RU2462729C2 - Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials - Google Patents

Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials Download PDF

Info

Publication number
RU2462729C2
RU2462729C2 RU2010154562/28A RU2010154562A RU2462729C2 RU 2462729 C2 RU2462729 C2 RU 2462729C2 RU 2010154562/28 A RU2010154562/28 A RU 2010154562/28A RU 2010154562 A RU2010154562 A RU 2010154562A RU 2462729 C2 RU2462729 C2 RU 2462729C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic field
electromagnet
hall sensor
frequency
measuring
Prior art date
Application number
RU2010154562/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010154562A (en
Inventor
Олег Фёдорович Меньших (RU)
Олег Фёдорович Меньших
Original Assignee
Олег Фёдорович 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 Фёдорович Меньших filed Critical Олег Фёдорович Меньших
Priority to RU2010154562/28A priority Critical patent/RU2462729C2/en
Publication of RU2010154562A publication Critical patent/RU2010154562A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2462729C2 publication Critical patent/RU2462729C2/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: device has a ferromagnetic ring made from the investigated ferromagnetic material, an oscillating circuit coil and a Hall sensor. The ring is placed between poles of an electromagnet connected to a controlled direct current source. The coil is made on the ferromagnetic ring and is connected to a high-frequency generator. The Hall sensor is placed in the magnetic gap of the electromagnet. The high-frequency generator is connected to a frequency metre and the Hall sensor is connected to the input of a magnetic field strength metre.
EFFECT: high accuracy of measuring the magnetisation curve of a ferromagnetic material in a wide range of magnetic field strength variation.
1 dwg

Description

Изобретение относится к физике магнетизма и может быть использовано при снятии зависимости магнитной восприимчивости ферромагнетика от величины приложенного к нему магнитного поля (кривой намагничивания Столетова).The invention relates to the physics of magnetism and can be used to remove the dependence of the magnetic susceptibility of a ferromagnet on the magnitude of the magnetic field applied to it (Stoletov magnetization curve).

Известно, что ферромагнетик в отсутствие магнитного поля имеет начальную магнитную восприимчивость χНАЧ. По мере возрастания величины напряженности магнитного поля Н магнитная восприимчивость χ(Н) возрастает, доходит до максимума χ*, а затем вновь снижается, и в режиме парапроцесса (то есть при насыщении магнитной индукции) произведение χ(Н)*Н остается максимальным и практически постоянным, несмотря на дальнейшее увеличение напряженности магнитного поля против величины Ннас, определяющей насыщение намагничивания [1-3].It is known that a ferromagnet in the absence of a magnetic field has an initial magnetic susceptibility χ NAV . As the magnitude of the magnetic field H increases, the magnetic susceptibility χ (H) increases, reaches a maximum χ *, and then decreases again, and in the paraprocess mode (i.e., when the magnetic induction is saturated), the product χ (Н) * Н remains maximum and practically constant, despite a further increase in the magnetic field strength against the value of H us , which determines the saturation of magnetization [1-3].

Ближайшим аналогом заявляемого технического решения является «Измеритель магнитной вязкости ферромагнетиков», известный из патента РФ №2357241 того же автора, опубликованного в бюллетене №15 от 27.05.2009. Этот измеритель содержит ферромагнитное кольцо из исследуемого ферромагнетика, частично помещенное между полюсами электромагнита, подключенного к регулируемому источнику постоянного тока. На этом кольце размещена катушка колебательного контура, связанная с высокочастотным генератором. Для измерения напряженности магнитного поля, создаваемого между полюсами электромагнита, измеритель включает пленочный датчик Холла, помещенный в магнитный зазор электромагнита. Кроме того, известное устройство также включает решающий процессор с индикатором.The closest analogue of the claimed technical solution is the “Magnetic viscosity meter of ferromagnets”, known from the patent of the Russian Federation No. 2357241 of the same author, published in bulletin No. 15 dated 05/27/2009. This meter contains a ferromagnetic ring from the studied ferromagnet, partially placed between the poles of an electromagnet connected to an adjustable constant current source. An oscillating circuit coil connected to a high-frequency generator is located on this ring. To measure the magnetic field generated between the poles of the electromagnet, the meter includes a film Hall sensor placed in the magnetic gap of the electromagnet. In addition, the known device also includes a decision processor with an indicator.

Известное устройство решает задачу измерения магнитной вязкости ферромагнетика, но не может производить измерение его магнитной восприимчивости в широком диапазоне изменения напряженности магнитного поля Н. К недостатку устройства-прототипа следует отнести то, что в магнитное поле электромагнита помещена только часть ферромагнитного кольца, что снижает достоверность измерения зависимости χ(Н).The known device solves the problem of measuring the magnetic viscosity of a ferromagnet, but cannot measure its magnetic susceptibility in a wide range of magnetic field N. The disadvantage of the prototype device is that only a part of the ferromagnetic ring is placed in the magnetic field of the electromagnet, which reduces the reliability of the measurement dependences χ (Н).

Целью изобретения является повышение точности производимых измерений кривой намагничивания ферромагнетика в широком диапазоне изменения напряженности магнитного поля.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements of the magnetization curve of a ferromagnet in a wide range of changes in the magnetic field.

Указанная цель достигается в приборе для измерения кривой намагничивания ферромагнетика, содержащем ферромагнитное кольцо из исследуемого ферромагнетика, помещенное между полюсами электромагнита, подключенного к регулируемому источнику постоянного тока, катушку колебательного контура, выполненную на ферромагнитном кольце и соединенную с высокочастотным генератором, пленочный датчик Холла, помещенный в магнитный зазор электромагнита, а также решающий процессор с индикатором, отличающемся тем, что высокочастотный генератор подключен к измерителю частоты, пленочный датчик Холла включен к входу измерителя напряженности магнитного поля, а выходы измерителя частоты и измерителя напряженности магнитного поля включены соответственно к первому и второму информационным входам решающего процессора с индикатором.This goal is achieved in a device for measuring the magnetization curve of a ferromagnet, containing a ferromagnetic ring from the studied ferromagnet, placed between the poles of an electromagnet connected to an adjustable direct current source, an oscillating circuit coil made on a ferromagnetic ring and connected to a high-frequency generator, a film Hall sensor placed in the magnetic gap of the electromagnet, as well as a decisive processor with an indicator, characterized in that the high-frequency generator is connected ene to the measuring frequency, the film included a Hall sensor input measuring magnetic field strength, and outputs the frequency meter and measuring the magnetic field intensity included respectively to the first and second data inputs to processor decisive indicator.

Достижение поставленной цели объясняется зависимостью частоты генерируемых высокочастотным генератором колебаний от индуктивности катушки колебательного контура, намотанной на ферромагнитном кольце из исследуемого ферромагнетика, а индуктивность прямо пропорциональна измеряемой величине магнитной восприимчивости χ(Н).Achieving this goal is explained by the dependence of the frequency of the oscillations generated by the high-frequency generator on the inductance of the coil of the oscillating circuit wound on a ferromagnetic ring from the studied ferromagnet, and the inductance is directly proportional to the measured value of the magnetic susceptibility χ (Н).

Изобретение понятно из представленного рисунка. The invention is clear from the presented figure.

Прибор содержит:The device contains:

1 - ферромагнитное кольцо из исследуемого ферромагнетика,1 - ferromagnetic ring from the studied ferromagnet,

2 - электромагнит (с северным N и южным S полюсами),2 - electromagnet (with north N and south S poles),

3 - обмотка электромагнита,3 - winding of an electromagnet,

4 - регулируемый источник постоянного тока,4 - adjustable direct current source,

5 - пленочный датчик Холла,5 - film Hall sensor,

6 - катушка, намотанная на ферромагнитном кольце 1,6 - coil wound on a ferromagnetic ring 1,

7 - конденсатор колебательного контура,7 - capacitor of the oscillatory circuit,

8 - высокочастотный генератор,8 - high-frequency generator,

9 - измеритель частоты,9 - frequency meter,

10 - измеритель напряженности магнитного поля,10 - meter of magnetic field strength,

11 - решающий процессор с индикатором.11 - decisive processor with an indicator.

Рассмотрим действие заявляемого устройства.Consider the action of the claimed device.

На ферромагнитном кольце 1 из исследуемого ферромагнетика выполнена катушка 6 индуктивности колебательного контура с параллельно включенным к ней конденсатором 7, входящими в состав высокочастотного генератора 8, частота f колебаний которого определяется формулой f=1/2π(LC)1/2, где L - индуктивность катушки 6 колебательного контура, C - емкость конденсатора 7. Величина индуктивности катушки 6, намотанной на ферромагнитном кольце 1, как известно, определяется формулой L=[χ(H)+1]*LO, где LO - индуктивность этой катушки той же геометрии и числом витков, но без ферромагнитного сердечника, то есть при χ→0. Значение χ(H)+1=µ - это относительная магнитная проницаемость ферромагнитной среды катушки индуктивности 6. Следовательно, частота возбуждаемых в высокочастотном генераторе 8 колебаний f с достаточно высокой точностью обратно пропорциональна корню квадратному из значения магнитной восприимчивости χ(H), то есть f~1/[χ(H)+1]1/2 или, что то же, χ(H)=(1/4π2f2LOC)-1 - функция от f-2.On the ferromagnetic ring 1 from the studied ferromagnet, an inductance coil 6 of the oscillating circuit is made with a capacitor 7 connected in parallel to it and included in the high-frequency generator 8, the oscillation frequency f of which is determined by the formula f = 1 / 2π (LC) 1/2 , where L is the inductance the coil 6 of the oscillatory circuit, C is the capacitance of the capacitor 7. The value of the inductance of the coil 6 wound on the ferromagnetic ring 1 is known to be determined by the formula L = [χ (H) +1] * L O , where L O is the inductance of this coil of the same geometry and number of turns, n without ferromagnetic core, i.e. at χ → 0. The value χ (H) + 1 = µ is the relative magnetic permeability of the ferromagnetic medium of the inductor 6. Consequently, the frequency of the oscillations f excited in the high-frequency generator 8 is inversely proportional to the square root of the magnetic susceptibility χ (H), i.e., f ~ 1 / [χ (H) +1] 1/2 or, equivalently, χ (H) = (1 / 4π 2 f 2 L O C) -1 is a function of f -2 .

Ферромагнитное кольцо 1 с катушкой 6 полностью помещены в магнитном зазоре электромагнита 2 с его обмоткой 3 подмагничивания, которая соединена с регулируемым источником постоянного тока 4, и последний позволяет плавно изменять напряженность магнитного поля Н в магнитном зазоре электромагнита (это поле указано стрелками на рисунке), воздействуя на значение магнитной восприимчивости ферромагнетика кольца 1 в диапазоне 0≤H<HMAX, где значение HMAX>>HHAC. При этом считается, что в диапазоне HНАС≤H≤HМАХ, как известно, произведение в парапроцессе χ(H)*H=const.The ferromagnetic ring 1 with coil 6 is completely placed in the magnetic gap of the electromagnet 2 with its magnetization winding 3, which is connected to an adjustable constant current source 4, and the latter allows you to smoothly change the magnetic field H in the magnetic gap of the electromagnet (this field is indicated by arrows in the figure), acting on the value of the magnetic susceptibility of the ferromagnet of ring 1 in the range 0≤H <H MAX , where the value of H MAX >> H HAC . It is assumed that the range H US ≤H≤H MAX is known to work in paraprocess χ (H) * H = const .

По измеренным значениям частоты f в измерителе частоты 9 и напряженности магнитного поля H в измерителе 10, связанном с пленочным датчиком Холла 5 (схема возбуждения датчика не показана на рисунке), поступающим на первый и второй информационные входы решающего процессора с индикатором 11, рассчитывается кривая намагничивания J(H)=µOχ(H)·Н или кривая магнитной восприимчивости χ(H) исследуемого ферромагнетика - зависимость его магнитной восприимчивости от величины действующего в нем постоянного магнитного поля. Эти данные накапливаются в запоминающем устройстве и воспроизводятся на индикаторе в виде соответствующей кривой, называемой кривой Столетова.The magnetization curve is calculated from the measured values of the frequency f in the frequency meter 9 and the magnetic field strength H in the meter 10 connected to the film Hall sensor 5 (the sensor excitation circuit is not shown in the figure) supplied to the first and second information inputs of the decoding processor with an indicator 11 J (H) = µ O χ (H) · N or the magnetic susceptibility curve χ (H) of the studied ferromagnet — the dependence of its magnetic susceptibility on the magnitude of the constant magnetic field acting in it. These data are accumulated in the storage device and reproduced on the indicator in the form of a corresponding curve, called the Stoletov curve.

ЛитератураLiterature

1. Преображенский А.А., Бишард Е.Г. Магнитные материалы и элементы, 3 изд., М., 1986.1. Preobrazhensky A.A., Bishard E.G. Magnetic materials and elements, 3rd ed., M., 1986.

2. Вонсовский С.В. Магнетизм, М., 1971.2. Vonsovsky S.V. Magnetism, M., 1971.

3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. 2 изд., М., 1982.3. Landau L.D., Lifshits E.M. Electrodynamics of continuous media. 2 ed., M., 1982.

Claims (1)

Прибор для измерения кривой намагничивания ферромагнетика, содержащий ферромагнитное кольцо из исследуемого ферромагнетика, помещенное между полюсами электромагнита, подключенного к регулируемому источнику постоянного тока, катушку колебательного контура, выполненную на ферромагнитном кольце и соединенную с высокочастотным генератором, пленочный датчик Холла, помещенный в магнитный зазор электромагнита, а также решающий процессор с индикатором, отличающийся тем, что высокочастотный генератор подключен к измерителю частоты, пленочный датчик Холла включен к входу измерителя напряженности магнитного поля, а выходы измерителя частоты и измерителя напряженности магнитного поля включены соответственно к первому и второму информационным входам решающего процессора с индикатором. A device for measuring the magnetization curve of a ferromagnet, containing a ferromagnetic ring from the studied ferromagnet, placed between the poles of an electromagnet connected to an adjustable constant current source, an oscillating circuit coil made on a ferromagnetic ring and connected to a high-frequency generator, a film Hall sensor placed in the magnetic gap of the electromagnet, as well as a decisive processor with an indicator, characterized in that the high-frequency generator is connected to a frequency meter, The Hall sensor is connected to the input of the magnetic field strength meter, and the outputs of the frequency meter and magnetic field meter are connected respectively to the first and second information inputs of the deciding processor with an indicator.
RU2010154562/28A 2010-12-30 2010-12-30 Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials RU2462729C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154562/28A RU2462729C2 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154562/28A RU2462729C2 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010154562A RU2010154562A (en) 2012-07-10
RU2462729C2 true RU2462729C2 (en) 2012-09-27

Family

ID=46848230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010154562/28A RU2462729C2 (en) 2010-12-30 2010-12-30 Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2462729C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU930184A1 (en) * 1977-12-19 1982-05-23 Институт Физических Проблем Ан Ссср Device for determination of magnetic susceptibility
US20080169805A1 (en) * 2005-09-02 2008-07-17 Tohoku University Permeability measurement apparatus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU930184A1 (en) * 1977-12-19 1982-05-23 Институт Физических Проблем Ан Ссср Device for determination of magnetic susceptibility
US20080169805A1 (en) * 2005-09-02 2008-07-17 Tohoku University Permeability measurement apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010154562A (en) 2012-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013088766A1 (en) Current sensor
CN112379315B (en) Weak direct-current magnetic field measuring method suitable for magnetoelectric coupling sensor
KR20150061567A (en) Conductive foreign material detecting apparatus
JP2015092144A (en) Magnetic field detection sensor
Zhao et al. Feedback-type giant magneto-impedance sensor based on longitudinal excitation
CN101915898A (en) Amorphous wire magneto-impedance sensor and amorphous wire magneto-impedance effect-based magnetic field detection method
Babitskii et al. Low noise wideband thin-film magnetometer
CN109655771A (en) Ac magnetic susceptibility measuring device and its measurement method
RU2586392C1 (en) Magnetic method of measuring thermodynamic temperature in power units
RU2462729C2 (en) Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials
Stupakov et al. Dynamical properties of magnetic Barkhausen noise in a soft microalloyed steel
RU2357241C1 (en) Device to measure magnetic viscosity of ferromagnetics
RU136189U1 (en) MAGNETIC FIELD SENSOR
CN201876534U (en) Amorphous-wire magneto-impedance sensor
RU2657339C1 (en) Magnetometric device with a ferromagnetic modulator
RU2528031C2 (en) Method to measure thermodynamic temperature
RU171066U1 (en) MAGNETO-ELECTRIC CONTACTLESS DC SENSOR
EP2388608B1 (en) Fluxgate sensor circuit for measuring the gradient of a magnetic field
RU43654U1 (en) MAGNETIC FIELD SENSOR
RU175210U1 (en) COMPENSATING DIMENSOR OF A PERMANENT MAGNETIC FIELD BASED ON MAGNETOELECTRIC
RU130409U1 (en) MAGNETOMETER ON THE EFFECT OF GIANT MAGNETIC IMPEDANCE
Balaev et al. Implementation of the Astrov method for measuring the ME E effect with the use of a vibrating-coil magnetometer
JP4287735B2 (en) Measuring instrument for fluxgate magnetometer
KR20050044155A (en) Magnetometer having fluxgate-type magnetic sensor and signal processing method for measurement of ultra low magnetic field
RU72788U1 (en) MAGNETIC FIELD MEASUREMENT DEVICE