SU1045181A1 - Устройство дл измерени статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные регулируемый генератор посто нного тока, намагничивающую, катушку и резистор, а также механизм возвратно-поступательных колебаний, подключенный к генератору, и соединенную с входами первого и второго операционных усилителей измерительную катушку, установленную внутри намагничивающей катушки соосно с ней, причем выходы первого и второго операционных усилителей через соответствующие синхронные детекторы подключены к входам двухкоординатного графопостроител , а вторые входы синхронных детекторов подключены к выходу генератора, отличаю-щ е е с   тем, что, с целью повы1нени  точности измерений оно снабжено подключенными к входу первого операционного усилител  двум  дополнительными катушками, расположенными внутри намагничивающей катушки соосно с ней, причем втора  измериS тельна  катушка закреплена на штоке (Л механизма возвратно-поступательных движений, а треть  измерительна  катушка установлена на каркасе первой измерительной катушки. СП 00

Description

Изобретение относитс  к магнитны измерени м, в частности к испытани  ферромагнитных материалов и измерению их статических магнитных характеристик на стержневых цилиндрических образцах, намагничиваемых в разомкнутой цепи, и может быть использовано дл - записи начальной кри вой намагничивани  или петель магни . кого гистерезиса на двухкоординатно графопостроителе. Известно устройство дл  испытани  ферромагнитных материалов при намагнич.ивании в разомкнутой магнит ной цепи, представл ющее из себ  вибрационный магнитометр, позвол ющий измер ть намагниченность (магнитный момент) шарообразных ферромагнитных образцов. Напр женность намагничивающего пол  измер етс  измерительным генератором L1. Получение статических магнитных характеристик вещества на основе измеренных характеристик образца св зано с трудоемкой операциейрасчета внутреннего намагничивающего пол  по методике Реле , котора  пре полагает коэффициент размагничивани  испытуемого образца известным и не завис щим от велинины намагниченности . Использование такойметодики и применение ее дл  измерени  шарообразных образцов при удо летворительной точности ограничивае измерени  слабомагнитными веществам Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  определени  статичес ких магнитных характеристик ферромагнитных материалов, предназначенное дл  записи начальной кривой намагничивани  и петель магнитного гистерезиса на цилиндрических образ цах при намагничивании в разомкнуто магнитной цепи. Устройство содержит последовательно соединенные регулируемый генератор посто нного тока, намагничивающую катушку и эталонный резистор, механизм возвратно-поступательных колебаний, св занный с ге нератором управл ющего напр жени , три операционных усилител , два синхронных детектора, измерительную катушку и двухкоординатный графопос роитель. В данном устройстве напр женность внутреннего намагничивающего пол  ферромагнитного цилиндра определ етс  как разность напр женностей внешнего и размагничивающего полей. Напр женность размагничивающего пол  ферромагнитного Образца в данном устройстве измер етс  вбли зи наружной поверхности испытуемого образца датчиком в виде двух включенных встречно коаксиальных катушек t2 J. . Однако данному устройству свойст венна недостаточна  точность измерений , обусловленна  тем, что напр женность размагничивающего пол  уже на рассто ни х 0,2-0,8 радиуса поперечного с.ечени  испытуемого цилиндрического образца от его поверхности существенно отличаетс  от напр женности размагничивающего пол , внутри образца, а расположить блинке к поверхности образца измерительные катушки не удаетс  вследствие необходимости обеспечени  как относительного движени  образца и измерительной катушки , так и высокой чувствительности. Это приводит к значительным погрешност м измерений напр женности внутреннего намагничивающего пол  особенно при испытании магнитом гких материалов. Кроме того, значительна  погрешность измерений напр женности внутреннего намагничивающего пол  обусловлена не совсем рациональной структурой известного устройства, этр. св зано в конечном итоге с тем, что сигнал, пропорциональный напр женности размагничивающего пол , пропорционален амплитуде и частоте вибрации, а .сигнал, пропорциональный напр женности внешнего, намагничивающего пол , не зависит от них. Поэтому даже небольшие изменени  амплитуды и частоты вибрации могут приводить, как показывают расчеты, к значительным погрешност м измерений в области больших магнитных проницаемостей по кривой намагничивани . Цель изобретени  - повышение точности измерений. Указанна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  измерени  статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов, содержсщее последовательно соединенные регулируемый генератор посто нного тока, намагничивающую катушку и резистор, а также механизм возвратно-поступательных колебаний, подключённый к генератору, и соединенную с входь ми первого и второго операционных усилителей измерительную катушку, установленную внутри намагничивающей катушки соосно с ней, .причем выходы.первого и второго операционных усилителей через соответствующие синхронные детекторы подключены к входам двухкоординатного графопостроител , а вторые входы синхронных детекторов подключены к выходу генератора, снабжено подключенными к входу первого операционного усилител  двум  дополнительными катушками , расположенными внутри намагничивающей катушки соосно с ней, причем втора  измерительна  катушка закреплена на штоке механизма возвратно-поступательных движений, а треть  измерительна  катушка

установлена на каркасе первой измерительной катушки.

.На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - взаимное расположение намагничивающей катушки, испытуемого ферромагнитного цилиндра и измерительных катушек.

Устройство дл  измерени  статических магнитных характеристик .ферромагнитных материалов содержит регулируемый генератор 1 посто нного тока, намагничивающую катушку .2, , резистор 3 отрицательной обратной св зи потоку, механизм 4 возвратно-поступательных колебаний со штоком 5, на котором закреплен испытуемый ферромагнитный цилиндр 6 Устройство также содержит первую 7 измерительную катушку, дополнительные вторую 8 и третью 9 измеритель,ные катушки, операционные усилители 10 и 11, генератор 12, синхронные детекторы 13 и 14 и двуккоординатный графопостроитель 15. Испытуемый ферромагнитный цилиндр 6 закреплен на штоке 5 механизма 4 возвратно-поступательных колебаний и расположен в зоне однородного магнитного пол  намагничивающей катушки 2 соосно с ней. Перва  измерительна  катушка 7 подключена через переменные резисторы к инвертирующим входам операционных усилителей 10 и 11 и расположена соосно с ферромагнитным цилиндром б так, что один ее торец находитс  в плоскости его центрального поперечного сечени .

Дополнительна  втора  измерительна  катушка 8 подключена через переменный резистор к инвертирующему входу операционного усилител  10 и расположена на каркасе первой измерительной катушки 7.так, что плоскость ее витков лежит на рассто нии 0,1-0,2 длины от центрального поперечного сечени  ферромагнитного цилиндра б. Втора  дополнительна  измерительна  кат.ушка 9 закреплена на штоке 5 в плоскости торца намагничивающей катушки 2 и подключе,на через переменный резистор к инвертирующему входу операционного усилител  10. Инвертирующий вход операционного усилител  11 через переменный резистор подключен к первой измерительной катушке 7. Выходы операционных усилителей 10 и 11 подключены соответственно через синхронные детекторы 13 и 14 к горизонтальной и вертикальной разверткам графопостроител  15. Выход генератора 12 управл ющего напр жени  подсоединен к механизму 4 возврат но-поступательных колебаний и управл ющим входам синхронных детекторов 13 и 14,

Дл  формировани  сигнала, характеризующего напр женность намагничивающего пол , с.лужнт треть  измерительна  катушка 9, закрепленна  на штоке механизма возвратно-поступательных колебаний около торца намагничивающей катушки.

5 -Сигнал, пропорциональный намагниченности , формируетс  первой изме . рительной катушкой 7, а сигнал, пропорциональный градиенту намагниченности , - второй измерительной ка0 ту 11кой8.

Устройство работает следующим образом.

При совершении с небольшой частотой и амплитудой линейных возврат5 но-поступательных колебаний намагниченным образом . относительно первой и второй измерительных катушек 7 и в последних навод тс  переменные ЭДС, амплитуда которых равна

° е-, AfW fSoJo-s Hj,

.

5 где е и eg - ЭДС в измерительных

катушках 7 и 8; А и f - амплитуда и частота

вибрации;

MQ - магнитна  посто нна ; 0X - направление вибраций;

О - намагниченность; Ор - намагниченность в

центральном поперечном сечении ферромагнитного цилиндра.6;

5

Дт)

S - площадь поперечного

сечени  измерительной катушки 7; Sg - площадь поперечного

сечени  ферромагнитного цилиндра б; H(j - напр женность размагничивающего пол  цилиндра 6 ;

Ng - число витков измерительной катшуки 8; W - плотность намотки проводов измерительной катушки 7.

Учитыва , что .дл  ферромагнитных Q цилиндров с соотношением длины, к диамерту большим дес ти ,,

е .«AfWS Yp .

В третьей измерительной катушке 9 наводитс  переменна  ЭДС с , амплиту; которой равна

где Ng - число витков катутаки 9; Н- - напр женность намагничившощей катушки 2 без железных сердечников.

Поскольку намагничивающа  катушка 2 не имеет железных.сердечников, то можно записать

е g К- Н g ,

где К - посто нный коэффициент, определ емый величинами А, f, Ng, числом витков и конструкцией намагничивающе кату1ики 2.

Втора . 8 и треть  9 измерительные катушки и перва  измерительна  катушка 7 подключены через переменные резисторы к инвертирующему входу усилител  10, так что сигналы с первой 7 и второй 8 измерительных катушек наход тс  в фазе, а сигнал с третьей измерительной катушки 9 в противофазе с ними.

На выходе операционного усилител  10 формируетс  сигнал равный

0 K Hg-Nj,-F(A)C(A.x)

K He-Nl, KH,

где Р(Л) - функци , завис ща  от соотношени  Д длины е к диаметру d цилиндра;

N

:

С(Л,х - параметр, вход щий в функцию распределени  намагниченности по длине цилиндра;

N - центральный коэффиПнент размагничивани  ферромагнитного цилиндра. На выходе операционного усилител  11 будет присутствовать сигнал, 5 пропорциональный намагниченности.

Сигналы с операционных усилителей 10 и 11 поступают на синхронные детекторы 13 и 14, где синхронно детектируютс , и далее на входы 10 X и У двухкоординатного графопостроител  15.

При непрерывном изменении напр женности внешнего намагничивающего

15 пол , например, по пилообразному закону- на графопостроителе 15 будет записыватьс  петл  .магнитного гистерези-са в координатах намагниченностнапр женность внутреннего намагни20 чиваюиего пол .

Основное техническое преимущество изобретени  по сравнению с извесным заключаетс  в повышении произво25 дительности и точности измерений. Повышение производительности обеспечиваетс  как непрерывностью про цесса измерений , так и автоматическим учетом коэффициента размагни30 -чивани . Повышение точности измерений обеспечиваетс  тем, что в устройстве автоматически учитываетс  зависимость коэффициента размагничивани  от магнитных свойств материала испытуемых образцов.

5 I

d

7

срие 2

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее’ последовательно соединенные регулируемый генератор постоянного тока, намагничивающую, катушку и резистор, а также механизм возвратно-поступательных колебаний, подключенный к генератору, и соединенную с входами первого и второго операционных усилителей измерительную катушку, установленную внутри намагничивающей катушки соосно с ней, причем выходы первого и второго операционных усилителей через соответствующие синхронные детекторы подключены к входам двухкоординатного графопостроителя, а вторые входы синхронных детекторов подключены к выходу генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений оно снабжено подключенными к входу первого операционного усилителя двумя дополнительными катушками, расположенными внутри намагничивающей катушки соосно с ней, причем вторая измерительная катушка закреплена на штоке механизма возвратно-поступательных движений, а третья измерительная катушка установлена на каркасе первой измерительной катушки.

   фиг!