Wynalazek dotyczy ukladu elektromagnetycz¬ nej sondy róznicowej (szukacz róznicowy), któ¬ ra sluzy jako urzadzenie odbiorcze dla pól magnetycznych, a w szczególnosci dla slabych stalych pól magnetycznych i pracuje na zasadzie wytworzenia drugiej harmonicznej pradu.Uzywane sa coraz czesciej elektromagnetycz¬ ne sondy róznicowe dla róznorodnych pomia¬ rów slabych i silnych pól magnetycznych, szcze¬ gólnie jednak dla pól stalych. Sondy te sa zbu¬ dowane na zasadzie wytworzenia drugiej har¬ monicznej pradu. Sonda taka sklada sie w za¬ sadzie z dwóch rdzeni, które sa wykonane z miekkiego magnetycznie materialu i które magnesuje sie powyzej granicy nasycenia jedno¬ czesnie za pomoca pola zmiennego i pola mie¬ rzonego.Kazdy rdzen wyposazony w cewke odbiorcza, w której za pomoca okreslonego strumienia *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze twórca wynalazku jest inz. Ladislav Markes. magnetycznego zostanie zaindukowane napiecie, które posiada znaczna skladowa drugiej harmo¬ nicznej pradu. Obie cewki sa wlaczone przeciw- sobnie, przez co nieparzyste harmoniczne pradu znosza sie, natomiast parzyste sumuja sie. Z pa¬ rzystych harmonicznych pradu pobiera sie do zastosowania druga harmoniczna, której ampli¬ tuda jest proporcjonalna do natezenia mierzo¬ nego pola magnetycznego. Obydwa rdzenie mo¬ ga posiadac cewke odbiorcza i sa ustawione przeciwsobnie, jedna za druga. Ten uklad elek¬ tromagnetycznej sondy jest najczesciej uzywa¬ ny. Sa jednak dwie przyczyny, które oddzialy- wuja zaklócajaco na przeprowadzane-za pomo¬ ca tych sond pomiary. W pierwszym rzedzie przyczyna Jest zewnetrzne pole magnetyczne, w którym pomiar zostanie przeprowadzony, na przyklad ziemskie pole magnetyczne, które mo¬ ze byc skompensowane, gdyby chodzilo tylko o niezmienne i wystarczajaco jednolite pole za¬ klócajace. W przeciwnym przypadku okazuje sie niezbednym, uzycie dwóch identycznych sond V.polozonych wystarczajaco blisko obok siebie, a nawet Wedlug niejednolitej wielkosci pola zaklócajacego, oo w istocie ogranicza mocno mozliwosci pomiarowe, poniewaz mierzone pole magnetyczne moze oddzialywac tylko na jedna z dwóch sond, przy czym sonda jest kompensu¬ jaca.Sporzadzenie dwóch identycznych sond z pun¬ ktu widzenia ich wytworzenia jest bardzo ciezkie do przeprowadzenia;; £.ównj£z ciezkie jest sporzadzenie sondy o $wo£li rdzeniach w postaci zminiaturyzowanej. Dalsza wada ta¬ kich sond jest fakt, ze strumienie magnetyczne zamykaja sie przez powietrze wewnatrz rdzeni, a w szczególnosci te skladowe strumieni, które indukuja druga harmoniczna co w istocie po¬ woduje,, ze w razie, gdy sonda zbliza- sie do ja¬ kiegokolwiek niemagnetycznego, jednak elek¬ trycznie przewodzacego materialu powoduje to zmiane rozkladu sil strumieni magnetycznych, co wplywa na zmiane napiecia wyjsciowego.Przyrzad pomiarowy rejestruje falszywie zmia¬ ne natezenia pola, która w ogóle nie miala miejsca. Elektromagnetyczne sondy róznicowa, które sa przedmiotem wynalazku nie wykazuja wymienionych wad.Na rysunku sa przedstawione dwa przyklady wykonania elektromagnetycznych sond róznico¬ wych. Fig. 1 uwidacznia schematyczny uklad sondy z otwartymi rdzeniami, fig. 2 -- przekrój strumieni pola magnetycznego sondy, fig. 3 — rozklad pola stalego w rdzeniu, fig. 4 — sche¬ matyczny uklad sondy z zamknietymi rdzenia¬ mi, fig. 5 przedstawia promienisty uklad pola magnetycznego, fig. 6 — sposób namagnesowa¬ nia mierzonego przedmiotu, fig. 7 — schema¬ tyczny uklad polaczen przyrzadu do pomiaru sily koereji, a fig. 8 — schemat polozenia sondy w stosunku do mierzonego przedmiotu. W zasa¬ dzie sonda sklada sie jedynie z jednego rdzenia, który moze byc zamkniety, i który zaopatrzony jest w uzwojenie magnesujace i w jedna cewke odbiorcza skladajaca sie z dwóch czesci o jedna¬ kowej liczbie zwojów, które sa w stosunku do siebie odwrotnie nawiniete. Kompletnie wykona¬ na sonda, jest zamknieta w puszce z materialu o bardzo dobrej przewodnosci pradu elektrycz¬ nego.Fig. 1 przedstawia jeden z mozliwych ukladów elektromagnetycznej sondy róznicowej z prostym rdzeniem. Rdzen 1 jest wykonany z magnetycz¬ nie miekkiego materialu, na który jest nawi¬ niete uzwojenie magnesujace 2, na którym znaj¬ duje sie jeszcze cewka odbiorcza, skladajaca sie z dwóch czesci 3 i 4 o jednakowej#liczbie zwojów, które sa w przeciwnym kierunku nawiniete.Zaciski wyjsciowe odbiorczej cewki sa oznaczo¬ ne cyframi 5 i 6. Kompletna sonda zamknieta w puszce 7, która jest wykonana z materialu niemagnetycznego o dobrej przewodnosci elek¬ trycznej. Puszka dziala jak ekran elektromagne¬ tyczny i zapobiega przenikaniu zmiennego pola na zewnatrz puszki. W razie gdy na sonde dzia¬ la jakiekolwiek jednorodne pole, na zaciskach wyjsciowych 5 i 6 nie wystapi napiecie, ponie¬ waz indukowane napiecia, które zostana dopro¬ wadzone do kazdej czesci cewki odbiorczej sa tej samej wielkosci, ale o odwrotnych znakach i dlatego znosza sie nawzajem. ^Jezeli jednak na rdzen bedzie oddzialywac takie pole magne¬ tyczne, ze jego skladowa H bedzie w pierwszej polowie rdzenia tej samej wielkosci, jak skla¬ dowa drugiej polowy rdzenia, ale z odwrotnymi znakami, (fig. 2), wówczas takie namagnesowa¬ nie spowoduje utworzenie sie strumieni magne¬ tycznych <&2 i 2 w obydwóch polozeniach rdze¬ nia, które beda mialy odwrotne znaki i które beda w poszczególnych czesciach cewki odbior¬ czej indukowac napiecia tak, ze na zaciskach wyjsciowych 5 i 6 powstanie napiecie. Napiecie to bedzie proporcjonalne do natezenia pola H.Oprócz strumieni magnetycznych $2 i 3 istniec bedzie takze strumien $v który jest wspólny dla obydwóch czesci cewki odbiorczej. Elektro¬ magnetyczna sonda róznicowa nie reaguje dla¬ tego na jednorodne pole magnetyczne. Gdyby jednak na sonde róznicowa dzialalo pole magne¬ tyczne, którego skladowe bylyby róznej wiel¬ kosci w kazdej polowie rdzenia, wówczas po¬ wstanie w cewce odbiorczej napiecie, które jest mniej wiecej proporcjonalne do róznicy tych skladowych. Wynika to z nastepujacego rozwa¬ zania. * W przypadku, aby powstalo skladowe nate¬ zenie jakiegokolwiek pola magnetycznego w le- %wej polowie rdzenia H± i prawej H2, tak rozlo¬ kowane pole moze byc zastapione przez pare pól o natezeniu +H i —H i przez pole o nate¬ zeniu H3, które jest wspólne dla calego rdzenia, przy czym dla absolutnej wielkosci H moze byc wyprowadzona nastepujaca^ zaleznosc: H2 - H, H= 2 To natezenie pola H bedzie proporcjonalne do napiecia na zaciskach wyjsciowych 5 i 6.Z uwagi na prosty uklad elektromagnetycznej sondy róznicowej podaje sie nastepujace dal¬ sze wazne jej wlasciwosci. Sonda wedlug wy¬ nalazku moze byc wykonana w postaci zminia- c,turyzowanej, jak równiez moze. byc uzyta wsze¬ dzie tam, gdzie nie mozna zastosowac sondy z dwoma rdzeniami z uwagi na trudnosci wy¬ konania jej w malych rozmiarach.Dalsze szczególne wlasciwosci tej elektro¬ magnetycznej sondy róznicowej polegaja na tym, ze ona wcale nie reaguje na tworzywa przewo¬ dzace prad elektryczny, natomiast reaguje wy¬ lacznie na pole magnetyczne. Osiaga sie to, jak opisano powyzej prz3z ekranowanie magnetycz¬ ne strumieni magnetycznych sondy za pomoca puszki 7 z materialu niemagnetycznego ale o dobrej przewodnosci elektrycznej. Grubosc scianki ekranu jest zalezna od czestotliwosci pola magnetycznego.W: dotychczas znanych elektromagnetycznych sondach, to znaczy w sondach, w których sa strumienie magnetyczne nie ograniczone ekra¬ nem, lecz przebiegaja przez powietrze, powsta¬ ja znaczne bledy przy zblizeniu przedmiotów o dobrej przewodnosci .elektrycznej, co w isto¬ cie uniemozliwia wykonanie czulych pomiarów.Bledy, które^ wystepuja wskutek tego zjawis¬ ka, powstaja oczywiscie przy zblizaniu wszyst¬ kich materialów o dobrej przewodnosci, a wiec takze i seromagnetycznych.. Strumien magnesujacy moze sie zamykac -takze przez rdzen £,.. tak jak to uwidocznione .jest na fig. 4. Uklad ten posiada te niezwykla wlasciwosc, ze obniza : wielkosc zmiennego, magnesujacego strumienia, zaklócajacego i w re¬ zultacie zmniejsza wplyw otaczajacego pola za¬ klócajacego craz posiada takze wiekszy wspól¬ czynnik rozmagnesowania (magnetyzm szczatko¬ wy). Uklad ten okazuje sie jako szczególnie przydatny,-jwl wypadku, w którym czesc rdze¬ nia zaopatrzona w uzwojenia, a wiec czesc po¬ miarowa, jest narazona w znacznie wyzszym stopniu na wplywy mierzonego pola niz druga czesc rdzenia, która jest bardziej oddalona od mierzonego pola. Cala sonda jest tak samo zamknieta w puszce, jak zostalo to uwidocznio¬ ne w uprzednio opisanym przypadku.Ta elektromagnetyczna sonda róznicowa znaj¬ duje zastosowanie wszedzie tam, gdzie pomiar jest przeprowadzony w zaklócajacym polu ma¬ gnetycznym, na przyklad pola ziemskiego i w ra¬ zie, gdy chodzi o pomiar lub wskazania pola, które jest szczególnie niejednorodne lub tam, gdzie podmagnesowanie przez mierzone pole jest nierówne wzdluz dlugosci rdzenia. Sondy te moga byc uzyte na przyklad w przyrzadach, które sluza do pomiaru i wskazywania wad materialowych na zasdzie magnetycznej meto¬ dy wykrywania, poniewaz wady te powoduja skrzywienie strumienia rozproszenia pola ma¬ gnetycznego. Sondy moga byc równiez uzyte z dobrym skutkiem do pomiaru stopni nateze¬ nia magnetycznego, w przyrzadach do pomiaru sily koercji, niemagnetycznych' wlasciwosci ma¬ terialów, podatnosci magnetycznej itd. Ponizej cpisane sa przynajmniej dwa typowe przypadki, w których zostana zastosowane znane wlasci¬ wosci elektromagnetycznych sond róznicowych wedlug wynalazku..Pierwszy przypadek dotyczy elektromagne¬ tycznej sondy róznicowej w przyrzadzie, który sluzy do pomiaru sily koercji materialów ma¬ gnetycznie miekkich, za pomoca których moga byc przeprowadzone pomiary bez uprzedniego wykonywania modeli takze przy uzyciu zminia¬ turyzowanych czesci blaszanych. Mierzony przedmiot, w danym przypadku czesc z blachy, zostanie uprzednio przed przeprowadzeniem wlasciwych pomiarów namagnesowana za po¬ moca silnego pola magnetycznego w taki spo¬ sób, azeby namagnesowana czesc posiadala wy¬ soki wspólczynnik rozmagnesowania, na przy¬ klad przez pole, którego linie sil wykazuja pro¬ mieniowo rozbiezny uklad promieni, jak to uwi¬ doczniono na fig. 5. Moze to byc przeprowa¬ dzone za pomoca magnesu, którego os jest umieszczona prostopadle w stosunku do mie¬ rzonego przedmiotu (patrz fig. 6, gdzie cyfra 9 przedstawia mierzony przedmiot, a ,10 magnes).Po przeprowadzeniu magnesowania, na skutek powstania magnetyzmu szczatkowego istnieje w materiale, jak równiez w bezposredniej jego bliskosci pole,'które wykazuje taki sam podzial pola jak pole magnesujace i sila tego pola bedzie posiadala bardzo zblizona wielkosc do wiel¬ kosci sily koercji Hc. Pomiary wlasne tego pola i dlatego takze sily koercji Hc moga byc z po¬ wodzeniem przeprowadzone za pomoca elektro¬ magnetycznej sondy róznicowej. Na fig. 7 jest uwidoczniony taki sam przyrzad. Do mierzone¬ go przedmiotu, który jest namagnesowany przez promieniowo - rozbiezne pole, na przyklad do czesci z blachy 9 zostanie przylozona elektro¬ magnetyczna sonda róznicowa 10, której uzwo¬ jenia magnesujace 2 sa zasilane ze zródla pradu' zmiennego 11, a do zacisków uzwojen odbior¬ czych 6 i 5 jest przylaczony wzmacniacz 12, za pomoca którego wskaznik 13 jest zasilany, który z kolei jest zaopatrzony w skale, na której moze byc odczytana bezposrednio wielkosc Hc. Rdzen sondy 1 zostanie namagnesowany przez sile pola Hc, która w poszczególnych polówkach rdzenia posiada odwrócony kierunek. Za pomoca kon¬ densatora 14 mozna z powodzeniem wspólniez indukcyjnoscia cewki odbiorczej Utworzyc równolegly obwód rezonansowy drugiej harmo¬ nicznej pradu. Dzieki swoim wlasciwosciom elektromagnetyczna sonda róznicowa umozliwia skuteczne przeprowadzenie pomiarów dla ma¬ terialów, które uwazane sa magnetycznie za szczególnie miekkie.Inny przyklad wykorzystania elektromagne¬ tycznej sondy róznicowej przedstawia umieszcze¬ nie jej w przyrzadzie, który uzyty bedzie do po¬ miarów sily koercji materialów, które magne¬ tycznie sa miekkie lub twarde, za pomoca me¬ tody rozmagnesowania. Pomiary te beda wy¬ konywane biezaco w selenoidzie o nastawial- nym polu elektromagnetycznym, w którym mie¬ rzony model zostanie rozmagnesowany po uprzednim przeprowadzeniu pelnego rozmagne¬ sowania, przy czym natezenie pola magnetycz¬ nego, w którym model zostanie rozmagnesowa¬ ny, bedzie równe sile koercji Hci.Jako wskaznik zerowego natezenia namagne¬ sowania modelu jest uzywana najczesciej obro¬ towa cewka, w której pole modelu indukuje napiecie, które sluzy jako miara namagnesowa¬ nia. Cewka jest obracana za pomoca silniczka.Przy przeprowadzeniu takiego pomiaru dziala znowu zaklócajaca zewnetrzne pole magnetycz¬ ne, w szczególnosci pole ziemskie, które przed przeprowadzeniem pomiarów musi byc zkompen- sowane, na przyklad za pomoca pola pomocni¬ czego, przy czym zaklada sie, ze w czasie pomia¬ rów moze zaistniec zmiana pola zaklócajacego, co w rzeczywistosci nie jest czestym przypad¬ kiem. Cewka obrotowa nie moze byc wykonana jako miniaturowa, co w rzeczywistosci uniemozli¬ wia przeprowadzenie pomiarów malych modeli.Trudnosci wystepuja równiez przy umieszcza¬ niu modelu, poniewaz polozenie cewki nie moze byc wedlug potrzeby dowolnie wybrane.Wszystkie wyzej opisane wady moga byc usu¬ niete przez zastosowanie elektromagnetycznej sondy róznicowej. Umieszczenie sondy wewnatrz selenoidu 16 w stosunku do mierzonego modelu 15 jest uwidocznione na fig. 8. Elektromagne¬ tyczna sonda róznicowa JO o dowolnej formie rdzenia 1 jest tu narysowana schematycznie.Nalezy zwazyc, ze rdzen sondy nie we wszyst¬ kich przypadkach musi byc bezwzglednie prosty, lecz ze moze byc w razie potrzeby zakrzywiony. PL