RU2357241C1 - Device to measure magnetic viscosity of ferromagnetics - Google Patents

Device to measure magnetic viscosity of ferromagnetics Download PDF

Info

Publication number
RU2357241C1
RU2357241C1 RU2007144146/28A RU2007144146A RU2357241C1 RU 2357241 C1 RU2357241 C1 RU 2357241C1 RU 2007144146/28 A RU2007144146/28 A RU 2007144146/28A RU 2007144146 A RU2007144146 A RU 2007144146A RU 2357241 C1 RU2357241 C1 RU 2357241C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
frequency
output
input
comparator
Prior art date
Application number
RU2007144146/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Федорович Меньших (RU)
Олег Федорович Меньших
Original Assignee
Олег Федорович Меньших
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Федорович Меньших filed Critical Олег Федорович Меньших
Priority to RU2007144146/28A priority Critical patent/RU2357241C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2357241C1 publication Critical patent/RU2357241C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: invention relates to area of measuring techniques and can be used for development of power devices exploiting magnetic viscosity of ferromagnetic. The proposed device comprises the high-frequency generator with an oscillating circuit with its induction coil being wound on one part of the ferrite ring, while its other part is placed between the poles of magnetic system with magnetic bias coils. The latter are connected current adder with its first input connected to the controlled DC power supply and its second input connected the amplitude-controlled stabilised frequency AC power supply. The Hall pickup is arranged in the gap between one of the magnetic system poles and the ferrite ring, the Hall pickup being electrically connected with AC amplifier and the first comparator, both connected in series. The high-frequency generator output is connected to the frequency detector and the second comparator, both connected in series. Note that the fist and second comparator outputs are connected to the phase detector inputs, the phase detector output being connected to the counter control input. The counter input is connected to the counting-pulse HF-generator output, while the counter output is connected to computer processor incorporating a display.
EFFECT: increase in accuracy of measurement of constant magnetic viscosity τ in ferrite rings in fields of their saturation.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при разработке энергетических устройств, действие которых основано на свойстве магнитной вязкости ферромагнетиков.The invention relates to the field of measurement technology and can be used in the development of energy devices, the action of which is based on the property of the magnetic viscosity of ferromagnets.

Одним из интересных свойств ферромагнитных материалов является их так называемая магнитная вязкость, магнитное последействие - отставание по времени намагниченности ферромагнетика от изменения напряженности магнитного поля. В наиболее простых случаях изменение намагниченности ΔJ в зависимости от времени t описывается формулойOne of the interesting properties of ferromagnetic materials is their so-called magnetic viscosity, the magnetic aftereffect is the time lag of the magnetization of a ferromagnet from a change in the magnetic field strength. In the simplest cases, the change in the magnetization ΔJ as a function of time t is described by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где J0 и J - соответственно значения намагниченности непосредственно после изменения напряженности Н магнитного поля в момент t=0 и после установления нового равновесного состояния, τ - константа, характеризующая скорость процесса и называемая постоянной времени релаксации. Значение τ зависит от природы магнитной вязкости и в различных материалах может изменяться от 10-9 секунды до нескольких десятков часов в зависимости от технологии изготовления ферроматериалов и их структуры.where J 0 and J are, respectively, the magnetization values immediately after the magnetic field strength H changes at the moment t = 0 and after the establishment of a new equilibrium state, τ is a constant characterizing the rate of the process and is called the relaxation time constant. The value of τ depends on the nature of the magnetic viscosity and in various materials can vary from 10 -9 seconds to several tens of hours, depending on the manufacturing technology of ferromaterials and their structure.

Различают два вида магнитной вязкости: диффузионный (рихтеровский) и термофлуктуационный (иордановский). В первом из них магнитная вязкость определяется диффузией примесных атомов или дефектов кристаллической структуры. Объяснение роли примесей было дано J.Snock, а более строгая теория построена L.Neel и базируется на предположении о преимущественной диффузии примесных атомов в те межатомные промежутки кристалла, которые определенным образом ориентированы относительно направления спонтанной намагниченности. Это создает локальную наведенную анизотропию, приводящую к стабилизации доменной структуры. Поэтому после изменения магнитного поля новая доменная структура устанавливается не сразу, а после диффузного перераспределения примеси, что и является причиной магнитной вязкости.There are two types of magnetic viscosity: diffusion (Richter) and thermofluctuation (Jordan). In the first of them, the magnetic viscosity is determined by the diffusion of impurity atoms or defects in the crystal structure. The role of impurities was explained by J. Snock, and a more rigorous theory was developed by L. Neel and is based on the assumption that predominant diffusion of impurity atoms into those interatomic gaps in the crystal that are oriented in a certain way relative to the direction of spontaneous magnetization. This creates a local induced anisotropy, leading to stabilization of the domain structure. Therefore, after changing the magnetic field, a new domain structure is not established immediately, but after the diffuse redistribution of the impurity, which is the reason for the magnetic viscosity.

Второй вид магнитной вязкости более универсален и наблюдается практически во всех ферромагнетиках, особенно в области магнитных полей, сравнимых с коэрцитивной силой. Неелем был предложен термофлуктуационный механизм для объяснения этого вида магнитной вязкости. Тепловые флуктуации способствуют преодолению доменными стенками энергетических барьеров в магнитных полях, меньших критического поля. В высококоэрцитивных сплавах, состоящих из однодоменных областей, наблюдается особенно большая магнитная вязкость, так как в этом случае термические флуктуации сообщают дополнительную энергию для необратимого вращения спонтанной намагниченности тех частиц, потенциальная энергия которых во внешнем магнитном поле недостаточна для их перемагничивания.The second type of magnetic viscosity is more universal and is observed in almost all ferromagnets, especially in the field of magnetic fields comparable with the coercive force. Néel proposed a thermofluctuation mechanism to explain this type of magnetic viscosity. Thermal fluctuations contribute to overcoming by the domain walls of energy barriers in magnetic fields lower than the critical field. In highly coercive alloys consisting of single-domain regions, a particularly high magnetic viscosity is observed, since in this case thermal fluctuations provide additional energy for the irreversible rotation of the spontaneous magnetization of those particles whose potential energy in the external magnetic field is insufficient for their magnetization reversal.

Кроме этих основных механизмов магнитной вязкости существуют и другие. Например, в некоторых ферритах вклад магнитной вязкости дает перераспределение электронной плотности (диффузия электронов между ионами разной валентности). С магнитной вязкостью тесно связаны такие явления в ферромагнетиках, как потери на перемагничивание, временной спад относительной магнитной проницаемости µ и ее частотная зависимость (см., напр., Kronmuller H., Nachwirkung in Ferromsgnetika, 1068; С.В.Вонсовский, Магнетизм, М., 1971; Д.Д.Мишин, Магнитные материалы, М., 1981).In addition to these basic mechanisms of magnetic viscosity, there are others. For example, in some ferrites, the contribution of magnetic viscosity comes from the redistribution of electron density (electron diffusion between ions of different valencies). Magnetic viscosity is closely related to such phenomena in ferromagnets as magnetization reversal losses, the temporary decrease in the relative magnetic permeability μ and its frequency dependence (see, e.g., Kronmuller H., Nachwirkung in Ferromsgnetika, 1068; S.V. Vonsovsky, Magnetism, M., 1971; D.D. Mishin, Magnetic materials, M., 1981).

Особенное значение имеет оценка величины магнитной вязкости - постоянной τ - при разработке энергетических устройств, предложенных автором [1, 2], в которых эта величина определяет динамику работы этих устройств и возможности оптимизации их работы по критерию удельной выходной мощности с единицы объема используемого ферроматериала. В частности, в ферромагнитовязких ротаторах [2] целесообразно использовать ферритовые кольца, широко применяемые в различных радиотехнических устройствах, например в радиопередатчиках, в качестве элементов колебательных контуров с перестройкой частоты действием на ферроматериал кольца магнитным полем, изменяющим относительную магнитную проницаемость µ ферритового кольца и, следовательно, величину индуктивности колебательного контура, линейно зависящую от значения µ. Это видно из фиг.1, на котором представлена кривая Столетова - зависимость относительной магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности внешнего магнитного поля µ(Н).Of particular importance is the estimation of the magnetic viscosity — the constant τ — in the development of energy devices proposed by the author [1, 2], in which this value determines the dynamics of these devices and the possibility of optimizing their operation according to the criterion of specific output power per unit volume of the ferromaterial used. In particular, in ferromagnetically viscous rotators [2] it is advisable to use ferrite rings, widely used in various radio engineering devices, for example, in radio transmitters, as elements of oscillatory circuits with frequency tuning by applying a magnetic field to the ring ferromaterial, which changes the relative magnetic permeability μ of the ferrite ring and, therefore , the value of the inductance of the oscillatory circuit, linearly dependent on the value of µ. This can be seen from figure 1, which shows the Stoletov curve - the dependence of the relative magnetic permeability of the ferromagnet on the intensity of the external magnetic field µ (N).

Работа указанных энергетических устройств происходит на ниспадающем участке характеристики µ(Н), на котором (в диапазоне от Hmin до Нmax) имеем dµ/dH<0.The operation of these energy devices occurs on the falling section of the characteristic µ (H), on which (in the range from H min to H max ) we have dµ / dH <0.

Целью изобретения является увеличение точности измерения постоянной магнитной вязкости τ в ферритовых кольцах в области их насыщения.The aim of the invention is to increase the accuracy of measuring constant magnetic viscosity τ in ferrite rings in the area of their saturation.

Поставленная цель достигается в устройстве-измерителе магнитной вязкости ферромагнетиков, преимущественно выполненных в виде ферритовых колец, состоящем из высокочастотного генератора с колебательным контуром, катушка индуктивности которого намотана на одной части ферритового кольца, другая часть которого помещена между полюсами магнитной системы с катушками подмагничивания, подключенными к сумматору токов, первый вход которого соединен с регулируемым источником постоянного тока, а второй его вход соединен с регулируемым по амплитуде источником переменного тока со стабилизированной частотой, в зазор между одним из полюсов магнитной системы и ферритовым кольцом помещен датчик Холла, электрически связанный с последовательно включенными усилителем переменного тока и первым компаратором, выход высокочастотного генератора подключен к последовательно включенным частотному детектору и второму компаратору, выходы первого и второго компараторов подключены к входам фазового детектора, выход которого подключен к управляющему входу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора счетных импульсов, а выход счетчика подключен к решающему процессору с индикатором.This goal is achieved in the device for measuring the magnetic viscosity of ferromagnets, mainly made in the form of ferrite rings, consisting of a high-frequency generator with an oscillatory circuit, the inductor of which is wound on one part of the ferrite ring, the other part of which is placed between the poles of the magnetic system with magnetization coils connected to a current adder, the first input of which is connected to an adjustable constant current source, and its second input is connected to adjustable in amplitude There is an AC source with a stabilized frequency, a Hall sensor is placed in the gap between one of the poles of the magnetic system and the ferrite ring, electrically connected to the AC amplifier and the first comparator in series, the high-frequency generator output is connected to the frequency detector and the second comparator in series, the outputs of the first and the second comparators are connected to the inputs of the phase detector, the output of which is connected to the control input of the counter, the counting input of which It is single with the output of a high-frequency counter pulse generator, and the counter output is connected to a decisive processor with an indicator.

Достижение поставленной цели объясняется исключением из процесса обработки информации влияния временного запаздывания, вносимого магнитной системой, за счет использования в устройстве практически безынерционного датчика Холла для регистрации переменной составляющей магнитного поля, действующего на ферритовое кольцо, а также использованием аналого-цифрового преобразования сигналов, вырабатываемых на выходах высокочастотного генератора и датчика Холла, с высокой разрешающей способностью отсчета интервала времени, соответствующего фазовой задержке между фронтами импульсных сигналов первого и второго компараторов и определяющего искомую величину постоянной времени магнитной вязкости ферромагнетика исследуемого ферритового кольца.Achieving this goal is explained by the exclusion from the process of information processing of the influence of time delay introduced by the magnetic system due to the use of a practically inertialess Hall sensor in the device for recording the variable component of the magnetic field acting on the ferrite ring, as well as the use of analog-to-digital conversion of the signals generated at the outputs high-frequency generator and Hall sensor, with high resolution time interval counting, corresponding a phase delay between edges of pulse signals of the first and second comparators and determines the desired value of the time constant of the investigated magnetic viscosity ferromagnetic ferrite ring.

На фиг.1 представлена зависимость относительной магнитной проницаемости ферромагнетика от напряженности внешнего магнитного поля - кривая Столетова.Figure 1 shows the dependence of the relative magnetic permeability of a ferromagnet on the intensity of the external magnetic field - Stoletov curve.

На фиг.2 представлена блок-схема измерителя, содержащего следующие элементы:Figure 2 presents a block diagram of a meter containing the following elements:

1 - исследуемое ферритовое кольцо,1 - test ferrite ring,

2 - катушка индуктивности колебательного контура,2 - inductor of the oscillatory circuit,

3 - конденсатор колебательного контура,3 - capacitor of the oscillatory circuit,

4 - высокочастотный генератор,4 - high-frequency generator,

5 - полюсы магнитной системы,5 - poles of the magnetic system,

6 - катушки подмагничивания магнитной системы,6 - magnetization coils of the magnetic system,

7 - сумматор токов,7 - current adder,

8 - регулируемый источник постоянного тока,8 - adjustable direct current source,

9 - регулируемый по амплитуде источник переменного тока, стабилизированный по частоте колебаний,9 - adjustable amplitude AC source, stabilized by the oscillation frequency,

10 - пленочный датчик Холла,10 - film Hall sensor,

11 - усилитель переменного тока,11 - AC amplifier,

12 - первый компаратор,12 is the first comparator,

13 - частотный детектор (с фильтром переменного тока модулирующего колебания),13 - frequency detector (with an AC filter for modulating oscillations),

14 - второй компаратор,14 - second comparator,

15 - фазовый детектор,15 is a phase detector

16 - счетчик,16 is a counter

17 - высокочастотный генератор счетных импульсов,17 - high-frequency generator of counting pulses,

18 - решающий процессор с индикатором.18 - decisive processor with an indicator.

Как известно, работа энергетических устройств - ферромагнитовязких ротаторов - происходит на падающем участке кривой Столетова (фиг.1), где dµ/dt<0, при условии вращения ферромагнитовязкого диска или кольца, кромка которого помещена в ограниченное по длине кромки насыщающее ферромагнетик постоянное магнитное поле, внутри которого относительная магнитная проницаемость ферромагнетика в динамике его движения в магнитном поле изменяется по экспоненциальному закону, что приводит к смещению центра намагниченности охваченного магнитным полем ферромагнетика относительно центра притяжения магнитной системы, в результате которого возникает постоянно действующая сила, вектор которой совпадает с вектором скорости ферромагнитного вещества в магнитном поле, что способно поддерживать указанное движение (вращение ферромагнитовязкого диска или кольца). Оптимизация вращательного момента ферромагнитовязкого диска (кольца) приводит к соотношению между постоянной τ магнитной вязкости, угловой скоростью вращения диска (кольца) ω, длиной L магнитных полюсов по касательной к диску (кольцу) и радиусом R последнего, которое определяется формулой τ=L/2,5ωR. Поэтому особенно важное значение приобретает вопрос правильного подбора ферромагнетика с требуемой магнитной вязкостью (параметром τ).As you know, the operation of energy devices - ferromagnetically viscous rotators - occurs on the falling section of the Stoletov curve (Fig. 1), where dµ / dt <0, provided that the ferromagnetically viscous disk or ring rotates, the edge of which is placed in a constant magnetic field saturating ferromagnet with a limited length of edge inside which the relative magnetic permeability of a ferromagnet in the dynamics of its motion in a magnetic field changes exponentially, which leads to a shift in the center of magnetization enveloped by the magnetic field a ferromagnet relative to the center of gravity of the magnetic system, as a result of which a constantly acting force arises, the vector of which coincides with the velocity vector of the ferromagnetic substance in the magnetic field, which is capable of supporting this movement (rotation of a ferromagnetically viscous disk or ring). The optimization of the rotational moment of a ferromagnetically viscous disk (ring) leads to a relation between the constant magnetic viscosity τ, the angular velocity of rotation of the disk (ring) ω, the length L of the magnetic poles tangential to the disk (ring) and the radius R of the latter, which is determined by the formula τ = L / 2 , 5ωR. Therefore, the issue of the proper selection of a ferromagnet with the required magnetic viscosity (parameter τ) becomes especially important.

При разработке технологии изготовления подходящих ферромагнетиков с требуемым значением постоянной τ важно обеспечить максимально возможный перепад относительной магнитной проницаемости ферромагнетика на рабочем участке кривой Столетова - от максимального значения µmax при напряженности магнитного поля Нmin до минимального µmin при напряженности магнитного поляWhen developing the technology for manufacturing suitable ferromagnets with the required constant value of τ, it is important to ensure the maximum possible difference in the relative magnetic permeability of the ferromagnet in the working section of the Stoletov curve - from the maximum value of μ max at magnetic field strength N min to minimum μ min at magnetic field strength

Нmax (фиг.1) с возможностью минимизации разности между Нmax и Нmin, что означает выбор такого ферромагнетика, для которого максимальна абсолютная величина крутизны рабочего участка кривой Столетова, то есть выполняется условие

Figure 00000002
.H max (Fig. 1) with the possibility of minimizing the difference between H max and H min , which means choosing a ferromagnet for which the absolute value of the steepness of the working section of the Stoletov curve is maximum, that is, the condition
Figure 00000002
.

Рассмотрим теперь работу заявляемого технического решения.Consider now the work of the claimed technical solution.

Подбором величины постоянного тока IDC в катушках подмагничивания 6 магнитной системы с полюсами 5 от регулируемого источника постоянного тока 8 выводят рабочую точку на середину квазилинейного участка характеристики µ(Н) при напряженности магнитного поля Н0, полагая, что квазилинейный участок соответствует перепаду напряженностей магнитного поля от H1 до Н2 (этот участок на фиг.1 ограничен стрелками).By selecting the direct current value I DC in the magnetization coils 6 of the magnetic system with poles 5 from an adjustable direct current source 8, the operating point is brought to the middle of the quasilinear section of characteristic μ (N) at magnetic field strength H 0 , assuming that the quasilinear section corresponds to the difference in magnetic field strengths from H 1 to H 2 (this section in Fig. 1 is limited by arrows).

Регулировкой амплитуды переменного тока IAC от регулируемого источника переменного тока 9 со стабилизированной частотой F0 обеспечивают периодическое перемагничивание ферромагнетика ферритового кольца на его участке, связанном с магнитной системой, в пределах от H1 до Н2. Это приводит к периодической перестройке частоты в высокочастотном генераторе 4 с частотой модулирующих колебаний F0, при этом на выходе частотного детектора 13 с фильтром переменного тока частоты F0 выделяются колебания модулирующей частоты F0, которые далее поступают на второй компаратор 14, фронт выходного импульса с которого жестко привязан к нулевой фазе колебания частоты F0.By adjusting the amplitude of the alternating current I AC from the regulated alternating current source 9 with a stabilized frequency F 0 , periodic magnetization reversal of the ferrite of the ferrite ring in its area associated with the magnetic system is provided, ranging from H 1 to H 2 . This leads to periodic frequency tuning in the high-frequency generator 4 with a frequency of modulating oscillations F 0 , while at the output of the frequency detector 13 with an AC filter of frequency F 0 , oscillations of the modulating frequency F 0 are distinguished, which then go to the second comparator 14, the front of the output pulse with which is rigidly attached to the zero phase of the frequency fluctuation F 0 .

Переменная составляющая магнитного поля, действующего в магнитной системе 5, возбуждает переменное напряжение на выходе датчика Холла 10 той же частоты F0, которое после усиления в усилителе переменного тока 11 преобразуется в форму импульса на выходе первого компаратора 12 с фронтом, жестко привязанным к нулевой фазе указанного гармонического колебания, выделенного датчиком Холла.The variable component of the magnetic field acting in the magnetic system 5 excites an alternating voltage at the output of the Hall sensor 10 of the same frequency F 0 , which, after amplification in the AC amplifier 11, is converted into a pulse shape at the output of the first comparator 12 with a front rigidly attached to the zero phase the indicated harmonic oscillation detected by the Hall sensor.

Выходные импульсы с первого и второго компараторов 12 и 14 поступают на входы фазового детектора 15, выполненного, например, на D-триггере. На его выходе при этом образуется импульс, длительность которого Тимп равна разности моментов времени для фронтов входных импульсов (импульсов компарирования). Величина длительности Тимп однозначно определяет постоянную τ магнитной вязкости ферромагнетика ферритового кольца 1. При этом исключается влияние задержки между напряженностью магнитного поля и переменным током подмагничивания, поскольку для сравнения используется не само переменное напряжение на выходе источника 9, а напряжение от датчика Холла 10, являющегося практически безынерционным элементом [3-5].The output pulses from the first and second comparators 12 and 14 are fed to the inputs of the phase detector 15, made, for example, on a D-trigger. At its output, a pulse is formed, the duration of which T imp is equal to the difference in time for the fronts of the input pulses (comparing pulses). The magnitude of the duration T imp uniquely determines the constant τ of the magnetic viscosity of the ferromagnet of the ferrite ring 1. The influence of the delay between the magnetic field and the alternating magnetization current is eliminated, since the voltage from the Hall sensor 10, which is not the ac voltage itself, is used for comparison almost inertialess element [3-5].

Для измерения длительности импульса Тимп, поступающего на управляющий вход счетчика 16, на счетный вход последнего поступает периодическая последовательность импульсов от высокочастотного генератора счетных импульсов 17, так что длительность измеряемого импульса Тимп кодируется, и этот код передается в решающий процессор с индикатором 18, отображающим результат расчета величины τ.To measure the duration of the pulse T imp received at the control input of the counter 16, a periodic sequence of pulses from the high-frequency counter pulse generator 17 is supplied to the counting input of the last, so that the duration of the measured pulse T imp is encoded, and this code is transmitted to the decision processor with an indicator 18 that displays the result of calculating the value of τ.

При модуляции частоты в высокочастотном генераторе 4 переменным магнитным полем мгновенное значение частоты f(t) выходных колебаний в высокочастотном генераторе 4 описывается уравнениемWhen modulating the frequency in the high-frequency generator 4 by an alternating magnetic field, the instantaneous value of the frequency f (t) of the output oscillations in the high-frequency generator 4 is described by the equation

Figure 00000003
Figure 00000003

где р - некоторая константа [м], определяющая индуктивность рµ(Н) колебательного контура, С - емкость конденсатора 3 колебательного контура. При этом относительная магнитная проницаемость µ(Н) ферромагнетика в заданном квазилинейном участке изменения напряженности магнитного поля H1<Н<Н2 определяется уравнениемwhere p is a constant [m] that determines the inductance pµ (H) of the oscillatory circuit, C is the capacitance of the capacitor 3 of the oscillatory circuit. In this case, the relative magnetic permeability μ (N) of the ferromagnet in a given quasilinear section of the change in the magnetic field strength H 1 <H <H 2 is determined by the equation

Figure 00000004
Figure 00000004

где S=dµ/dH - крутизна характеристики кривой Столетова в рабочей зоне (константа размерностью [Гн/А]).where S = dµ / dH is the steepness of the characteristic of the Stoletov curve in the working area (constant dimension [GN / A]).

Напряженность переменного магнитного поля в функции времени H(t)* с учетом того, что магнитная вязкость ферромагнетика проявляет свойства инерционного звена согласно (1), определяется в видеThe intensity of an alternating magnetic field as a function of time H (t) *, taking into account the fact that the magnetic viscosity of a ferromagnet exhibits the properties of an inertial unit according to (1), is defined as

Figure 00000005
Figure 00000005

где ξ - коэффициент преобразования [1/м], Ω0=2πF0 - круговая частота модулирующих колебаний. При выборе периода модулирующих колебаний Т0=1/F0>>τ выражение (4) упрощается к видуwhere ξ is the conversion coefficient [1 / m], Ω 0 = 2πF 0 is the circular frequency of the modulating oscillations. When choosing the period of modulating oscillations T 0 = 1 / F 0 >> τ, expression (4) simplifies to

Figure 00000006
Figure 00000006

С учетом (2-5) при линейном частотном детектировании в частотном детекторе 13 выходное переменное напряжение отличается от строго синусоидального (содержит высшие гармоники), но имеет ту же частоту модулирующего колебания F0, начальная фаза которого 2πF0(t-τ) отличается от начальной фазы 2πF0t гармонического сигнала на выходе усилиителя переменного тока 11, соответствующего начальной фазе переменного магнитного поля H(t)* (но не начальной фазе переменного тока IAC!).Taking into account (2-5), with linear frequency detection in the frequency detector 13, the output alternating voltage differs from the strictly sinusoidal one (contains higher harmonics), but has the same modulating frequency F 0 , whose initial phase 2πF 0 (t-τ) differs from the initial phase 2πF 0 t of the harmonic signal at the output of the AC amplifier 11, corresponding to the initial phase of the alternating magnetic field H (t) * (but not the initial phase of the alternating current I AC !).

Таким образом, фронт импульса с выхода первого компаратора 12 опережает фронт импульса с выхода второго компаратора 14 на время, равное τ. Этот интервал времени кодируется с помощью счетчика 16 и отображается решающим процессором с индикатором 18.Thus, the pulse front from the output of the first comparator 12 is ahead of the pulse front from the output of the second comparator 14 by a time equal to τ. This time interval is encoded using the counter 16 and is displayed by the deciding processor with an indicator 18.

Важно отметить, что различные временные задержки сигналов в цепях опорного (после датчика Холла 10) и информационного (от высокочастотного генератора 4) сигналов до входов фазового детектора 15 должны обязательно учитываться при предварительной настройке рассматриваемого измерительного прибора. Для этого следует использовать ферритовое кольцо либо с пренебрежительно малой величиной магнитной вязкости по сравнению с магнитной вязкостью разрабатываемых ферритовых колец для энергетических устройств, либо с априори точно известной величиной магнитной вязкости. Это обеспечивает калибровку заявляемого измерителя. Учет вводимых калибровочных поправок возлагается на решающий процессор с индикатором 18.It is important to note that the various time delays of the signals in the circuits of the reference (after the Hall sensor 10) and information (from the high-frequency generator 4) signals to the inputs of the phase detector 15 must be taken into account when pre-tuning the measuring instrument in question. For this, a ferrite ring should be used either with a negligible magnetic viscosity in comparison with the magnetic viscosity of the developed ferrite rings for energy devices, or with an a priori precisely known magnetic viscosity. This provides a calibration of the inventive meter. Accounting for the introduced calibration corrections is assigned to the decisive processor with indicator 18.

Для повышения оперативности измерений партии ферритовых колец следует выполнить катушку индуктивности колебательного контура 2 разъемной конструкции, а при разбросе характеристик µ(Н) в различных ферритовых кольцах следует предусмотреть возможность подстройки колебательного контура с помощью переменного конденсатора 3, чтобы средняя частота генерируемых колебаний в высокочастотном генераторе 4 соответствовала средней частоте полосы пропускания частотного детектора 13.To increase the efficiency of measurements of a batch of ferrite rings, an inductance coil of an oscillatory circuit 2 of a detachable design should be made, and when the characteristics μ (N) are scattered in different ferrite rings, it should be possible to adjust the oscillatory circuit using an alternating capacitor 3 so that the average frequency of the generated oscillations in the high-frequency generator 4 corresponded to the average frequency bandwidth of the frequency detector 13.

ЛитератураLiterature

1. О.Ф.Меньших. Магнитовязкий маятник. Патент РФ № 2291546, опубл. в бюлл. № 1 от 10.01.2007.1. O.F. Smaller. Magnetoviscous pendulum. RF patent No. 2291546, publ. in the bull. No. 1 dated January 10, 2007.

2. О.Ф.Меньших. Ферромагнитовязкий ротатор. Патент РФ № 2309527, опубл. в бюлл. № 30 от 27.10.2007.2. O.F. Smaller. Ferromagnetically viscous rotator. RF patent No. 2309527, publ. in the bull. No. 30 dated October 27, 2007.

3. И.М.Никулин, В.И.Стафеев. Физика полупроводниковых приборов, 2 изд., М., 1990.3. I.M. Nikulin, V.I. Stafeev. Physics of Semiconductor Devices, 2nd ed., M., 1990.

4. О.К.Хомерики. Полупроводниковые преобразователи магнитного поля, М., 1986.4. O.K. Khomeriki. Semiconductor magnetic field converters, M., 1986.

5. О.Ф.Меньших. Многокаскадный синхронный детектор с кварцевым фильтром, основанный на эффекте Холла. Авт. свид. СССР № 180646, 1964.5. O.F. Smaller. Multi-stage synchronous detector with quartz filter based on the Hall effect. Auth. testimonial. USSR No. 180646, 1964.

Claims (1)

Измеритель магнитной вязкости ферромагнетиков, преимущественно выполненных в виде ферритовых колец, состоящий из высокочастотного генератора с колебательным контуром, катушка индуктивности которого намотана на одной части ферритового кольца, другая часть которого помещена между полюсами магнитной системы с катушками подмагничивания, подключенными к сумматору токов, первый вход которого соединен с регулируемым источником постоянного тока, а второй его вход соединен с регулируемым по амплитуде источником переменного тока со стабилизированной частотой, в зазор между одним из полюсов магнитной системы и ферритовым кольцом помещен датчик Холла, электрически связанный с последовательно включенными усилителем переменного тока и первым компаратором, выход высокочастотного генератора подключен к последовательно включенным частотному детектору и второму компаратору, выходы первого и второго компараторов подключены к входам фазового детектора, выход которого подключен к управляющему входу счетчика, счетный вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора счетных импульсов, а выход счетчика подключен к решающему процессору с индикатором. The magnetic viscosity meter of ferromagnets, mainly made in the form of ferrite rings, consisting of a high-frequency generator with an oscillatory circuit, the inductor of which is wound on one part of the ferrite ring, the other part of which is placed between the poles of the magnetic system with magnetization coils connected to the current adder, the first input of which connected to an adjustable DC power source, and its second input is connected to an amplitude-controlled AC power source with stabil frequency, the Hall sensor is placed in the gap between one of the poles of the magnetic system and the ferrite ring; it is electrically connected to the AC amplifier and the first comparator in series, the high-frequency generator output is connected to the frequency detector and the second comparator in series, the outputs of the first and second comparators are connected to the inputs of the phase detector, the output of which is connected to the control input of the counter, the counting input of which is connected to the output of the high-frequency generator and counting pulses, and the counter output is connected to the processor decisive indicator.
RU2007144146/28A 2007-11-27 2007-11-27 Device to measure magnetic viscosity of ferromagnetics RU2357241C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007144146/28A RU2357241C1 (en) 2007-11-27 2007-11-27 Device to measure magnetic viscosity of ferromagnetics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007144146/28A RU2357241C1 (en) 2007-11-27 2007-11-27 Device to measure magnetic viscosity of ferromagnetics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2357241C1 true RU2357241C1 (en) 2009-05-27

Family

ID=41023576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007144146/28A RU2357241C1 (en) 2007-11-27 2007-11-27 Device to measure magnetic viscosity of ferromagnetics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2357241C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451945C1 (en) * 2011-02-02 2012-05-27 Олег Фёдорович Меньших Method of measuring magnetic viscosity of ferromagnetic materials
RU2462730C1 (en) * 2011-01-24 2012-09-27 Олег Фёдорович Меньших Device for measuring magnetic viscosity of ferromagnetic materials
RU2488840C1 (en) * 2012-06-19 2013-07-27 Олег Фёдорович Меньших Device for checking magnetic viscosity of ferromagnetic materials
RU2488841C1 (en) * 2012-06-19 2013-07-27 Олег Фёдорович Меньших Device for measuring magnetic viscosity of ferromagnetic materials

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462730C1 (en) * 2011-01-24 2012-09-27 Олег Фёдорович Меньших Device for measuring magnetic viscosity of ferromagnetic materials
RU2451945C1 (en) * 2011-02-02 2012-05-27 Олег Фёдорович Меньших Method of measuring magnetic viscosity of ferromagnetic materials
RU2488840C1 (en) * 2012-06-19 2013-07-27 Олег Фёдорович Меньших Device for checking magnetic viscosity of ferromagnetic materials
RU2488841C1 (en) * 2012-06-19 2013-07-27 Олег Фёдорович Меньших Device for measuring magnetic viscosity of ferromagnetic materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100259334A1 (en) Atomic clock
RU2357241C1 (en) Device to measure magnetic viscosity of ferromagnetics
Chen et al. A method for calibrating coil constants by using the free induction decay of noble gases
RU2357240C1 (en) Method of measuring magnetic viscosity of ferromagnetics
RU199631U1 (en) Quantum Mz magnetometer
JP2015092144A (en) Magnetic field detection sensor
JP6823878B2 (en) Fluxgate magnetic field sensor
Wood et al. dc quantum magnetometry below the Ramsey limit
RU2451945C1 (en) Method of measuring magnetic viscosity of ferromagnetic materials
Wang et al. Measuring magnetic field vector by stimulated Raman transitions
RU2467342C1 (en) Device to measure dynamic distribution of magnetic susceptibility of ferromagnetic
US4538468A (en) Electromagnetic flowmeter
RU165999U1 (en) MAGNETOELECTRIC MAGNETIC FIELD SENSOR
Vershovskii et al. Optically pumped quantum magnetometer employing two components of magnetic moment precession signal
Balaev et al. Implementation of the Astrov method for measuring the ME E effect with the use of a vibrating-coil magnetometer
RU2437113C2 (en) Digital ferroprobe magnetometre
RU2462730C1 (en) Device for measuring magnetic viscosity of ferromagnetic materials
RU140875U1 (en) QUANTUM MZ MAGNETOMETER
CN104410414B (en) Signal control device and method based on the relaxation time
RU2341810C1 (en) Vibration magnetic meter
RU2725651C1 (en) Gradient of magnetic field strength
JP2001083223A (en) Magnetometer
RU2747915C1 (en) Eddy-current converter
RU2462729C2 (en) Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials
SU497474A1 (en) Magnetic field measurement method