SU1008679A1 - Устройство дл измерени составл ющих комплексной магнитной проницаемости материала - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА, содержащее последовательно соединенные генератор переменного тока и первый резистор , намагничивающую обмотку, подключенную к выходу генератора, регистрирующий прибор, а такхсе измерительную обмотку, второй резистор, конденсатор и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него введены переключатель , катушка взаимной индуктивноети , четырехполюсник, один вход которого соединен с первым резистором че рез одну пару неподвижных контактов переключател ,, другой вход - с генератором , один выход - с общей шиной, и индикатором, другой - через другую пару неподвижных контактов переключа тел  - с измерительной обмоткой и нв посредственно с резистором и конденсатором , одна пара подвижных контактов переключател  соединена с намагничивающей и измерительной обМотка ми, а друга  - с обмотксши катушки взаимной индуктивности. 2. Устройство по п. 1,отличающеес   там, четырехполюсник выполнен в виде параллельно соединенных не менее че гырех входных конденсаторов, выходного конденсатора переменной ёмкости, проходного koндeнcaтopa и резистора, св занных через переключатель с его входа .ми и выходами.

Description

00

о vl

со Изобретение относитс  к магнитным иэмерени71м и может быть использовано дл  определени  составл ющих комплек ной магнитной проницаемости. Известно устройство дл  измерени  обратимой магнитной проницаемости на переменном токе, содержащее амплитуд ные детекторы, усилители, аналоговый делительный блок и катушку взаимной индуктивности 1. Однако известное устройство обеспечивает определение только обратимой составл ющей магнитной проницаемости и не позвол ет определ ть вторую соста л ющую, св занную с магнитными потер м т.е. необратимыми процессами. Наибсэлее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  уст . ройство дл  определени  составл ющих |Комплексной магнитной проницаемости содержащее генератор, магнитный компаратор , резистор, конденсатор, вольтметр и индикатор напр жени  2 I Благодар  тому, что составл юща  дх, комплексной магнитной проницаемое . где j V, зависит только от частоты перемагничивани  и; и емкости конденсатора С по формуле где К - посто нна  величина, результат измерени  составл ющих fjL И 1л,2 комплексной магнитной прони цаемости слабо зависит от остаточной ре ак тив нос ти ре з ис торов. Однако при определении проницаемости образцов малых размеров емкост С- должна быть очень большой, так как индуктивность объекта испытаний невелика. Конденсаторы большой емкос ти могут быть использованы лишь при сравнительно низких частотах из-за значительной частотной погрешности, вносимой индуктивностью подвод щих проводников конденсаторов. Так, конденсаторы емкостью 1 мкФ могут использоватьс  при частотах не более 3-10 кГц, в то врем  как дл  определени  /и, у малых образцов при частотах пор дка 50 - 100 кГц требуетс  емкость 5-10 мкФ. Кроме того, потери в конденсаторе внос т значительную погрешность при измерении так как определ емой величиной  вл етс  сумма тангенсов углов потерь образца и конденсатора V где tgcf - тангенс угла потерь образца; tgcf - угол потерь конденсатора Kj - посто нна  величина, При сГ(, 0,01 ,001 погрешность измерени  10%. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, iTo в устройство дл  измерени  составл ющих комплексной магнитной проницаемости материала, содерксащее последовательно соединенные генератор переменного тока и первый резистор, намагничивающую обмотку, подключенную к выходу генератора, регистрирующий прибор, а также измерительную обмотку, второй резистор, конденсатор и индикатор, введены переключатель , катушка взаимной индуктивности, четырехполюсник, один вход которого соединен & первым резистором через одну пару неподвижных контактов переключател , другой, .вход - с генератором , один выход - с общей шиной и индикатором , другой через другую пару неподвижных контактов переключател  с измерительной обмоткой и непосредственно с резистором и конденсатором, (одна пара подвижных контактов переключател  соединена с намагничивающей и измерительной обмотками, а друга  - с обмотками катушки взаимной индуктивности. Кроме того, четырехполюсник выполнен в виде параллельно соединенных не менее четырех входных конденсаторов , выходного конденсатора переменной емкости, проходного,конденсатора и резистора, св занных через переключатель с его входами и выходами. На фиг. 1 представлена функциошальна  схема предлагаемого устройства ; на фиг, 2 - схема четырехполюсника . Устройство (фиг, 1) содержит ге-. нератор 1 переменного напр жени , вольтметр 2, первый резистор 3, переключатель 4, испытуемый образец 5 с намагничивающей 6 и измерительной 7 обмотками, катушку 8 взаимной индуктивности , конденсатор 9, второй резистор 10, четырехпсэлюсник 11 и индикатор 12 напр жени . Четырехполюсник 11 (фиг. 2) содержит по крайней мере 4 конденсатора 13 - 16, выходной конденсатор 17, проходной конденсатор 18, переключа ,тели 19 - 21 и резистор 22. Один из входных вводов четырехполюсника 11 соединен с выходным, что позвол ет одновременно заземлить генератор и индикатор и уменьшить емкостные утечки в цепи последнего. Устройство,работает следующим образом . Переменный ток генератора 1 протекает через первый резистор 3, намагничивающую обмотку 6 (при положении 1 переключател  4) и четырехполюсник 11. Напр жение на измерительной

обмотке 7 образца 5 приложено к последовательно соединенным конденсатору 9 и второму резистору 10. Падение напр жени  на втором резисторе 10 сравниваетс  с выходным напр жением четырехполюсника 11. При равенстве напр жений сигнал, на входе индикатора 12 отсутствует.

Српротивление первого резистора 3 во много раз больше сопротивлений образца 5 с намагничивающей обмоткой 6 и четырехполюсника 11, поэтому амплитуда напр женности пол  Hj определ етс  по показанию вольтметра 2 согласно формуле

Н

()

где W

число витков в обмотке б; средн   длина силовой линии испытуемого образца, м; сопротивление резистора 3,

R .Ом.

Сопротивление R второго резистора 10 устанавливают таким, чтобы выполн лось неравенство

7/10,

(5)

где - эКвивал нтна  емкость четырехполюсника 11, вычисл ема  по формуле

Sw|f i)c,,

(Ь)

1э

где Сщ,, - емкость конденсатора 17, Ф;

-емкость конденсатора 18, Ф;

-емкость входных конденсаторов , соедин емых с внешней цепью переклк чател ми 19 и 20, Ф.

Установив необходимую частоту перемагничивани  f по генератору 1 и напр женность магнитного пол  Н по вольтметру 2, измен ют емкости конденсаторов 9 (фиг, 1) и 17 (фиг. 2) таким образом, чтобы напр жение на входе индикатора 12 равн лось нулю. Тогда составл ющие yu. и /и- конмлексной магнитной проницаемости определ ютс  по формулам:

„

где tgef - тангенс угЛа потерь денсаторов че гырвхполюсника 11;

S - п:лощаль поперечного сучени  образца 5,  )

2 витков в измери:тельной обмотке 7образца 5; С2 - емкость конденсатора

9, Ф. .

Обычно выражени  в круглых скобках формул (б) и (7) можно заменить единицей. Ввиду того, что oTHotiieHHe может быть вз то пор дка 100, емкости конденсаторов С,, Ср, С выбираютс  сравнительно небольшими, что позвол ет резко уменьшить частотную погрешность емкости , тл согласно формуле (6) повысить точность измерени  ЦА,.

Дл  повышени  точности измерени  f.oiipeR nHeTca .величина . ,. вход ща  в формулу (7), дл  чего переключатель 4 (фиг. 1) переводитс  в положение II и схема вновь уравнЪвешиваетс  регулировкой С2 и f. Величина tg определ етс  из: формулы.

.-,

30

где LO и М - индуктивность ВТОЕ ЙЧной обмотки и взаимна  индуктивность катущки.

35 8 соответственно,.Гн, Известно, что tg,d пропорционалак частоте, в то врем  как tgd дл  высококачественных конденсаторов практически посто нен.

40 ; Изменени  повтор ют при всех возможных положени х переключателей 19 и 20, При этом дл  схемы, показанной на фиг, 2, будут определены согласно

формуле (8) суммы 45 дл  четырех конденсаторов 13-16, включенных порознь, а также дл  шести конденсаторов; 13 и 14; 13 и 15; 13 и 16; 14 и 15; 14 и 16; l6 и 16. всего получаетс  система из 10 урав50 нени вида (8) дл  семи неизвестных:

тангенсов.углов потерь конденсаторов . 13 - 15, 17 и 18, а также угла потерь катушки взаимной индуктивности, который пропорционален частоте

55.( 9)

.где J - посто нна  величина.

Полученные данные .обрабатываютс  йзвестньоли приемами (например методом наименьишх квадратов) и опреде-. л ютс  tgd).-, а также et . Найденное значение tgcrc,, представл етс  в формулу (7) , из которой, определ ют /и.. I Следует отметить, что при опреде5 лении величин /и, и )u.,2 дл  образцов

одной партии материала tgifj. .  вл етс  практически посто нной величиной . Включив резистор 22 (фиг. 2), можно подобрать его сопротивление таким образом, чтобы . В этом случае расчеты по формуле (7) упрощаютс .

В предлагаемом устройстве по сравнению с прототипом достигаетс  повышение точности измерени  величины |u, в 5 - 10 раз благодар  применению конденсаторов небольшой емкости, имеющих малую частотную погрешность, а также повышение точности измерени  величины ju.2 в 10 - 20 раз путем исключени  вли ни  угла потерь конденсаторов на результаты измерени .

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА, содержащее последовательно соединенные генератор переменного тока и первый резистор, намагничивающую обмотку, подключенную к выходу генератора, регистрирующий прибор, а также измерительную обмотку, второй резистор, конденсатор и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены переключа тов переключателя соединена с намаг ничивающей и измерительной обМотка ми, а другая - с обмотками катушки взаимной индуктивности.

2. Устройство поп. 1, о т л и чающеес я тем, что четырехполюсник выполнен в виде параллельно соединенных не менее четырех входных конденсаторов, выходного кондеи сатора переменной ёмкости, проходно го Конденсатора и резистора, связан· ных через переключатель с его входами и’ выходами.

SU .,„1008679