RU2462729C2 - Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials - Google Patents
Device for measuring magnetisation curve of ferromagnetic materials Download PDFInfo
- 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
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
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)
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)
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 |
-
2010
- 2010-12-30 RU RU2010154562/28A patent/RU2462729C2/en active
Patent Citations (2)
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 |