η - Ηθ - (Nj. - N„ )Mg kde efektivní anizotropní pole H představujeM sin Θ M γ _ s_ s___ h coswt Η - Ηθ - (Nj. - N ") M g where the effective anisotropic field H represents
I H<f = ' Ms 3Θ2]&= 0 ·I H <F = M s 3Θ 2] & = 0 ·
V případě izotropního materiálu, jako například amorfního feromagnetika nebo neorientovavaného polykrystalického materiálu platí a tedy “ V Ms·In the case of isotropic material, such as amorphous magnetic material or a polycrystalline material neorientovavaného valid and therefore 'in the M ·
6* představuje velikost tahového napětí přiloženého na pásek. Měřením změn magnetické susceptibility X , ke kterým dochází při změnách tahového napětí é je možno určovat velikost nasycené magnetostrikční konstanty 3. .6 * represents the amount of tensile stress applied to the tape. By measuring the changes of magnetic susceptibility X that occur when the tensile stress é changes, the magnitude of the saturation magnetostriction constant 3 can be determined.
Přiložením statického magnetického pole napříč a střídavého magnetického pole podél pásku dosáhne se toho, že střídavá složka vektoru nasycené magnetizace je orientována převážně ve směru podél pásku a může být proto snadno snímána cívkou,, jejímž středem pásek prochází. Výhodou tohoto uspořádání jé, že napětí indukované ve snímací cívce má stejnou frekvenci jako střídavé magnetické pole a jeho amplituda je přímo úměrná amplitudě kmitů vektoru nasycené magnetizace. K přesnému a citlivému měření indukovaného napětí se proto dají využít výhody známých střídavých můstkových metod.By applying a static magnetic field across and an alternating magnetic field along the strip, the alternating component of the saturated magnetization vector is oriented predominantly in the direction along the strip and can therefore be readily read by the coil through which the strip passes. An advantage of this arrangement is that the voltage induced in the sensing coil has the same frequency as the alternating magnetic field and its amplitude is proportional to the amplitude of the oscillations of the saturated magnetization vector. Therefore, the advantages of the known AC bridge methods can be used to accurately and sensitively measure the induced voltage.
Na připojeném výkresu je uveden příklad provedení zařízení pro měření konstanty nasycené magnetostrikce magnetických pásků podle vynálezu, kde je znázorněno uspořádáni magnetizační, snímací a kompenzační cívky a způsob umístění měřeného pásku.The attached drawing shows an exemplary embodiment of a device for measuring the saturation magnetostriction constant of magnetic strips according to the invention, showing the arrangement of the magnetizing, sensing and compensating coils and the method of positioning the measured tape.
Měřený magnetický pásek 2 je magnetován do nasycení příčným statickým· magnetickým polem H, jehož směr je v obrázku znázorněn šipkou. Střídavý proud procházející magnetizační cívkou 2 vytváří podélné střídavé magnetické pole. Ve snímací cívce 2» jejímž středem pásek 2 prochází, se indukuje střídavé napětí vyvolané změnou magnetického indukčního toku touto cívkou. Kompenzační cívka £, zapojená s opačným smyslem vinutí do série se snímací cívkou 2, slouží k vykompenzování napětí indukovaného ve snímací cívce 2 za nepřítomnosti měřeného pásku 2·The magnetic strip 2 to be measured is magnetized to saturation by a transverse static magnetic field 11, the direction of which is shown in the figure by an arrow. The alternating current passing through the magnetizing coil 2 generates a longitudinal alternating magnetic field. In the pick-up coil 2 ', the center of which passes through the strip 2, an alternating voltage is induced by changing the magnetic induction flux through the coil. The compensation coil 8, connected in reverse to the winding sense in series with the sensor coil 2, serves to compensate for the voltage induced in the sensor coil 2 in the absence of the measured tape 2.
Výsledné napětí indukované na dvojici cívek 2 a A 3e Pak přímo úměrné podélné magnetické susceptibilitě X měřeného pásku 2· Tahové napětí v pásku 2 se realizuje upevněním jednoho konce pásku 2 a přiložením tahové síly na druhý konec.The resulting voltage induced in the pair of coils 2 and 3, and P e is proportional to the longitudinal magnetic susceptibility X 2 · tape measuring tensile stress in the strip 2 is realized by attaching the one end of the strip 2 and applying a tensile force to the other end.
258764 4258764 4
Malé změny susceptibility při změně tahového napětí mohou být velmi přesně a citlivě měřeny pomocí můstkových metod pro měřeni vzájemné indukčnosti, jako je například můstekSmall variations in susceptibility when changing tensile stress can be very accurately and sensitively measured using bridge methods for measuring mutual inductance, such as a bridge
Hartshornova typu.Hartshorn type.
Uvedený způsob měření konstanty nasycené magnetostrikce magnetických pásků může být použit například k rychlé a přesné kontrole vlastností magnetických materiálů vyráběných ve formě plechů nebo pásků přímo ve výrobním závodě.Said method of measuring the saturation magnetostriction constant of the magnetic strips can be used, for example, to quickly and accurately check the properties of the magnetic materials produced in the form of sheets or strips directly at the factory.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS861256A CS258764B1 (en) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | Method of measurement of constant saturated magnetostriction of magnetic strips |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS861256A CS258764B1 (en) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | Method of measurement of constant saturated magnetostriction of magnetic strips |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS125686A1 CS125686A1 (en) | 1988-01-15 |
| CS258764B1 true CS258764B1 (en) | 1988-09-16 |
Family
ID=5346484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS861256A CS258764B1 (en) | 1986-02-24 | 1986-02-24 | Method of measurement of constant saturated magnetostriction of magnetic strips |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS258764B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ306170B6 (en) * | 2006-11-30 | 2016-09-07 | Vysoká Škola Báňská - Technická Universita Ostrava | Method of and device for determining material magnetic properties, particularly that of steel |
-
1986
- 1986-02-24 CS CS861256A patent/CS258764B1/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ306170B6 (en) * | 2006-11-30 | 2016-09-07 | Vysoká Škola Báňská - Technická Universita Ostrava | Method of and device for determining material magnetic properties, particularly that of steel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS125686A1 (en) | 1988-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPS61258161A (en) | Noncontacting magnetic stress and temperature detector | |
| US20050179430A1 (en) | Transducer for generating and measuring torsional waves, and apparatus and method for structural diagnosis using the same | |
| US4316146A (en) | Method and device for measuring and detecting a change in the mechanical state of a body | |
| US4769599A (en) | Magnetometer with magnetostrictive member of stress variable magnetic permeability | |
| US2975360A (en) | Magnetoabsorption flux meter and gradiometer | |
| Harada et al. | A new torque transducer using stress sensitive amorphous ribbons | |
| SE8904307D0 (en) | COMPENSATION OF STATIC AND / OR QUASISTIC MAGNETIC FIELDS OF MAGNETOELASTIC POWER AND TORQUE SENSORS | |
| Datta et al. | Saturation and engineering magnetostriction of an iron‐base amorphous alloy for power applications | |
| Kraus | A novel method for measurement of the saturation magnetostriction of amorphous ribbons | |
| Chen et al. | A theoretical and experimental study of alternating current stress measurement under different loading modes | |
| JPH0784021A (en) | Weak magnetic measurement device and nondestructive inspection method using the same | |
| CS258764B1 (en) | Method of measurement of constant saturated magnetostriction of magnetic strips | |
| CN112083361A (en) | Method for enhancing trace magnetic moment measurement signal by adding magnetic particles | |
| KR101046539B1 (en) | sensor | |
| Fosalau et al. | Circular displacement sensor using magnetostrictive amorphous wires | |
| US3431489A (en) | Null coil pendulum magnetometer with means for establishing an alternating magnetic flux gradient through the null coil | |
| RU171066U1 (en) | MAGNETO-ELECTRIC CONTACTLESS DC SENSOR | |
| SU901959A1 (en) | Device for measuring ferromagnetic material static magnetic characteristics | |
| JPH02110331A (en) | Excitation method of magnetostrictive stress sensor | |
| RU2024889C1 (en) | Method of measuring coercive force of ferrous rod specimen | |
| SU894624A1 (en) | Method of measuring internal demagnetizing field intensity of ferromagnetic specimen | |
| Osada et al. | The effect of ultrasonic resonance on impedance in magnetic rods | |
| SU1049760A1 (en) | Magneto-elastic force cell | |
| SU783732A1 (en) | Vibration-type magnetometer | |
| SU1022087A1 (en) | Method of measuring magnetostriction of samples |