SU725052A1

SU725052A1 - Device for measuring magnetic flux of permanent magnets

Info

Publication number: SU725052A1
Application number: SU782626480A
Authority: SU
Inventors: Юрий Николаевич Сумачев
Original assignee: Предприятие П/Я В-2962
Priority date: 1978-06-12
Filing date: 1978-06-12
Publication date: 1980-03-30

Description

1one

Изобретение относитс к магнитным измерени м и может быть использовано в лабораторных и производственных услови х.This invention relates to magnetic measurements and can be used in a laboratory and in a manufacturing environment.

Известны устройства, в которых измерение компонентов магнитного пол производитс путем изменени площади обмотки, пронизываемой исследуемым потоком.. В указанных устройствах колебани катушке сообщаютс электромеханической системой или пьезоэлементом, а наведенна в катущке электродвижуща сила измер етс подключенным к ршй электроизмерительным прибором 1.Devices are known in which the measurement of the components of the magnetic field is carried out by changing the area of the winding penetrated by the flow under study. In these devices, the oscillation of the coil is communicated by an electromechanical system or a piezoelectric element, and the electromotive force induced in the coil is measured by the electrical measuring device 1 connected to it.

Эти устройства обладают низкой чувствительностью , что особенно неблагопри тно сказываетс на точности измерений при испытани х магнитов с объемом в несколько кубических миллиметров, т. е. с малым потоком .These devices have low sensitivity, which especially adversely affects the accuracy of measurements when testing magnets with a volume of several cubic millimeters, i.e. with a small flow.

Известно устройство, более простое по конструкции и эксплуатации, чем устройства с соленоидами, и обладающее большей чувствительностью, чем устройства с использованием катушек, соверщающих колебани в магнитном поле магнита. Оно выполнено в виде жестко укрепленного пьезоэлемента , на конце которого расположен корь из магнитом гкого материала - магнитопровод . В зависимости от величины магнитного потока в месте расположени A device is known that is simpler in design and operation than devices with solenoids, and is more sensitive than devices using coils that oscillate in a magnetic field of a magnet. It is made in the form of a rigidly reinforced piezoelectric element, at the end of which there is measles of magnet of a flexible material - the magnetic core. Depending on the magnitude of the magnetic flux at the location

кор преобразовател возникающа сила прит жени кор к полюсу магнита изгибает пьезоэлемент, что вызывает по вление ЭДС на его электродах 2.The core of the transducer. The arising force of the attraction of the core to the magnet pole bends the piezoelectric element, which causes the appearance of an emf at its electrodes 2.

Описанное устройство может быть прин то за прототип. Измерени с помощью устройства сложны, так как дл обеспечени заданной стабильной чувствительности устройства необходимо соблюдать посто ннуюThe described device may be adopted as a prototype. Measurements with the help of a device are complex, since to ensure a given stable sensitivity of the device, it is necessary to observe a constant

скорость перемещени магнита относительно неподвижного преобразовател и неизменный зазор между корем преобразовател и полюсом контролируемого магнита. Кроме того, при измерении параметров неподвижного магнита затруднена регистраци измен ющегос во времени показани прибора. Поэтому регистрирующий прибор должен обладать большим входным сопротивлением .the speed of movement of the magnet relative to the fixed transducer and the constant gap between the transducer core and the pole of the controlled magnet. In addition, when measuring the parameters of a fixed magnet, it is difficult to record the time-varying instrument readings. Therefore, the recording device must have a large input resistance.

Устройство не может быть нрименено дл измерени параметров магнитов с объемом в несколько кубических миллиметров, так как оно обладает недостаточной чувствительностью к малым магнитным потокам.The device cannot be used to measure the parameters of magnets with a volume of several cubic millimeters, since it has insufficient sensitivity to small magnetic fluxes.

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности и упрощение процесса измерени .The aim of the invention is to increase the sensitivity and simplify the measurement process.

Сущность предложени заключаетс в преобразовании посто нного потока испытуемого магнита в переменный электрический сигнал при вынужденных периодических деформаци х пьезоэлемента.The essence of the proposal is to convert a constant flux of the tested magnet into a variable electrical signal with forced periodic deformations of the piezoelectric element.

Поставлеииа цель достигаетс тем, что в устройство дл измерение магнитного потока посто нных магнитов, содержащее консольно закрепленный пьезоэлемепт, магнитопровод и регистрирующий прибор, введены источник переменного тока, источник посто нного тока с дополнительной катущкой, установленной на центральной части магнитопровода , а также неподвижное немагнитное основание, на котором закреплен магнитопровод , выполненный в виде двух коаксиальных частей, а радиальном зазоре которых размещена с возможностью возвратнопоступательного движени цилиндрическа катушка, жестко соединенна с подвижным концом пьезоэлемента и подключенна с пьезоэлемеитом к регистрирующему прибору и источнику переменного тока.The aim is achieved by the fact that an alternating current source, a direct current source with an additional coil mounted on the central part of the magnetic conductor, and a fixed non-magnetic base are inserted into a device for measuring the magnetic flux of permanent magnets containing a cantilever piezoelemet, a magnetic circuit and a recording device. on which the magnetic core is fixed, made in the form of two coaxial parts, and the radial clearance of which is placed with the possibility of a returnable accessory A cylindrical coil, which is rigidly connected to the moving end of the piezoelectric element and connected to the recording device and the alternating current source, is rigidly connected to the movement.

На чертеже представлена функциоиальна схема устройства - пример конкретного выполнени .The drawing shows a functional diagram of the device — an example of a specific embodiment.

Устройство содержит, магнитопровод 1 с разомкнутой магнитной цепью, состо щей из двух коаксиальных частей и закрепленных на немагнитном основании 2, катушку 3, размещенную в радиальном зазоре магнитоировода 1 и закрепленную на подвижном конце пьезоэлемента 4. Выводы 5 пьезоэлемента 4 подключены к регистрирующему прибору 6. Выводы 7 катушки 3 подключены к источнику переменного тока 8. Испытуемый магнит 9 установлен одним из полюсов на среднюю часть магнитопровода 1.The device contains a magnetic circuit 1 with an open magnetic circuit consisting of two coaxial parts and mounted on a non-magnetic base 2, a coil 3 placed in the radial clearance of the magnetic conductor 1 and fixed on the moving end of the piezoelectric element 4. The conclusions 5 of the piezoelectric element 4 are connected to the recording device 6. The terminals 7 of the coil 3 are connected to an alternating current source 8. The test magnet 9 is installed by one of the poles on the middle part of the magnetic circuit 1.

Измерение магнитного потока испытуемого магнита производитс следующим образом .The magnetic flux of the test magnet is measured as follows.

Магнит 9 размещаетс любым полюсом на поверхности центральной части магнитопровода . Магнитный поток магнита замыкаетс через магнитопровод 1, при этом в зазоре магнитопровода под вли нием взаимодействи посто нного магнитного пол и электромагнитного пол цилиидрической катушки 3, заиитанной от источника переменного тока 8, возбуждаютс механические колебани катушки 3. Катушка 3, жестко св занна с подвижным концом пьезоэлемента 4, своим колебательным движением вынуждает пьезоэлемент к изгибным деформаци м . На электродах пьезоэлемента по вл ютс электрические переменные сигналы с частотой, равной частоте его колебаний . Эти сигналы поступают на регистрирующий прибор 6. The magnet 9 is placed at any pole on the surface of the central part of the magnetic circuit. The magnetic flux of the magnet closes through the magnetic core 1, while in the magnetic gap of the magnetic field of the alternating current source 8, mechanical oscillations of the coil 3 are excited in the magnetic gap of the magnetic field and the electromagnetic polycydial coil 3, which is secured by the alternating current source 8 piezoelectric element 4, by its oscillatory motion, forces the piezoelectric element to bending deformations. On the electrodes of the piezoelectric element, electric alternating signals appear with a frequency equal to the frequency of its oscillations. These signals are sent to the recording device 6.

Магнитный поток в зазоре магнитопровода перпендикул рен направлению возвратно-поступательного движени катушки, что повыщает чувствительность устройства.The magnetic flux in the gap of the magnetic circuit is perpendicular to the direction of the reciprocating motion of the coil, which increases the sensitivity of the device.

Повышению чувствительности способствует также и выбор частоты периодических сигналов, подаваемых на выводы катущки, равной частоте резонанса электромеханического преобразовател , образованного ньезоэлементом и закрепленной на его конце катушкой,. В этом случае амплитуда колебаний пьезоэлемеита наибольша , т. е. наибольшую величину имеет и ЭДС на его электродах. Частота резонанса системы определ етс гибкостью пьезоэлемента и суммарной массой пьезоэлемента и катушки.The selection of the frequency of periodic signals supplied to the terminals of the coil, equal to the resonance frequency of the electromechanical transducer, formed by a heavy element and fixed at its end by a coil, also contributes to increased sensitivity. In this case, the amplitude of oscillations of a piezoelemite is greatest, that is, the EMF at its electrodes also has the largest value. The resonance frequency of the system is determined by the flexibility of the piezoelectric element and the total mass of the piezoelectric element and coil.

Измерени с помощью предлагаеьЛго устройства просты, так как не требуют перемеихени магнита во врем измерений и устаиовки зазора между магнитом и магнитопроводом , как это имеет место в прототипе. Устройство работоспособио и в том случае , когда регистрирующий прибор 6 подключей к выводам катушки 3, а источник переменного тока 8 - к выводам пьезоэлемента 4. При подаче периодических сигналов от источника переменного тока на пьезоэлемент возбуждаютс периодические колебани пьезоэлемента и закрепленной на его конце катушки в посто нном магнитном поле испытуемого магнита, а переменное напр жение , возникающее на выводах катушки , измер етс регистрирующим прибором.The measurements with the aid of the device are simple, since they do not require the magnet to be mixed together during the measurements and to establish the gap between the magnet and the magnetic core, as is the case in the prototype. The device also functions when the recording device 6 is connected to the terminals of coil 3 and the alternating current source 8 to the terminals of piezoelectric element 4. When periodic signals from an alternating current source are applied to the piezoelectric element, periodic oscillations of the piezoelectric element and the coil fixed to its end are excited The magnetic field of the magnet under test, and the alternating voltage appearing at the coil terminals is measured by a recording device.

Дл создани эталонного магнитного потока можно использовать дополнительную катушку 10 с питанием от источника посто нного тока И. В отсутствие магнита на катушку подаетс посто нный ток, возникает взаимодействие посто нного и переменного электромагнитных полей, при этом отклонение стрелки регистрирующего прибора пропорционально величине посто нного тока в калибровочной катушке. Использование калибровочной катущки позвол ет отказатьс от эталонного магнита, который может мен ть свои свойства в зависимости от условий хранени . Дл определени пол рности полюсов установленного на центральную часть магнитопровода испытуемого магнита подаетс питание на дополнительную калибровочную катушку, при этом направление создаваемого ею посто нного магнитного потока известно . При совпадении направлени магнитных потоков катушки и магнита показание регистрирующего прибора увеличиваетс , и наоборот, если пол противоположные, показание регистрирующего прибора уменьшаетс .To create a reference magnetic flux, an additional coil 10 can be used with power from a direct current source I. In the absence of a magnet a direct current is applied to the coil, the interaction of direct and alternating electromagnetic fields occurs, and the deviation of the pointer of the recording device is proportional to the value of direct current in calibration coil. The use of a calibration coil allows a reference magnet to be abandoned, which can change its properties depending on the storage conditions. To determine the polarity of the poles installed on the central part of the magnetic circuit of the test magnet, power is supplied to the additional calibration coil, and the direction of the constant magnetic flux created by it is known. When the direction of the magnetic fluxes of the coil and magnet coincides, the reading of the registering device increases, and vice versa, if the floor is opposite, the reading of the recording device decreases.

Claims

1. US Patent No. 2648046, cl. 324-43, 1968.

2. USSR author's certificate number 317008, cl. G 01R 33/02, 1970.

:ten