RU2619310C1 - Device for determining ferrite content in material - Google Patents
Device for determining ferrite content in material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619310C1 RU2619310C1 RU2016107530A RU2016107530A RU2619310C1 RU 2619310 C1 RU2619310 C1 RU 2619310C1 RU 2016107530 A RU2016107530 A RU 2016107530A RU 2016107530 A RU2016107530 A RU 2016107530A RU 2619310 C1 RU2619310 C1 RU 2619310C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- recess
- poles
- housing
- thermocouple
- thermal chamber
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к испытаниям магнитных материалов, и может быть использовано для определения содержания феррита в материале, измерения температурных зависимостей степени ферритизации и определения по ним температур магнитных фазовых переходов.The invention relates to measuring technique, namely to testing magnetic materials, and can be used to determine the ferrite content in the material, measure the temperature dependences of the degree of ferritization and determine the temperature of magnetic phase transitions from them.
Известно устройство для определения содержания феррита в материале (RU 2559323 C1, МПК7 G01N 27/72, опубл. 10.08.2015), содержащее два постоянных магнита, первые два противоположных полюса которых ориентированы навстречу друг другу и разделены воздушным промежутком, а другие два противоположных полюса магнитов соединены С-образным магнитопроводом, на который намотана катушка индуктивности, подключенная к регистратору ЭДС индукции, шток для размещения испытуемого материала закреплен на оси электродвигателя для вращения испытуемого материала с постоянной угловой скоростью в вертикальной плоскости относительно магнитных силовых линий постоянных магнитов, соединяющих их полюса. В воздушном промежутке между полюсами магнитов установлена тепловая камера, соединенная с источником тока, шток для размещения испытуемого материала размещен в объеме тепловой камеры через боковое отверстие в ее корпусе, измерительный спай термопары размещен внутри тепловой камеры через второе боковое отверстие в ее корпусе, второй регистратор ЭДС подключен к концам термопары.A device for determining the ferrite content in a material (RU 2559323 C1, IPC7 G01N 27/72, publ. 08/10/2015), containing two permanent magnets, the first two opposite poles of which are oriented towards each other and separated by an air gap, and the other two opposite poles magnets are connected by a C-shaped magnetic circuit, on which an inductor is wound, connected to an induction emf recorder, the rod for placing the test material is mounted on the axis of the electric motor to rotate the test material at a standstill angular velocity in the vertical plane with respect to magnetic field lines of the permanent magnets connecting the poles. In the air gap between the poles of the magnets there is a thermal chamber connected to a current source, a rod for accommodating the test material is placed in the volume of the thermal chamber through a side opening in its housing, a thermocouple measuring junction is placed inside the thermal chamber through a second side opening in its housing, a second EMF recorder connected to the ends of the thermocouple.
Недостатком устройства является его низкая точность температурных измерений. В конструкции устройства температуру испытуемого материала определяют по измерениям термо-ЭДС термопары, расположенной внутри тепловой камеры. Из-за нагрева путем передачи тепла от тепловой камеры другим компонентам устройства, расположенным в непосредственной близости, происходит искажение сигнала ЭДС с катушки индуктивности вследствие нагрева самой катушки, магнитопровода и магнитов. Таким образом, с помощью этого устройства затруднительно корректно измерить температурные зависимости степени ферритизации материала. Вследствие чего практически становится невозможно проводить исследования магнитных фазовых переходов многокомпонентных магнитных материалов, в которых наблюдаются множественные магнитные переходы.The disadvantage of this device is its low accuracy of temperature measurements. In the design of the device, the temperature of the test material is determined by measuring the thermo-EMF of the thermocouple located inside the heat chamber. Due to heating by transferring heat from the heat chamber to other components of the device located in close proximity, the EMF signal from the inductor is distorted due to heating of the coil itself, the magnetic circuit and magnets. Thus, using this device it is difficult to correctly measure the temperature dependence of the degree of ferritization of the material. As a result of which, it becomes practically impossible to conduct studies of magnetic phase transitions of multicomponent magnetic materials in which multiple magnetic transitions are observed.
Задачей изобретения является повышение точности определения температурных зависимостей степени ферритизации магнитных материалов.The objective of the invention is to improve the accuracy of determining the temperature dependences of the degree of ferritisation of magnetic materials.
Устройство для определения содержания феррита в материале содержит так же, как в прототипе, два постоянных магнита, первые два противоположных полюса которых ориентированы навстречу друг другу, а другие два противоположных полюса магнитов соединены С-образным магнитопроводом, на который намотана катушка индуктивности, подключенная к регистратору ЭДС индукции. Между полюсами магнитов расположена тепловая камера, соединенная с источником тока. Шток для размещения испытуемого материала вставлен в объем тепловой камеры через боковое отверстие и закреплен на оси электродвигателя для вращения испытуемого материала с постоянной угловой скоростью в вертикальной плоскости относительно магнитных силовых линий постоянных магнитов, соединяющих их полюса. Измерительный спай термопары размещен внутри тепловой камеры через второе боковое отверстие в ее корпусе. Второй регистратор ЭДС подключен к концам термопары.The device for determining the ferrite content in the material contains, as in the prototype, two permanent magnets, the first two opposite poles of which are oriented towards each other, and the other two opposite poles of the magnets are connected by a C-shaped magnetic circuit, on which an inductor connected to the recorder is wound EMF induction. Between the poles of the magnets is a thermal chamber connected to a current source. A rod for placing the test material is inserted into the volume of the heat chamber through the side hole and mounted on the axis of the electric motor to rotate the test material with a constant angular velocity in a vertical plane relative to the magnetic lines of force of the permanent magnets connecting their poles. The measuring junction of the thermocouple is placed inside the heat chamber through the second side hole in its body. The second EMF recorder is connected to the ends of the thermocouple.
Согласно изобретению корпус устройства выполнен с углублением в верхней части, при этом двойные стенки корпуса снабжены каналами для прохода и патрубками для ввода и вывода охлаждающей жидкости, патрубки через шланги соединены с термостатом. Два постоянных магнита закреплены внутри корпуса на противоположных стенках углубления, так что магнитные силовые линии, соединяющие их полюса, пересекают пространство внутри углубления. Выводы катушки индуктивности соединены с первым разъемом в корпусе, к которому подключен первый регистратор ЭДС индукции. В углублении корпуса установлена тепловая камера. Внутри корпуса расположен электродвигатель, на оси которого закреплен шток, вставленный в тепловую камеру через боковые отверстия в стенке углубления корпуса и тепловой камеры. Измерительный спай термопары вставлен в объем тепловой камеры через второе боковое отверстие в ней так, что свободные концы термопары размещены внутри корпуса и соединены через второй электрический разъем в корпусе со вторым регистратором ЭДС.According to the invention, the device case is made with a recess in the upper part, while the double walls of the case are equipped with passage channels and nozzles for entering and leaving coolant, the nozzles are connected to the thermostat through hoses. Two permanent magnets are fixed inside the housing on opposite walls of the recess, so that the magnetic lines of force connecting their poles intersect the space inside the recess. The findings of the inductor are connected to the first connector in the housing to which the first induction EMF recorder is connected. A thermal chamber is installed in the recess of the housing. Inside the housing there is an electric motor, on the axis of which a rod is mounted, inserted into the heat chamber through the side holes in the wall of the recess of the body and the heat chamber. The measuring junction of the thermocouple is inserted into the volume of the heat chamber through the second side opening in it so that the free ends of the thermocouple are placed inside the housing and connected through the second electrical connector in the housing to the second EMF recorder.
Шток может быть снабжен капсулой из немагнитного материала для размещения в ней испытуемого порошкового материала.The stem may be provided with a capsule of non-magnetic material for placement of the test powder material therein.
Предложенное выполнение корпуса устройства позволяет защитить все узлы устройства от нагрева тепловой камерой и поддерживать их температуру на постоянном уровне. Это повышает точность измерений температуры испытуемого материала и исключает зависимость ЭДС индукции катушки индуктивности от температуры окружающих объектов и, как следствие, позволяет измерять с высокой достоверностью температурные зависимости степени ферритизации материалов, что дает возможность с высоким разрешением определять по ним температуры магнитных фазовых переходов многокомпонентных магнитных материалов.The proposed implementation of the device body allows you to protect all nodes of the device from heating by a thermal chamber and maintain their temperature at a constant level. This increases the accuracy of measuring the temperature of the test material and eliminates the dependence of the EMF of the induction inductor on the temperature of surrounding objects and, as a result, makes it possible to measure with high reliability the temperature dependences of the degree of ferritization of materials, which makes it possible to determine with high resolution the temperature of magnetic phase transitions of multicomponent magnetic materials .
На фиг. 1 показана схема устройства для определения содержания феррита в материале.In FIG. 1 shows a diagram of a device for determining the content of ferrite in a material.
На фиг. 2 приведена зависимость величины сигнала ЭДС индукции U от температуры испытуемого материала, измеренная с помощью устройства-прототипа.In FIG. 2 shows the dependence of the magnitude of the signal of the emf of induction U on the temperature of the test material, measured using the prototype device.
На фиг. 3 приведена зависимость величины сигнала ЭДС индукции U от температуры испытуемого материала, измеренная на предлагаемом устройстве.In FIG. 3 shows the dependence of the magnitude of the signal of the emf of induction U on the temperature of the test material, measured on the proposed device.
Устройство для определения содержания феррита в материале содержит корпус 1, который выполнен с углублением в верхней части (фиг. 1). Двойные стенки корпуса 1 снабжены каналами для прохода и патрубками для ввода и вывода охлаждающей жидкости. Патрубки через шланги соединены с термостатом (на фиг. 1 не показано).A device for determining the content of ferrite in the material contains a
Два постоянных магнита 2 закреплены внутри корпуса 1 на противоположных стенках углубления. Два противоположных полюса постоянных магнитов 2 ориентированы навстречу друг другу так, что магнитные силовые линии, соединяющие их полюса, пересекают пространство внутри углубления. Другие два противоположных полюса постоянных магнитов 2 соединены С-образным магнитопроводом 3. На С-образный магнитопровод 3 намотана катушка индуктивности 4, к выводам которой через первый разъем в корпусе 1 подключен первый регистратор ЭДС индукции 5.Two
В углублении корпуса 1 установлена тепловая камера 6, которая соединена с источником тока (на фиг. 1 не показан).In the recess of the
Внутри корпуса 1 расположен электродвигатель 7, на оси которого закреплен шток 8, вставленный в тепловую камеру 6 через боковые отверстия в стенке углубления корпуса 1 и тепловой камеры 6. На конце штока 8, расположенном в объеме тепловой камеры 6, закреплен монолитный испытуемый материал или закреплена капсула 9 из немагнитного материала с испытуемым порошкообразным материалом. Измерительный спай термопары 10 вставлен в объем тепловой камеры 6 через второе боковое отверстие в ней и второе боковое отверстие в стенке углубления корпуса 1 так, что свободные концы термопары 10 размещены внутри корпуса 1 и соединены через второй электрический разъем в корпусе 1 с вторым регистратором ЭДС 11.An
Корпус 1 выполнен из нержавеющей немагнитной стали. Постоянные магниты 2 представляют собой параллелепипеды из самарий-кобальтовой магнитной керамики. С-образный магнитопровод 3 изготовлен из феррита марки 3 СЧ19. Катушка индуктивности 4 намотана проводом марки ПЭЛШО сечением 0,2 мм с количеством витков 3000. Первый регистратор ЭДС индукции 5 представляет собой вольтметр переменного тока с пределами измерений (0,1-100) В. Тепловая камера 6 представляет собой печь сопротивления, все детали которой выполнены из немагнитного материала. Шток 8 выполнен из немагнитной нержавеющей стали. Электродвигатель 7 представляет собой стандартный электродвигатель постоянного или переменного тока, обеспечивающий стабильную фиксированную частоту вращения в пределах (100-1000) об/мин. Первый и второй электроды термопары 10 выполнены соответственно из хромелевой и алюмелевой проволоки. В качестве регистратора ЭДС 11 термопары 10 может быть использован, например, электроизмерительный прибор В7-16А. В качестве термостата может быть использован жидкостной циркуляционный термостат с охлаждением Portlab NC-12D.
Устройство работает следующим образом. Стабилизируют на заданном уровне температуру корпуса 1 и всех узлов устройства, находящихся внутри корпуса 1, посредством непрерывной циркуляции при помощи внутреннего компрессора термостата воды, поступающей из термостата, через каналы между двойными стенками корпуса 1. Капсулу 9 с испытуемым материалом перемещают в объеме тепловой камеры 6 с заданной частотой путем вращения штока 8 с помощью электродвигателя 7 с постоянной угловой скоростью в вертикальной плоскости относительно магнитных силовых линий постоянных магнитов 2. Во время перемещения капсулы 9 с испытуемым материалом в объеме тепловой камеры 6, расположенной в выемке корпуса 1 и между полюсами магнитов 2, происходит намагничивание испытуемого материала, что приводит к изменению магнитной проницаемости промежутка между магнитами 2. В результате происходит изменение величины магнитного потока в С-образном магнитопроводе 3. В свою очередь, изменение магнитного потока приводит к возникновению ЭДС на катушке индуктивности 4, величина которой пропорциональна содержанию феррита в испытуемом материале. Первый регистратор ЭДС индукции 5 измеряет ЭДС, наведенную в катушке индуктивности 4. Одновременно с помощью тепловой камеры 6 проводят равномерный нагрев испытуемого материала до температуры, на 100-200°С превышающей температуру Кюри исследуемого материала, контролируя скорость нагрева и температуру по показаниям второго регистратора ЭДС 11 термопары 10, и с заданной периодичностью фиксируют по мере нагрева значения температуры нагрева испытуемого материала и соответствующие им величины ЭДС индукции катушки индуктивности 4. По показаниям второго регистратора ЭДС 11 осуществляют контроль температуры объема нагревательной камеры и используют данный сигнал для управления температурной программой нагрева испытуемого материала. При достижении температуры нагрева температуры Кюри в испытуемом материале происходит магнитный фазовый переход, что проявляется в резком уменьшении ЭДС индукции катушки индуктивности 4 вплоть до нулевого значения. Строят график зависимости ЭДС индукции катушки индуктивности 4 от температуры нагрева испытуемого материала. По месту положения на данном графике скачка ЭДС индукции катушки индуктивности 4 определяют соответствующую ему температуру нагрева испытуемого материала, которая численно совпадает с температурой Кюри.The device operates as follows. The temperature of the
Содержание феррита для исследуемого материала при комнатной температуре определяют по величине полученного сигнала ЭДС индукции катушки индуктивности 4 с использованием заранее снятой градуировочной зависимости, полученной по результатам измерений ЭДС индукции катушки индуктивности 4 для материалов с различным известным содержанием феррита.The ferrite content for the test material at room temperature is determined by the value of the received EMF signal of induction of the
С помощью предлагаемого устройства провели измерения зависимостей ЭДС индукции катушки 4 от температуры нагрева для смеси в равных весовых частях двух ферритовых материалов с известной величиной температуры Кюри, соответствующей магнитному фазовому переходу. В качестве первой компоненты смеси испытуемого материала использовали ферритовую керамику 3СЧ18 химического состава Li0,649Fe1,598Ti0,5Zn0,2Mn0,051О4, температура Кюри которой составляет 300°С (http://www.rusgates.ru/company/microwave_ferrits/poroperties_of_microwave_ferrits/). В качестве второй компоненты смеси испытуемого материала использовали пентаферрит лития, температура Кюри которого равна 667°С (http://cyberleninka.m/article/n/vliyanie-vklyucheniy-oksida-alyuminiya-na-magnitnyy-fezovyy-perehod-v-ferritovoy-keramike-3sch18). Полученные для смеси испытуемых материалов графики зависимостей ЭДС индукции U катушки индуктивности 4 от температуры нагрева, полученные с помощью устройства-прототипа и предлагаемого устройства, представлены на фиг. 2 и фиг. 3 соответственно. Определенные по месту положения резкого спада ЭДС индукции U значения температуры Кюри для феррита 3СЧ-18 и пентаферрита лития с помощью устройства-прототипа были равными 290±10°С и 665±3°С, а полученные с помощью предлагаемого устройства составили 299±2°C и 666±2°С. Таким образом, значения температур магнитных фазовых переходов, определенные с помощью предложенного устройства более точны и определены с меньшей погрешностью.Using the proposed device, we measured the dependences of the EMF of induction of
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016107530A RU2619310C1 (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | Device for determining ferrite content in material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016107530A RU2619310C1 (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | Device for determining ferrite content in material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2619310C1 true RU2619310C1 (en) | 2017-05-15 |
Family
ID=58716058
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016107530A RU2619310C1 (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | Device for determining ferrite content in material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2619310C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3938037A (en) * | 1974-10-29 | 1976-02-10 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Device for measuring the ferrite content in an austenitic stainless steel weld material |
RU2239182C1 (en) * | 2003-10-29 | 2004-10-27 | Томский политехнический университет | Device for determination of content of ferrite in material |
RU2559323C1 (en) * | 2014-04-10 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device to define content of ferrite in material |
-
2016
- 2016-03-01 RU RU2016107530A patent/RU2619310C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3938037A (en) * | 1974-10-29 | 1976-02-10 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Device for measuring the ferrite content in an austenitic stainless steel weld material |
RU2239182C1 (en) * | 2003-10-29 | 2004-10-27 | Томский политехнический университет | Device for determination of content of ferrite in material |
RU2559323C1 (en) * | 2014-04-10 | 2015-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Device to define content of ferrite in material |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ГЫНГАЗОВ СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ. АВТО диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, РАДИАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ ДИФФУЗИОННОГО МАССОПЕРЕНОСА В ОКСИДНОЙ КЕРАМИКЕ, 1-37, Томск-2011. * |
ГЫНГАЗОВ СЕРГЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, РАДИАЦИОННО-ТЕРМИЧЕСКАЯ АКТИВАЦИЯ ДИФФУЗИОННОГО МАССОПЕРЕНОСА В ОКСИДНОЙ КЕРАМИКЕ, 1-37, Томск-2011. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI57181C (en) | FASTRANSFORMATIONSMAETARE | |
CA2781084A1 (en) | Eddy current thermometer | |
CN103926016A (en) | Method and device for measuring Curie temperature of magnetically soft alloy | |
Cramer et al. | Experimental study on the sensitivity and accuracy of electric potential local flow measurements | |
CN109586651A (en) | A kind of on-line monitoring method of permanent-magnetic synchronous motor rotor permanent magnetism temperature | |
CN103885009B (en) | A kind of permanent magnet temperature coefficient open circuit measurement apparatus and measuring method | |
RU2619310C1 (en) | Device for determining ferrite content in material | |
RU2586392C1 (en) | Magnetic method of measuring thermodynamic temperature in power units | |
RU2559323C1 (en) | Device to define content of ferrite in material | |
CN106932740A (en) | Permanent magnet magnetic flux device for investigating temperature coefficient and method | |
CN210323331U (en) | Magnetic material characteristic tester | |
CN110715695A (en) | Superconducting metal fluid flowmeter based on pipe wall matrix electrode | |
CN203759233U (en) | Device for measuring temperature coefficient of permanent magnet in open-circuit manner | |
RU2687504C1 (en) | Method and device for non-contact determination of specific electrical resistance of metals in high temperatures | |
Qiu et al. | Research on measurement technology of internal temperature rise of high frequency magnetic components | |
Greig et al. | Iron-loss measurements by ac bridge and calorimeter | |
RU2778429C1 (en) | Liquid metal electromagnetic flow meter | |
UA126968C2 (en) | Mineral insulated combined flux loop and b-dot wire | |
KR100462386B1 (en) | Coefficient Of Heat Expansion Of Non-magnetic Substance Measuring Device In Accordance With The Magnetic Field Change | |
RU138369U1 (en) | ACCESSORIES DESIGN FOR MEASURING MAGNETIC INDUCTION OF PERMANENT MAGNETS AT WORKING TEMPERATURE | |
Reddy et al. | Design and Development of Temperature Sensor using Ferromagnetic Susceptibility | |
Reynvaan et al. | Evaluating Fluid Based Transient Calorimetric Method for Measurement of the Ferrite Core Losses | |
RU179750U1 (en) | Device for local monitoring of the content of ferromagnetic phases in austenitic steels | |
PL238829B1 (en) | Magnetic temperature sensor | |
Petrucha et al. | Measurement of the temperature dependence of the sensitivity and orthogonality of a triaxial vector magnetometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190302 |