SU813336A1

SU813336A1 - Vibration magnetometer

Info

Publication number: SU813336A1
Application number: SU792735019A
Authority: SU
Inventors: Николай Калистратович Трусов
Original assignee: Отдел Физики Неразрушающего Контроляан Белорусской Ccp
Priority date: 1979-03-11
Filing date: 1979-03-11
Publication date: 1981-03-15

Description

Изобретение относится к измерению и испытанию ферромагнитных материалов при намагничивании в открытой магнитной цепи и может быть использо- _ вано для измерения магнитного момента и дифференциальной магнитной восприимчивости ферромагнитного образца*· Известно устройство для измерения магнитного момента, содержащее намаг-.. ничивающее устройство, измерительную катушку и механизм периодического возвратно-поступательного движения образца перпендикулярно намагничивающему полю [1] .The invention relates to the measurement and testing of ferromagnetic materials during magnetization in an open magnetic circuit and can be used to measure the magnetic moment and differential magnetic susceptibility of a ferromagnetic sample * · A device for measuring the magnetic moment containing a magnetizing device, a measuring coil is known and the mechanism of periodic reciprocating motion of the sample perpendicular to the magnetizing field [1].

Данное устройство характеризуется 15 недостаточной точностью из-за влияния смещений образца относительно измерительной катушки и не позволяет измерять дифференциальную магнитную восприимчивость испытуемого образца. 20 Известен вибрационный магнитометр, содержащий намагничивающую и измерительную обмотки, синхронный детектор, подключенный ко входу регистратора, другой вход которого через намагничи-25 вающую катушку связан с выходом регулируемого источника постоянного Тока, а также последовательно соединенные генератор управляющего напряжения, связанный со вторым входом синхронно- ЗС го детектора, и механизм возвратнопоступательных колебаний [2 ].This device is characterized by 15 insufficient accuracy due to the influence of the displacements of the sample relative to the measuring coil and does not allow measuring the differential magnetic susceptibility of the test sample. 20 A vibration magnetometer is known that contains magnetizing and measuring windings, a synchronous detector connected to the input of the recorder, the other input of which is connected through the magnetizing coil 25 to the output of an adjustable constant current source, and also a control voltage generator connected in series with the second synchronous input ZS of the detector, and the mechanism of reciprocating oscillations [2].

Цель изобретения - повышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements.

Поставленная цель достигается тем, что в вибрационный магнитометр, содер жащий намагничивающую и измерительные обмотки, синхронный детектор, под ключенный ко входу регистратора, другой вход которого через намагничивающую обмотку соединен с выходом источника постоянного тока, механизм возвратно-поступательных колебаний, подключенный к генератору управляющего напряжения, который соединен со входом синхронного детектора, дополнительно введено η намагничивающих обмоток и коммутирующая система, ко вхо дам которой подсоединены измерительные обмотки, а к выходу подсоединен вход синхронного детектора, при этом введенные намагничивающие обмотки расположены коаксиально относительно основной намагничивающей обмотки.This goal is achieved by the fact that in a vibration magnetometer containing magnetizing and measuring windings, a synchronous detector connected to the input of the recorder, the other input of which is connected through the magnetizing winding to the output of a direct current source, a reciprocating oscillation mechanism connected to the control voltage generator , which is connected to the input of the synchronous detector, additionally introduced η magnetizing windings and a switching system, to the inputs of which measure nye winding and is connected to the output of the synchronous detector input, the input magnetizing coil arranged coaxially relative to the main field winding.

На чертеже представлена функциональная схема вибрационного магнитометра.The drawing shows a functional diagram of a vibrating magnetometer.

Вибрационный магнитометр содержит генератор 1 управляющего напряжения, работающий на частоте SL, механизм 2 возвратно-поступательных колебаний , источник 3 постоянного тока для питания дополнительных намагничивающих обмоток 4, источник 5 питания намагничивающей обмотки 6, измерительные обмот ки 7, эталонный регистор 8, синхронный детектор 9, коммутирующую систему 10, двухкоординатной самописец 11 и переключатели 12 и 13.The vibrating magnetometer contains a control voltage generator 1 operating at the SL frequency, a reciprocating oscillation mechanism 2, a direct current source 3 for supplying additional magnetizing windings 4, a magnetizing winding power supply 5, measuring windings 7, a reference register 8, a synchronous detector 9 , switching system 10, two-coordinate recorder 11 and switches 12 and 13.

Намагничивающая обмотка 6 создает однородной магнитное поле в пространстве, занимаемом испытуемым образцом 14. Для этого выход источника 5 постоянного тока соединяют с намагничивающей обмоткой 6, последовательно с которой включают эталонный, резисторThe magnetizing winding 6 creates a uniform magnetic field in the space occupied by the test sample 14. For this, the output of the DC source 5 is connected to the magnetizing winding 6, in series with which include a reference resistor

8, с которого на координату X двух- 15 координатного самописца 11 снимается падение напряжения, пропорциональное величине намагничивающего поля (на чертеже направление намагничивающего поля показано стрелкой). Намагничива- 20 ющие обмотки 4 включаются навстречу ДРУГ другу, запитываются от источника 3 постоянного тока посредством замыка· ния переключателя 12 и служат для создания магнитного- поля с постоянным градиентом напряженности в пространстве, занимаемом испытуемым образцом 14. На оси механизма 2 возвратно-поступательных колебаний закрепляют испытуемый образец 14,' расположенный в геометрическом центре измерительных обмоток 7, через коммутирующую систему 10 подключенных к синхронному детектору 9, выход которого подключен к координате Y двухкоординатного самописца 11. Выход генератора 1 управляющего напряжения подсоединяется к управляющему входу синхронного детектора 9 и механизму 2 возвратно-поступательных колебаний.8, from which the voltage drop proportional to the magnitude of the magnetizing field is removed to the X coordinate of the two-15 coordinate recorder 11 (the direction of the magnetizing field is shown by an arrow in the drawing). The magnetizing windings 4 are turned on towards each other, fed from a direct current source 3 by closing switch 12 and are used to create a magnetic field with a constant tension gradient in the space occupied by the test sample 14. On the axis of the mechanism 2 are reciprocating oscillations fix the test sample 14, 'located in the geometric center of the measuring windings 7, through a switching system 10 connected to a synchronous detector 9, the output of which is connected to the Y coordinate of two ordinate recorder 11. The output of the generator 1 of the control voltage is connected to the control input of the synchronous detector 9 and the mechanism 2 of the reciprocating oscillations.

Вибрационный магнитометр работает следующим образом.Vibration magnetometer operates as follows.

На оси механизма 2 возвратно-поступательных колебаний закрепляют испытуемый образец 14. Механизм 2 возвратно-поступательных колебаний приводится в действие от генератора 1 управляющего напряжения, при этом испытуемый образец 14 совершает периодические возвратно-поступательные колебания с,определенной частотой и небольшой амплитудой. В результате в измерительных обмотках 7 индуцируется переменная ЭДС, которая с учетом фазы детектируется синхронным детектором 9 и подается на координату Y двухкоординатного самописца, на ко.ординату X которого подается напряжение , пропорциональное величине намагничивающего поля.On the axis of the mechanism 2 of the reciprocating oscillations, the test sample 14 is fixed. The mechanism 2 of the reciprocating oscillations is driven by a control voltage generator 1, while the test sample 14 performs periodic reciprocating oscillations with a certain frequency and small amplitude. As a result, a variable EMF is induced in the measuring windings 7, which, taking into account the phase, is detected by the synchronous detector 9 and fed to the coordinate Y of the two-coordinate recorder, to the coordinate X of which a voltage is proportional to the magnitude of the magnetizing field.

Вибрационный магнитометр работает в двух режимах: измерение магнитного момента и измерение дифференциальной восприимчивости.The vibration magnetometer operates in two modes: measuring the magnetic moment and measuring the differential susceptibility.

При измерении магнитного момента переключатель 12 разомкнут, дополнительные намагничивающие обмотки 4 обесточены, а переключатель 13 находится в положении М. В этом случае коммутирующая система 10 обеспечивает встречное включение измерительных обмоток 7. Для точного измерения магнитного момента испытуемого образца, т.е. чтобы ЭДС в измерительных обмотках при одинаковом магнитном Моменте не зависела от формы и геометрических размеров образцов, конструкция и включение измерительных обмоток должны обеспечивать в пространстве, занимаемом испытуемым образцом, выполнение условия где Н_их - напряженность магнитного поля, которое создали бы измерительные обмотки, если по ним пропустить постоянный ток;When measuring the magnetic moment, the switch 12 is open, the additional magnetizing windings 4 are de-energized, and the switch 13 is in position M. In this case, the switching system 10 provides a counter-inclusion of the measuring windings 7. For accurate measurement of the magnetic moment of the test sample, i.e. so that the EMF in the measuring windings at the same magnetic moment does not depend on the shape and geometrical dimensions of the samples, the design and inclusion of the measuring windings must ensure that the space where N _them is the magnetic field strength that the measuring windings would have created if skip direct current;

X - координата, вдоль которой осуществляется вибрация образца.X is the coordinate along which the sample vibrates.

В режиме измерения дифференциальной восприимчивости переключатель 12 замкнут, а переключатель 13 находится в положении X. При этом дополнительные намагничивающие обмотки 4 запитываются от источника 3 постоянного тока и создают в пространстве, занимаемом движущимся образцом 14, магнитное поле с постоянным градиентом напряженности вдоль направления вибрации. Коммутирующая система 10 в этом случае обеспечивает согласное' включение измерительных обмоток 7. Для точного измерения магнитной дифференци-. альной восприимчивости X испытуемого образца конструкция и включение измерительных обмоток должны в пространстве, занимаемом движущимся образцом, обеспечивать однородное магнитное поле, если по обмоткам пропускают постоянный ток. Вибрация образца в поле дополнительных намагничивающих обмоток обеспечивает пропорциональность ЭДС в измерительных обмотках только величине магнитной восприимчивости, а- не величине магнитного момента образца, так как для этого случая включения измерительных обмотокIn the differential susceptibility measurement mode, the switch 12 is closed, and the switch 13 is in position X. In this case, additional magnetizing windings 4 are fed from a direct current source 3 and create in the space occupied by the moving sample 14, a magnetic field with a constant tension gradient along the direction of vibration. The switching system 10 in this case provides a consonant 'inclusion of the measuring windings 7. For accurate measurement of the magnetic differential. For the total susceptibility X of the test sample, the design and inclusion of the measuring windings should, in the space occupied by the moving sample, provide a uniform magnetic field if direct current is passed through the windings. Vibration of the sample in the field of additional magnetizing windings ensures that the EMF in the measuring windings is proportional only to the magnitude of the magnetic susceptibility, and not to the magnitude of the magnetic moment of the sample, since for this case the measurement windings are turned on

ЭИик - ₀ EIik - ₀

ЭХ ~^υ·Eh ~ ^υ

В этом случае ЭДС определяется лишь перемагничиванием испытуемого образца полем дополнительных намагничивающих обмоток.In this case, the EMF is determined only by the magnetization reversal of the test sample by the field of additional magnetizing windings.

Предлагаемый вибрационный магнитометр позволяет повысить точность измерений, обеспечить измерение магнитного момента и дифференциальной магнитной восприимчивости, что в значительной степени расширит его область применения. Конструкция и включение измерительных обмоток обеспечи65 вает независимость измерений в обоих режимах от смещений образца, его формы и геометрических размеров при равном магнитном моменте, что в целом повышает точность измерений и расширяет область применения по возможным при исследовании типоразмерам и формам испытуемых образцов.The proposed vibration magnetometer can improve the accuracy of measurements, to measure the magnetic moment and differential magnetic susceptibility, which will greatly expand its scope. The design and inclusion of measuring windings ensures the independence of measurements in both modes from the displacements of the sample, its shape and geometric dimensions with an equal magnetic moment, which generally increases the accuracy of measurements and expands the scope of application for the possible standard sizes and shapes of the tested samples.

Claims

This invention relates to the measurement and testing of ferromagnetic materials when magnetized in an open magnetic circuit and can be used to measure the magnetic moment and differential magnetic susceptibility of a ferromagnetic sample. A device for measuring magnetic moment is known, which contains a magnetizing device, a measuring coil and a periodic reciprocating mechanism of the sample. Perpendicular The magnetizing field l. This device is characterized by insufficient accuracy due to the effect of the displacement of the sample relative to the measuring coil and does not allow the differential magnetic susceptibility of the test sample to be measured. A vibration magnetometer containing a magnetizing and measuring windings is known, a synchronous detector connected to the recorder's input, another input of which is connected to the second input synchronously to the output of a regulated DC source through a magnetizing coil. detector, and the mechanism of reciprocating oscillations 2. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The goal is achieved by the fact that in a vibration magnetometer, which contains magnetizing and measuring windings, a synchronous detector connected to the recorder input, another input of which is connected to the output of a direct current source through the magnetizing winding, a reciprocating oscillation mechanism connected to the generator voltage, which is connected to the input of the synchronous detector, is additionally introduced in the magnetized windings and a switching system, to the inputs of which are connected The electrical windings, and the output is connected to the input of a synchronous detector, with the input magnetizing windings located coaxially relative to the main magnetizing winding. The drawing shows a functional diagram of a vibration magnetometer. The vibration magnetometer contains a generator 1 of control voltage, operating at frequency L, a mechanism 2 of reciprocating oscillations, a constant current source 3 for supplying additional magnetizing windings 4, a source of magnetizing winding 6 5, a reference winding 7, a reference register 8, a synchronous detector 9, a switching system 10, a two-coordinate recorder 11 and switches 12 and 13. The magnetizing winding 6 creates a uniform magnetic field in the space occupied by the test sample 14. For this the output of the DC source 5 is connected to the magnetizing winding 6, in series with which a reference resistor 8 is connected, from which the voltage drop proportional to the magnetising field is removed to the X coordinate of the X-axis recorder 11 (in the drawing the direction of the magnetizing field is shown by an arrow). The magnetizing windings 4 are turned against each other, powered from a DC source 3 by means of a closure of switch 12 and serve to create a magnetic field with a constant gradient of tension in the space occupied by the test sample 14. On the axis of the mechanism 2 reciprocating oscillations test sample 14, located in the geometric center of the measuring windings 7, is fixed through the switching system 10 connected to the synchronous detector 9, the output of which is connected to the Y coordinate of two to coordinate recorder 11. The output of the control voltage generator 1 is connected to the control input of the synchronous detector 9 and the mechanism 2 of reciprocating oscillations. The vibrating magnetometer operates as follows. On the axis of the mechanism 2 of the reciprocating oscillations, test sample 14 is fixed. Mechanism 2 of the reciprocating oscillations is driven by a control voltage generator 1, and test sample 14 performs periodic reciprocating oscillations with a certain frequency and small amplitude . As a result, in the measuring windings 7, induction with a variable EMF, which is phase-detected is detected by the synchronous detector 9 and is fed to the Y coordinate of the two-coordinate recorder, to whose coordinate X is applied a voltage proportional to the magnetizing field. Vibration {magnetometer operates in two modes: measurement of magnetic moment and measurement of differential susceptibility. When measuring the magnetic moment, the switch 12 is open. The additional magnetizing windings 4 are de-energized, and the switch 13 is in the position M. In this case, the switching system 10 will provide counter-activation of the measuring windings 7. For an accurate measurement of the magnetic moment of the test sample, i.e. In order for the EMF in the measuring windings with the same magnetic element not to depend on the shape and geometric dimensions of the samples, the construction and switching on of the measuring windings should provide in the space occupied by the ELM sample, the fulfillment of the condition of the measuring windings if we skip the constant current; X is the coordinate along which the sample vibrates. In the differential susceptibility measurement mode, the switch 12 is closed and the switch 13 is in the X position. The additional magnetizing windings 4 are powered from the DC source 3 and create in the space occupied by the moving sample 14 a magnetic field with a constant gradient of intensity along the direction vibrations. The switching system 10 in this case provides a consistent connection of the measuring windings 7. To accurately measure magnetically:: differential susceptibility X of the test sample, the design and switching on of the measuring windings should provide a uniform magnetic field in the moving sample, if constant winds are passed through current Vibration of the sample in the field of additional magnetizing windings ensures that the EMF in the measuring windings is proportional only to the magnitude of the magnetic susceptibility, and not to the magnetic moment of the sample, since for this case the measurement windings are turned on in this case, the EMF is determined by the field of additional magnetizing windings. The proposed vibration magnetometer allows one to increase the measurement accuracy, to ensure the measurement of the magnetic moment and the differential magnetic susceptibility, which will greatly expand its field of application. The design and switching on of the measuring windings ensures that measurements in both modes are independent of the sample displacement, its shape and geometrical dimensions with an equal magnetic moment, which generally improves the measurement accuracy and expands the range of application according to the dimensions and forms of the tested samples. Vibration magnetometer, containing BL magnetizing and measuring windings, synchronous detector connected to the recorder input, another input of which magnetizing winding is connected to the output of a direct current source, a mechanism of reciprocating oscillations connected to a control voltage generator connected to the generator an input of a synchronous detector, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, an additional magnetizing windings and a switching system are introduced into it ma, to the inputs of which the measuring windings are connected, and the input is connected to the input of the synchronous detector, while the windings introduced by the magnetization are located coaxially relative to the main magnetizing winding. Sources of information taken into account in the examination 1. US Patent 2646948, cl. 32434, 1960.

2. Works of metrological institutes of the USSR. Issue 95 (155), ed. Standards, 1967, p. 101-106.