С5) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относитс к магнитным измерени м и может быть использовано дл определени статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов. Важной задачей контрол свойств ферромагнитных материалов вл етс создание высокоточных средств определени их статических магнитных характеристик . Это необходимо дл повь1 шени качества и надежности изделий, использующих магнитные материалы Статические магнитные характеристики определ ют при приемо-сдаточных испы тани х материалов, при технологическом контроле в процессе производства материала, при получении справочных данных дл инженерных расчетов магнитных элементов различных устройств Определение статических магнитных характеристик сводитс к получению кривых намагничивани и петли гистерезиса . Известен способ определени статических магнитных характеристик материалов , заключающийс в том, что испытуемый образец намагничивают ступенчато-измен ющимс магнитным полем и измер ют приращени магнитной индукции образца 1П. Известный способ реализуетс устройством , содержащим источник ступенчато-измен ющегос тока, намагничивающую и измерительную обмотки, интегратор и регистратор. 2.. В известном техническом решении врем намагничивани образца на каждой ступени и амплитуду напр женности пол ступеней выбирают заранее, до проведени испытаний. Врем намагничивани образца определ ют путем расчета времени перехода образца в новое магнитное состо ние при изменении напр женности намагничивающего пол (времени промагничивани ), причем это врем зависит не только от материала образца и его геометрических размеров, но и от того, на каком участке петли гистерезиса или кривой намагничивани производитс измерение, так что рассчитать необходимое врем намагничивани до проведени испытаний практически невозможно . Это приводит к погрешности определени характеристик. Необходимость расчетов дл каждого нового образца приводит к увеличению времени определени характеристик.,Отсутствие однозначного критери дл установки амплитуды ступеней намагничиваю щего пол также привод т к погрешности в определении характеристик. В св зи с тем, что кривые намагничивани и петли гистерезиса как функции магнитнои индукции в образце от напр женности намагничивающего пол :В(Н) имеют участки с резко различными наклонами к оси Н, то выбор относительно небольшой амплитуды ступеней приводит к погрешности на участках с небольшим наклоном из-за малой амплитуды ЭДС в измерительной обмотке образца, сравнимой с уровнем шумов . При выборе относительно большой амплитуды Возрастает погрешность на крутых участках, так как число измеренных точек на этих участках мало и даже может отсутствовать. Опр деление требуемых дл каждого участка кривой намагничивани или петли гистерезиса значений амплитуды ступеней намагничивающего пол дл образца с неизвестными характеристиками невозможно, а именно такие образцы и подвергаютс испытани м. Таким образом, недостатками этого техничес кого решени вл ютс низка точност и мала производительность определени характеристик материалов. Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ определени статичес ких магнитных характеристик материалов , заключающийс в том, что испытуе 1й образец намагничивают ступенчато-измен ющимс магнитным полем и измер ют приращени магнитного потока образца, причем амплитуду ступе ней намагничивающего пол устанавливают так, чтобы приращени магнитного потока образца, соответствующие каждой ступени, были равны между собой . Устройство дл осуществлени способа содержит последовательно сое диненные источник тока, переключател 9 ,4 тока и намагничивающую обмотку и последовательно соединенные измерительную обмотку, интегратор, выполненный в виде преобразовател напр жени в частоту и счетчика импульсову и регистратор 3. В известнсУЛ техническом решении длительность ступеней намагничивающего пол устанавливают в соответствии с временем, необходимым дл измерени приращени намагничивающего пол (амплитуды ступени). Приращени магнитного потока образца измер ют в процессе изменени -напр )|(енности намагничивающего пбл между ступен ми , причем скорость изменени напр х енности регулируют так, чтобы скорость изменени магнитного потока образца не превышала установленного заранее значени , т.е. обеспечивают режим перемагничивани cdB/dt const. Следовательно, перемагничивание образца происходит по квазиостатической петле гистерезиса. При этом имеет место методическа погрешность отличи квазистатической петли гистерезиса от статической из-за вли ни вихревых токов. Эта погрешность зависит от скорости изменени магнитнрй индукции в образце, а таюке от материала образца и его геометрических размеров. Дл того, чтобы погрешность не превышала определенного значени , необходимо перед испытанием каждого нового образца рассчитать или определить экспериментально максимально допустимую скорость изменени магнитной индукции в образце , однако точно рассчитать ее невозможно, так как обычно испытывают образцы с неизвестными характеристиками . Кроме того, необходимость расчетов или экспериментального определени максимально допустимой скорости (dB/dty увеличивает врем , необходимое .дл определени характеристик материала. Таким образом, к недостаткам данного технического решени , относ тс низка точность и мала производительность определени характеристик материалов. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени статических магнитных характеристик материала. Указанна цель достигаетс тем, что в способе определени статических магнитных характеристик материала путем намагничивани образца ступенчато-измен ющИмс магнитным полем и измерени приращени магнитного потока образца, намагничивание образца на каждой ступени осуществл ют N0 течение времени изменени магнитного потока образца, а амплитуду напр женнос-5 ти ПОЛЯ каждой последующей ступени устанавливают в обратно пропорционал ной зависимости от длительности нама ничивани образца на предыдущей сту . nej(w. Устройство дл определени статических магнитных характеристик материала , содержащее последовательно соединенные источник тока, переключа тель и намагничивающую обмотку и последовательно соединенные измерительную обмотку, интегратор и регист ратор, снабжено последовательно соединенными с измерительной обмоткой усилителем,блоком сравнени и преобразоватеЛем интервала времени в ко выход KOTopprd подключен к одному из управл ющих входов переключател , второй управл ющий вход которого сое динен с выходом блока сравнени , а второй вход регистратора - с вторым выходом источника тока. Это техническое решение позвол ет исключить вли ние вихревых TOKQB на результаты измерени при определении статических магнитных характеристик материалов и обеспечить оптимальное (минимально возможное) врем исИытани образцов различнь1х материалов и различных геометрических размеров. Исключаетс также необходимость в предварительном определении каких-ли бо дополнительных данных дл проведени испытаний.. . На чертеж.е представлена блок схема устройства. Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 тока переключатель 2, намагничивающую обмотку 3 испытуемого образца 4, последовательно соединенные измерительную обмотку 5 испытуемого образца , интегратор 6 и регистратор 7 а также последовательно соединенные усилитель 8, блок 9 сравнени и преобразователь 10 интервала времени в код. Регистратор 7 вторым входом подключен ко, второму выходу источника Г тока,Вход усилител 8 соединен с измерительной обмоткой 5. Выход преобразовател 10 интервала времени в код подключен к одному из управл ющих входов переключател 2, второй управл ющий вход которого соединен с выходом блока 9 сравнени . Известно, что врем перехода образца в новое магнитное состо ние (врем промагничивани ) определ етс в основНОМ поверхностнь1м эффектом. При изменении напр женности намагничивающего пол в образце возникают макроскопические и микроскопические вихреиые токи, создающие свой магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку, св занному с намагничивающим полем. Это экранирующее действие вихревых токов задерживает проникновение- намагничивающего пол внутрь образца. Если образец, имеющий .измерительную обмотку, намагничивать ступенчатоизмен ющимс магнитным полем, то при каждом изменении напр женности пол в измерительной обмотке индуктируетс ЭДС е, равна скорости изменени магнитного потока Ф в образце, 9 Tfx ЭДС е индуктируетс только при изменении магнитного потока ф в образце. Это изменение происходит в течение времени перехода образца в новое магнитное состо ние при данном изменении напр женности магнитного пол . Следовательно, можно сделать вывод, что длительность импульса ЭДС в измерительной обмотке равна времени промагничивани образца. Вольт-секундна плащадь S импульса СЭДС пропорциональна приращению магнитной индукци и дВ) соответствует данному изменению напр женности ничивающе(-р пол : S I cdt ДФ k А В, где Т - длительность импульса ЭДС; k - коэффициент пропорциональности Таким образом, установлено, что если каждое следующее изменение напр женности намагничивающего пол производить после окончани импульса ЭДС, индуктированного в измерительной обмотке при предыдущем изменении напр женности , и измер ть вольт-секундные лощади импульсов ЭДС, то вли ние ихревых токов на результаты опреелени xapakтepиcтик исключаетс , оскольку изменение напр женности роизводитс после установлени в бразце статического магнитного сосо ни и измер ютс приращени .индукии в образце, соответствующие переоду от одного статического состо и в другое. При этом врем испитаНИЯ данного образца получаетс минимальным по сравнению с другими методами со ступенчато-измен ющимс намагничивающим полем. Врем промагничивани образца зависит от его толщины и пропорционально магнитной проницаемости и электропроводности материала: ta k д 6 а , где ta - врем промагничивани образца; коэффициент пропорциональности; магнитна проницаемость мате риала образца; удельна электропроводность материала; толщина образца. Лл данного образца врем промагничивани определ етс магнитной проницаемостью , котора характеризует наклон зависимости магнитной индукции образца от напр ); енности намагничивающего пол В f(H) к оси Н. I Следовательно,если устанаиливать амплитуду ступеней намагничигмощего пол в обратно пропорциональной зависимости от вpet 1 ни промагничивэни , которое равно длительности импульсов ЭДС, то можно получить достаточно бол шое число измеренных точек зависимости В f(H) на крутых участках при достаточно больших приращени х маг пологих участках нитной индукции на и, тем самым, повысить точность определени характеристик. Способ осуществл етс следующим об разом. При пропускании тока по намагничивеющей обмотке 3 от источника 1 тока через переключатель 2 в намагничиваю щей обмотке 3 создаетс магнитное поле, которое намагничивает испытуемый образец k. Напр женность этого пол однозначно определ етс значение тока в намагничивающей обмотке 3. В момент поступлени сигнала переключени с выхода блока 9 сравнени в пере ключателе 2 происходит скачкообразное изменение тока, вызывающее изменение напр женности намагничивающего пол . Величина .изменени тока устанавливает с в переключателе 2 в пределах от (1/3 - 1/5) (1/15 - 1720) 1 в зависимости от кода на ёыходе преоб разовател 10 интервала времени в код значение тока, соответству ощее максимальной напр женности намагничивающего пол , котора необходима дл испытани данного класса материалов. При изменении напр женности намагничивающего пол испытуемый образец k перемагничиваетс , его магнитный поток Ф измен етс , и в измерительной обмотке 5 индуктируетс импульс ЭДС, длительность которого равна времени изменени магнитного потока ф , дФ , dB - dt - at где k pпосто нна измерительной обмотки 5; В - индукци в образце k. Этот импульс усиливаетс усилителем 8 и поступает на блок 9 сравнени , в котором вырабатываетс сигнал переключени в момент, когда напр : ение на выходе усилител 8 становитс равным нулевому уровню. Сигнал переключени , поступа на управл ющий вход переключател 2, определ ет момент следующего изменени тока в переключателе 2. Этот сигнал поступает также на преобразователь 10 интервала времени в код, в котором формируетс код, соответствующий интервалу между двум соседними сигналами переключател . В соответствии с этим кодом в переключателе 2 устанавливаетс величина приращени дл следующего изменени тока так, что меньшим интервалом времени соответствуют большие приращени тока и наоборот, т.е. в обратно пропорциоHanbHoil зависимости от интервала времени . При поступлении сигнала переключени с выхода блока 9 сравнени в переключателе 2 происходит следующее изменение тока. Таким образом, формируетс ступенчато-измен ющеес намагничивающее поле при намагничивании испытуемого образца k на каждой ступени в течение времени изменени магнитного потока образца, с амплитудой напр женности пол каждой следующей ступени, наход щейс в обратно пропорциональной зависимости от длительности намагничивани образца на предьщуще.й ступени . Импульсы ЭДС с измерительной обмотки 5 интегрируютс интегратором 6. Напр жение на выходе интегратора 6 после интегрировани каждого импульса ЭДС увеличиваетс пропорционально приращению магнитной индукции д8 в испытуемом образце , вызванного соот9 92 ветствующим изменением напр женности намагничивающего пол , k(B -л J , n.Vнапр жение на выходе интегратора 6 после интегрировани п-го и (п+1)-г импульсов ЭДС соответственно; 1Сц - посто нна интегратора 6 f.., - длительность (п+1)-го импульса, ЭДС е, )И , В tt - индукци в образце k, Напр жение с выхода интегратора 6 поступает на регистратор 7, куда одно временно поступает напр жение от исто ника 1 тока, пропорциональное напр женности намагничивающего пол . В регистраторе 7 зафиксируетс зависимость магнитной индукции в испытуемом образце от напр женности намагничивающего пол . Эта зависимость и. вл етс статической характеристикой мате риала образца t. Использование предлагаемого технического решени дл определени статических магнитных характеристик мате риалов обеспечивает по сравнению с известными повышение точности определени характеристик за счет исключени вли ни вихревых токов на результаты измерени , а также повышение производительности определени характеристик за счет сокращени времени испытаний. В частности, по сравнению с образцом лучшей техники обеспечиваетс повышение точности не менее,, чем в 2 раза, и производительности не менее, чем в 5 раз. формула изобретени 1. Способ определени статических магнитных характеристик материала путем намагничивани образца ступенчато-измен ющимс магнитным полем и измерени приращений магнитного по8 тока образца, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений, намагничивание образца на каждой ступени осуществл ют в течение времени изменени магнитного потбка образца, а амплитуду напр женности пол каждой последующей ступени устанавливают в обратно пропорциональной зависимости от длительности намагничивани образца на предыдущеи ступени. 2. Устройство дл определени статических магнитных характеристик ма- териала, содержащее последовательно соединенные источник тока, переключатель и намагничивающую обмотку и последовательно соединенные измерительную обмотку, интегратор и регистратор , отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений , оно снабжено последовательно соединенными с измерительной обмоткой усилителем,блоком сравнени и преобразователем интервала времени в код, выход которого подключен к одному из управл ющих входов переключател , второй управл ющий вход которого соединен с выходом блока сравнени , а второй вход регистратора - с вторым выходом источникам тока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе Г.1. Кифер Н.И. Испытани ферромагнитных материалов. М., Энерги , 1969, с. 138-139, 163-16. 2. Зорин Д.И., Новопашенный Г.Н., Шрамков Е.Г. Пути автоматизации измерительных устройств дл определени магнитных характеристик ферромагнит- ных материалов. - Труды метролопческих институтов СССР. 19б7, вып. 95(155),с-.; 163-171. З: Capptuller Horst. VoIIautoraatisches Magaetwerkstoff-Prufgeriit mit Analog - Digital - Wandlerti . , Leitschri t Шг Instrurnentenkimde, /0, 1962, HIT, 279-282.
i; г