UA44575C2 - Device for determining properties of magnetic materials - Google Patents
Device for determining properties of magnetic materials Download PDFInfo
- Publication number
- UA44575C2 UA44575C2 UA2001053689A UA2001053689A UA44575C2 UA 44575 C2 UA44575 C2 UA 44575C2 UA 2001053689 A UA2001053689 A UA 2001053689A UA 2001053689 A UA2001053689 A UA 2001053689A UA 44575 C2 UA44575 C2 UA 44575C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- sample
- autogenerator
- magnetic field
- test chamber
- fact
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
Винахід відноситься до конструкції пристроїв для визначення переважно питомих магнітних властивостей переважно феромагнітних матеріалів, що мають вигляд мікропорошків з розмірами часток в інтервалі від декількох десятків до десятих часток мікрометра.The invention relates to the construction of devices for determining mainly specific magnetic properties of mainly ferromagnetic materials in the form of micropowders with particle sizes in the range from several tens to tenths of a micrometer.
Такі пристрої можуть бути використані: у лабораторіях підприємств-виробників постійних високоенергетичних магнітів для технічного контролю якості сировини й у матеріалознавчих фізичних або хімічних науково-дослідних лабораторіях, які зайняті розробкою нових магнітних матеріалів і прогнозом змін з часом їх властивостей при зберіганні або використанні за різних умов.Such devices can be used: in the laboratories of companies producing permanent high-energy magnets for technical quality control of raw materials and in materials science physical or chemical research laboratories that are engaged in the development of new magnetic materials and the prediction of changes over time in their properties when stored or used under different conditions .
Необхідність в оцінці питомих магніггних властивостей мікропорошків феромагнетиків обумовлена наступним.The need to evaluate the specific magnesium properties of micropowders of ferromagnets is due to the following.
У останні десятиліття рідкоземельні елементи усе частіше використовують у виробництві постійних магнітів як компоненти, що істотно поліпшують енергетичні показники феромагнетиків.In recent decades, rare earth elements are increasingly used in the production of permanent magnets as components that significantly improve the energy performance of ferromagnets.
Постійні магніти з рідкоземельними елементами переважно одержують або холодним пресуванням мікропорошків феромагнітних сплавів, або пресуванням і спіканням таких мікропорошків у присутності рідкої фази |див., наприклад, А. А. Преображенский. Магнитнье материальй и злементь!. М.: Вьісшая школа.. 1986. - с. 196).Permanent magnets with rare earth elements are preferably obtained either by cold pressing of micropowders of ferromagnetic alloys, or by pressing and sintering such micropowders in the presence of a liquid phase | see, for example, A. A. Preobrazhenskyi. Magnetic material and evil! M.: Higher School.. 1986. - p. 196).
Гранично високі енергетичні характеристики таких постійних магнітів багато в чому визначаються якістю вихідних мікропорошків феромагнетиків, які завдяки великій питомій поверхні і вмісту реакційноздатних рідкоземельних елементів мають надзвичайно високу хімічну і корозійну активність. Тому вихідні тонкодисперсні магнітні сплави, які здатні бути основою сильних феромагнетиків можуть(із зміною маси) переходити в окисли або солі відповідних металів, для яких характерний слабкий феромагнетизм.The extremely high energy characteristics of such permanent magnets are largely determined by the quality of the initial micropowders of ferromagnets, which, due to the large specific surface area and the content of reactive rare earth elements, have extremely high chemical and corrosion activity. Therefore, the initial fine-dispersed magnetic alloys, which can be the basis of strong ferromagnets, can (with a change in mass) turn into oxides or salts of the corresponding metals, which are characterized by weak ferromagnetism.
Таким чином, використання для виготовлення постійних магнітів однійєї і тієї ж порції мікропорошку феромагнетика без попередньої оцінки його питомих магнітних властивостей не гарантує високої якості магніту.Thus, the use of one and the same portion of ferromagnetic micropowder for the manufacture of permanent magnets without a preliminary assessment of its specific magnetic properties does not guarantee a high quality magnet.
Стосовно до мікропорошків феромагнетиків технічні засоби визначення їх питомих магнітних властивостей повинні забезпечувати: можливість роботи з невеликими(менше 1 107г, переважно менше 1 10бг) зразками мікропорошків феромагнетиків, тому що для них у процесі вимірів легше забезпечити однакові умови(ізодинамічність фізичних полів, що впливовають, сталість температури, відносно вільний доступ агентів до поверхні часток порошку і т.д.); високу чутливість і точність вимірів питомих магнітних властивостей таких мізерних мас мікропорошків феромагнетиків, особливо при впливі на них різних агентів.With regard to micropowders of ferromagnets, the technical means of determining their specific magnetic properties should provide: the possibility of working with small (less than 1 107g, preferably less than 1 10bg) samples of micropowders of ferromagnets, because it is easier for them to ensure the same conditions during the measurement process (isodynamic physical fields affecting , temperature constancy, relatively free access of agents to the surface of powder particles, etc.); high sensitivity and accuracy of measurements of the specific magnetic properties of such tiny masses of micropowders of ferromagnets, especially when they are affected by various agents.
Крім того, такі засоби повинні бути загальнодоступні і прості за конструкцією, а визначення з їхньою допомогою питомих магнітних характеристик мікропорошків феромагнетиків - просте і економічне.In addition, such tools should be publicly available and simple in design, and determination of the specific magnetic characteristics of ferromagnetic micropowders with their help is simple and economical.
Очевидно, що ізодинамічність фізичних полів, що впливають на досліджувані зразки мікропорошків, і вільний доступ агентів до поверхні таких тонкодисперсних часток легше забезпечити, якщо ці мікропорошки представлені у вигляді тонкого шару з максимальними повітряними проміжками між частками або у вигляді окремо узятих часток.It is obvious that the isodynamic nature of the physical fields affecting the studied samples of micropowders and the free access of agents to the surface of such finely dispersed particles is easier to ensure if these micropowders are presented in the form of a thin layer with maximum air spaces between the particles or in the form of separate particles.
Відомі ж пристрої для визначення властивостей магнітних матеріалів із-за конструктивних особливостей і недостатньої чутливості дозволяють досліджувати лише такі зразки феромагнетиків, які отримані пресуванням мікропорошків до високого ступеня щільності.Known devices for determining the properties of magnetic materials, due to their design features and insufficient sensitivity, allow examining only those samples of ferromagnets obtained by pressing micropowders to a high degree of density.
Наприклад, для визначення магнітних властивостей спресованих з порошку феромагнітних зразків використовують пристрої, що звичайно мають намагнічуючий блок, носій досліджуваного зразка, перетворювач сили взаємодії зразка з магнітним полем у величину, що вимірюють, і засіб виміру цієї величини |ЗО 748306А1, БИ 1781650 АТ, 50) 1798746 А1, 50) 1803893 АТ, ВШ Раїепі 2005311 С1 і багато інших).For example, to determine the magnetic properties of ferromagnetic samples pressed from powder, devices are used, which usually have a magnetizing unit, a carrier of the sample under study, a converter of the force of interaction of the sample with the magnetic field into the quantity being measured, and a means of measuring this quantity |ЗО 748306А1, BY 1781650 AT, 50) 1798746 A1, 50) 1803893 JSC, Raiepi University 2005311 C1 and many others).
Надійність таких засобів вимірів магнітних характеристик(і відбракування зразків за результатами вимірів) обумовили їхнє широке застосування.The reliability of such means of measuring magnetic characteristics (and the rejection of samples based on the results of the measurements) determined their wide application.
Однак такі пристрої досить складні за конструкцією. Крім того, за отриманими з їх допомогою даними про магнітні характеристики спресованих зразків можна лише опосередковано судити про вплив на результати вимірів якості вихідних мікропорошків феромагнетиків, тому що на ці результати істотно впливають такі(часто суб'єктивні) чинники, як тиск і тривалість пресування порошку, температура і тривалість спікання отриманих зразків(для спеченних магнітів) і т. д.However, such devices are quite complex in design. In addition, based on the data obtained with their help about the magnetic characteristics of pressed samples, it is only possible to indirectly judge the influence on the results of measurements of the quality of the initial micropowders of ferromagnets, because these results are significantly influenced by such (often subjective) factors as the pressure and duration of powder pressing , temperature and duration of sintering of the obtained samples (for sintered magnets), etc.
Найближчим за технічною суттю до запропонованого є пристрій для виміру питомих магнітних властивостей магнетиків |див. Калинников В. Т., Ракитин Ю. В. Введение в магнетохимию. Метод статической магнитной восприимчивости в химии. М.: Наука. 1980. - с. 53 - 57).The device for measuring the specific magnetic properties of magnets is the closest in technical essence to the proposed one | see Kalinnikov V.T., Rakytin Yu.V. Introduction to magnetochemistry. The method of static magnetic susceptibility in chemistry. M.: Science. 1980. - p. 53 - 57).
Цей пристрій має: електромагніт з міжполюсним зазором; закріплені на полюсах цього магніту профільні наконечники; випробувальну камеру, що розташована в робочому положенні між профільними наконечниками; систему термостатування камери; носій із фіксатором досліджуваного зразка, що розташований у камері симетрично профільним наконечникам; зв'язаний із носієм перетворювач сили взаємодії зразка з магнітним полем у величину що вимірюють, і засіб виміру цієї величини.This device has: an electromagnet with an interpole gap; profile tips fixed to the poles of this magnet; the test chamber, which is located in the working position between the profile tips; camera thermostat system; a carrier with a fixator of the tested sample, which is located in the chamber symmetrically to the profiled tips; connected to the carrier, the converter of the force of interaction of the sample with the magnetic field into the quantity to be measured, and the means of measuring this quantity.
Випробувальна камера має вид герметичної захисної трубки. Носій виконаний у вигляді кварцової нитки, а зв'язаний із носієм фіксатор зразка для досліджень являє собою тефлонову чашечку. Система термостатування випробувальної камери(захисної трубки) у відомому пристрої має: судину Дьюара для охолодження захисної трубки із зразком(при роботі в області температур нижче кімнатної); піч у вигляді кварцової трубки з нагрівальним елементом, що вдягають на захисну трубку(при роботі в області температур вище кімнатної); засоби виміру температури у виді термопари і цифрового вольтметра.The test chamber has the form of a sealed protective tube. The carrier is made in the form of a quartz thread, and the holder of the sample for research connected to the carrier is a Teflon cup. The thermostatic system of the test chamber (protective tube) in the known device has: a Dewar vessel for cooling the protective tube with the sample (when working at temperatures below room temperature); furnace in the form of a quartz tube with a heating element, which is worn on a protective tube (when working at temperatures above room temperature); means of temperature measurement in the form of a thermocouple and a digital voltmeter.
Щоб уникнути конденсації вологи на зразку при знижених температурах у відомому пристрої передбачена вакуумно-напускна система.In order to avoid condensation of moisture on the sample at low temperatures, the known device has a vacuum inlet system.
Перетворювачем сили, що діє на зразок у магнітному полі, служить електродинамічна система і двох взаємно перпендикулярних котушок, одна з яких з'єднана з коромислом мікроваг, на якому прикріплений носій зразка, а інша - генераторна - розташована усередині коромислової котушки на циліндричному постійному магніті.The transducer of the force acting on the sample in the magnetic field is an electrodynamic system and two mutually perpendicular coils, one of which is connected to the rocker arm of the microbalance, on which the sample carrier is attached, and the other is a generator - located inside the rocker arm coil on a cylindrical permanent magnet.
У робочому положенні тефлонову чашечку з досліджуваним зразком феромагнетика(у вигляді таблетки металевого порошку) підвішують у випробувальній камері симетрично профільним наконечникам у центрі області ізодинамічності неоднорідного магнітного поля. Завдяки фасонному профілю наконечників ця область ізодинамічності уздовж(іале не поперек) його градієнту має протяжність біля 10мм. Тому тільки на ту частину таблетки(але не на всю таблетку) феромагнетика, що потрапляє в межі області ізодинамічності поля, діє однакова сила.In the working position, a Teflon cup with a sample of a ferromagnet (in the form of a metal powder tablet) is suspended in the test chamber by symmetrically profiled tips in the center of the region of isodynamics of the inhomogeneous magnetic field. Due to the shaped profile of the tips, this area of isodynamics along (but not across) its gradient has a length of about 10 mm. Therefore, the same force acts only on that part of the tablet (but not on the entire tablet) of the ferromagnet that falls within the region of the isodynamic field.
При виключеному електромагніті мікроваги вимірюють вихідну масу досліджуваного зразка магнетика без впливу на нього неоднорідного магнітного поля. При відхиленні коромисла від горизонтального положення, яке викликане взаємодією зразка з неоднорідним магнітним полем(при включеному електромагніті), перпендикулярність котушок порушується і на виході балансової схеми блока керування виникає сигнал. Після перетворення сигнал надходить у коромислову котушку як постійний струм. У результаті взаємодії струму котушки з полем постійного магніту створюється обертаючий момент, що повертає коромисло в горизонтальне положення. Кожному значенню маси, що викликає відхилення коромисла, відповідає певна сила струму. Показання засобу виміру - гальванометра, який включено в ланцюг коромисловой котушки, - градуюють в одиницях маси.When the electromagnet is turned off, microbalances measure the initial mass of the magnetic sample under study without the influence of a non-homogeneous magnetic field on it. When the rocker arm deviates from the horizontal position, which is caused by the interaction of the sample with an inhomogeneous magnetic field (when the electromagnet is turned on), the perpendicularity of the coils is broken and a signal appears at the output of the balance circuit of the control unit. After conversion, the signal enters the rocker coil as a direct current. As a result of the interaction of the coil current with the field of a permanent magnet, a torque is created, which turns the rocker arm to a horizontal position. Each value of the mass that causes the deflection of the rocker arm corresponds to a certain current strength. The readings of the measuring device - the galvanometer, which is included in the rocker coil circuit - are graduated in mass units.
Відомий пристрій дозволяє досліджувати спресовані зразки порошків магнетиків, однак він не пристосований для роботи з тонкими шарами порошку магнетика і тим більше - для роботи з окремо узятими частинками мікропорошка, маса котрих набагато(на декілька порядків) менша за ту, що гранично реєструють відомим пристроєм(мікрограмам). Так, наприклад, маса круглого(діаметром біля 5мм) шару феромагнетика з тонкодисперсних часток розміром менше 1мкм складає біля 1 10г, а маса окремих часток порошку навіть набагато більш крупної фракції(біля бОмкм у діаметрі) сягає 1 107т,The known device allows you to study pressed samples of magnetic powders, but it is not suitable for working with thin layers of magnetic powder, and even more so - for working with individual particles of micropowder, the mass of which is much (by several orders of magnitude) smaller than that which is maximally recorded by the known device ( micrograms). So, for example, the mass of a round (about 5 mm in diameter) layer of ferromagnet made of finely dispersed particles less than 1 μm in size is about 1 10 g, and the mass of individual powder particles of even a much larger fraction (about bΩm in diameter) reaches 1 107 tons,
Очевидно також, що вимірювання за допомогою відомого пристрою таких тонких ефектів, як часткове окиснения порошку або його корозія, що супроводжуються ще меншими за величиною змінами початкової маси частинок феромагнетика, не уявляється можливим, оскільки вимірювання ефектів взаємодії з полем навіть порівняно великих за масою зразків феромагнетиків вимагає досить великих(біля Л10ОкЕ) напруженостей магнітних полів, що досягається пропусканням через котушки електромагніта великих(приблизно 10А) струмів.It is also obvious that measuring with the help of a known device such subtle effects as partial oxidation of the powder or its corrosion, which are accompanied by even smaller changes in the initial mass of ferromagnetic particles, is not possible, since the measurement of the effects of interaction with the field even of relatively large samples of ferromagnets requires rather large (about L10OkE) magnetic field strengths, which is achieved by passing large (approximately 10A) currents through the electromagnet coils.
Суть винаходуThe essence of the invention
У основу винаходу покладена задача шляхом удосконалення конструкції пристрою, особливо таких його частин, як носій зразка, його фіксатор і перетворювач сили взаємодії зразка з магнітним полем, і взаємозв'язку цих частин створити такий пристрій для визначення переважно питомих властивостей магнітних матеріалів, який забезпечував би підвищення чутливості і точності вимірів при роботі, щонайменше, з одиницями мікрограмм магнетиків і дозволяв би на тлі зниження споживаної потужності реєструвати тонкі ефекти змін у часі магнітних властивостей таких зразків магнетиків, що обумовлені незначними змінами їхньої початкової маси.The invention is based on the task of improving the design of the device, especially its parts such as the sample carrier, its fixator and the converter of the force of interaction of the sample with the magnetic field, and the interconnection of these parts to create such a device for determining mainly the specific properties of magnetic materials, which would provide increasing the sensitivity and accuracy of measurements when working, at least, with units of micrograms of magnets and would allow, against the background of a decrease in power consumption, to register the subtle effects of changes over time in the magnetic properties of such samples of magnets, which are caused by minor changes in their initial mass.
Поставлена задача вирішена тим, що в пристрої для визначення властивостей магнітних матеріалів, що має магніт із міжполюсним зазором, профільні наконечники, які закріплені на полюсах магніту, випробувальну камеру, яка розташована в робочому положенні між профільними наконечниками, систему термостатування камери, носій із фіксатором досліджуваного зразка, який розташований у камері симетрично профільним наконечникам, перетворювач сили взаємодії зразка з магнітним полем у величину, що вимірюють, і засіб виміру цієї величини, відповідно до винаходу, перетворювач сили взаємодії зразка з магнітним полем у величину, що вимірюють, виконано у вигляді автогенератора коливань з п'єзоелектричною стабілізацією, носій зразка виконано у вигляді п'єзоелектричного резонатора, який включено до схеми автогенератора в якості елемента, що задає частоту, і фіксатор зразка розташований на вільній поверхні п'єзоелектричного резонатора.The task is solved by the fact that in the device for determining the properties of magnetic materials, which has a magnet with an interpole gap, profile tips that are fixed on the poles of the magnet, a test chamber that is located in the working position between the profile tips, a camera thermostat system, a medium with a holder for the tested of the sample, which is located in the chamber symmetrically to the profiled tips, the converter of the force of interaction of the sample with the magnetic field into the quantity being measured, and the means of measuring this quantity, according to the invention, the converter of the force of interaction of the sample with the magnetic field into the quantity being measured is made in the form of an autogenerator oscillations with piezoelectric stabilization, the sample carrier is made in the form of a piezoelectric resonator, which is included in the autogenerator circuit as an element that sets the frequency, and the sample holder is located on the free surface of the piezoelectric resonator.
Таке виконання пристрою в сполученні з новим взаєморозташуванням і функціональним призначенням окремих його складових відповідно до винаходу сприяє істотному підвищенню чутливості пристрою для визначення властивостей магнітних матеріалів, спрощує його конструкцію і знижує потужність, що споживається.Such execution of the device in combination with the new arrangement and functional purpose of its individual components according to the invention contributes to a significant increase in the sensitivity of the device for determining the properties of magnetic materials, simplifies its design and reduces the power consumed.
Дійсно, автогенератори коливань з п'єзоелектричною стабілізацією звичайно використовують в електронних схемах у якості джерела стабільних частот, а режим коливань у таких генераторах підтримують на частоті, яка є близькою до частоти п'єзоелектричного резонатора, як елемента, що задає частоту. Для зберігання стабільності частоти такі п'єзоелектричні резонатори використовують в електронних схемах у герметичному виконанні, бо п'єзоелемент із нанесеними на його поверхню електродами, надзвичайно чутливий до різного роду випадкових домішок на поверхні. Як було показано раніше |Запйегогеу Сх. Меглепдипд моп Зспм/іпддцаггеп 2!йг М/аадипд диппег Зспіспіеп па 2!иг Мікгожмадипа. - "28спг. тт Рпузік", 1959, Ва 155, 5. 206-222, зміна вихідної частоти п'єзоелектричного резонатора прямо пропорційна масі осілих на поверхні п'єзоелемента домішок. На практиці цю залежність широко використовують у виробництві п'єзоелектричних резонаторів для їх тонкого доведення до необхідних значень частот шляхом збільшення або зменшення маси електродів, що наносять на поверхню п'єзоелемента (|см., наприклад, Л. И. Глюкман. Пьезозлектрические кварцевье резонаторь. Л.: "Знергия". 1969. - с. 1581.Indeed, self-oscillating generators with piezoelectric stabilization are usually used in electronic circuits as a source of stable frequencies, and the oscillation mode in such generators is maintained at a frequency close to the frequency of the piezoelectric resonator as a frequency-setting element. To maintain frequency stability, such piezoelectric resonators are used in electronic circuits in a hermetic design, because a piezoelectric element with electrodes applied to its surface is extremely sensitive to various types of random impurities on the surface. As it was shown earlier |Zapyegogeu St. Meglepdypd mop Zspm/ipddtsaggep 2!yg M/aadipd dippeg Zspispiep pa 2!yg Mikgozhmadipa. - "28spg. tt Rpuzik", 1959, Va 155, 5. 206-222, the change in the output frequency of the piezoelectric resonator is directly proportional to the mass of impurities settled on the surface of the piezoelectric element. In practice, this dependence is widely used in the production of piezoelectric resonators to fine-tune them to the required frequency values by increasing or decreasing the mass of the electrodes applied to the surface of the piezoelectric element (see, for example, L. I. Glyukman. Piezoelectric quartz resonator L.: "Znergy". 1969. - p. 1581.
Відповідно ж до винаходу, автогенератор коливань з п'єзоелектричною стабілізацією виконує роль перетворювача сили взаємодії зразка з магнітним полем у величину, що вимірюють, а включений у схему автогенератора п'єзоелектричний резонатор виконує роль носія зразка. П'єзоелектричний резонатор виконано без герметичної захисної оболонки, з можливістю вільного доступу до його поверхні, а фіксатор досліджуваного зразка розташовано на вільній поверхні п'єзоелектричного резонатора. Що ж стосується можливості вимірювання маси зразка(при відсутності магнітного поля), той це вимірювання має суто допоміжний характер і служить лише етапом у визначенні питомих властивостей магнетиків.According to the invention, the self-oscillating generator with piezoelectric stabilization acts as a converter of the force of interaction of the sample with the magnetic field into the measured value, and the piezoelectric resonator included in the self-generator circuit acts as a sample carrier. The piezoelectric resonator is made without a sealed protective shell, with the possibility of free access to its surface, and the clamp of the tested sample is located on the free surface of the piezoelectric resonator. As for the possibility of measuring the mass of the sample (in the absence of a magnetic field), this measurement is purely auxiliary in nature and serves only as a stage in determining the specific properties of magnets.
Таким чином, будь-які зміни сили взаємодії зразка з магнітним полем, які обумовлені змінами початкової маси зразка і змінами його магнітних характеристик, модулюють власну частоту або втрати п'єзоелектричного резонатора, що призводить до частотної або амплітудної модуляції вихідного сигналу автогенератора.Thus, any changes in the force of interaction of the sample with the magnetic field, which are due to changes in the initial mass of the sample and changes in its magnetic characteristics, modulate the natural frequency or losses of the piezoelectric resonator, which leads to frequency or amplitude modulation of the output signal of the autogenerator.
Перша додаткова відмінність полягає в тому, що носій зразка виконано у вигляді високочастотного пезокварцового резонатора АТ-зрізу з коливаннями зсуву по товщині. Тим самим досягається висока чутливість(1 1078 - 1 1039г) пристрою до змін сили взаємодії зразка з магнітним полем на тлі низької(біля 10Вт) потужності, що споживається, і практично цілююом виключається вплив температури на результати вимірювань.The first additional difference is that the sample carrier is made in the form of a high-frequency piezo-quartz resonator of the AT-section with shear fluctuations along the thickness. Thus, a high sensitivity (1 1078 - 1 1039 g) of the device to changes in the strength of the sample's interaction with the magnetic field is achieved against the background of low (about 10 W) consumed power, and the effect of temperature on the measurement results is practically eliminated.
Друга додаткова відмінність полягає в тому, що фіксатор зразка виконано у вигляді клейкого шару, який розташований щонайменше на одній із вільних поверхонь п'єзоелектричного резонатора в області концентрації його коливальної енергії. Це забезпечує ще більшу(аж до 1 1079г) чутливість пристрою до зміни сили взаємодії зразка з магнітним полем і спрощує фіксацію зразка на поверхні п'єзоелектричного резонатора.The second additional difference is that the sample holder is made in the form of an adhesive layer, which is located on at least one of the free surfaces of the piezoelectric resonator in the area of concentration of its oscillating energy. This provides an even greater (up to 1 1079 g) sensitivity of the device to changes in the force of interaction of the sample with the magnetic field and simplifies the fixation of the sample on the surface of the piezoelectric resonator.
Третя додаткова відмінність полягає в тому, що пристрій обладнаний механізмом переміщення випробувальної камери відносно магнітного поля. Це полегшує точну установку носія зразка в магнітному полі і забезпечує потрібну орієнтацію носія зі зразком відносно магнітного поля.The third additional difference is that the device is equipped with a mechanism for moving the test chamber relative to the magnetic field. This facilitates the precise installation of the sample carrier in the magnetic field and ensures the desired orientation of the carrier with the sample relative to the magnetic field.
Четверта додаткова відмінність полягає в тому, що випробувальна камера виступає за межі міжполюсного зазору. Тим самим частину випробувальної камери виводять з-під впливу магнітного поля.A fourth additional difference is that the test chamber protrudes beyond the interpolar gap. Thus, part of the test chamber is removed from the influence of the magnetic field.
П'ята додаткова відмінність полягає в тому, що пристрій додатково обладнаний другим, опорним автогенератором коливань і формувачем сигналу різницевої частоти, п'єзоелектричний резонатор із фіксатором, який включений до схеми опорного автогенератора, розташований у випробувальній камері за межами міжполюсного зазору, автогенератори зв'язані між собою за диференційною схемою через формувач сигналу різницевої частоти і формувач сигналу різницевої частоти зв'язаний із засобом виміру.The fifth additional difference is that the device is additionally equipped with a second, reference autogenerator of oscillations and a differential frequency signal shaper, a piezoelectric resonator with a latch, which is included in the circuit of the reference autogenerator, located in the test chamber outside the interpolar gap, autogenerators of connected to each other according to the differential scheme through the difference frequency signal generator and the difference frequency signal generator is connected to the measuring device.
Це дозволяє практично цілююм виключити вплив на результати вимірювань магнітних властивостей процесів адсорбції-десорбції агентів матеріалами носія і фіксатора зразка і, тим самим, значно знизити похибку нуля вимірювального перетворювача пристрою.This makes it possible to practically completely eliminate the influence on the results of measurements of the magnetic properties of the processes of adsorption-desorption of agents by the materials of the carrier and sample fixer and, thereby, to significantly reduce the zero error of the measuring transducer of the device.
Шоста додаткова відмінність полягає в тому, що пристрій додатково обладнаний третім автогенератором коливань і комутатором, п'єзоелектричний резонатор із фіксатором зразка, який включений у схему цього автогенератора, розташований у випробувальній камері за межами міжполюсного зазору і кожний з автогенераторів зв'язаний за диференційною схемою з опорним автогенератором через комутатор. Це дозволяє розширити функціональні можливості пристрою і значно прискорити процедуру визначення питомих магнітних властивостей магнетиківThe sixth additional difference is that the device is additionally equipped with a third autogenerator of oscillations and a commutator, a piezoelectric resonator with a sample holder, which is included in the circuit of this autogenerator, is located in the test chamber outside the interpolar gap, and each of the autogenerators is connected by a differential circuit with a reference autogenerator through a commutator. This allows you to expand the functionality of the device and significantly speed up the procedure for determining the specific magnetic properties of magnets
Короткий опис кресленьBrief description of the drawings
Далі суть винаходу пояснюється докладним описом конструкції і роботи запропонованого пристрою з посиланнями на креслення і графік, що додаються, де зображені на: фіг.1 - схема першого, найбільш простого варіанту пристрою для визначення властивостей магнітних матеріалів; фіг.2 - схематичне зображення носія з фіксатором досліджуваного зразка у вигляді п'єзокварцового резонатора АТ-зрізу з клейким шаром на його вільній поверхні в області концентрації коливальної енергії; фіг.3 - схема пристрою для визначення властивостей магнітних матеріалів у другій, частковій формі здійснення винахідницького задуму, що додатково передбачає опорний автогенератор коливань і формувач сигналу різницевої частоти; фіг.4 - схематичне зображення варіанту пристрою для визначення властивостей магнітних матеріалів, що додатково передбачає третій автогенератор коливань і комутатор; фіг5 - графік залежності перетвореної сили взаємодії(-А с(н), Гц) зразка мікропорошка феромагнетика(сплаву залізо-неодим-бор) з неоднорідним магнітним полем від маси цього зразка(-А ї,,,Next, the essence of the invention is explained by a detailed description of the design and operation of the proposed device with references to the attached drawings and graphs, which are shown in: Fig. 1 - a diagram of the first, simplest version of the device for determining the properties of magnetic materials; Fig. 2 - a schematic representation of the carrier with the fixator of the sample under study in the form of a piezo-quartz resonator of AT-section with an adhesive layer on its free surface in the area of concentration of vibrational energy; Fig. 3 - a scheme of the device for determining the properties of magnetic materials in the second, partial form of the implementation of the inventive idea, which additionally provides a reference autogenerator of oscillations and a generator of the difference frequency signal; Fig. 4 is a schematic representation of a variant of the device for determining the properties of magnetic materials, which additionally provides a third autogenerator of oscillations and a commutator; Fig. 5 is a graph of the dependence of the transformed force of interaction (-A s(n), Hz) of a micropowder sample of a ferromagnet (iron-neodymium-boron alloy) with a non-uniform magnetic field on the mass of this sample (-A и,,,
КГЦ).KHC).
Найкращі варіанти утілення винаходуThe best options for implementing the invention
Запропонований пристрій для визначення властивостей магнітних матеріалів в одній із найбільш простих форм здійснення винахідницького задуму(див. фіг.1) має: магніт 1(наприклад, постійний) із міжхполюсним зазором, що у найпростішому випадку може бути виконаний у формі литого ярма з підхожого магнітного сплаву; профільні наконечники 2 і 3, які закріплені на полюсах магніту 1 і виконані, наприклад, з армко- або електролітичного заліза; випробувальну камеру 4, яка розташована в робочому положенні між профільними наконечниками 2 і З і виконана з немагнітопровідного матеріалу, наприклад, тефлону; систему термостатування камери 4, що у найпростішому випадку може мати вигляд сорочки 5, що розташована з зовнішньої сторони випробувальної камери 4 і що з'єднана патрубками з повітряним або водяним термостатом; носій 6 у вигляді п'єзоелектричного резонатора з розташованим на його вільній поверхні фіксатором 7 досліджуваного зразка 8, що розміщений у камері 4 симетрично профільним наконечникам 2 і 3; перетворювач 9 сили взаємодії зразка 8 із магнітним полем у величину, що вимірюється, який виконаний у вигляді автогенератора коливань з п'єзоелектричною стабілізацією, в якому роль елемента, що задає частоту, виконує п'єзоелектричний резонатор - носій 6 зразка 8; засіб виміру 10 перетвореної сили взаємодії зразка 8 із магнітним полем у вигляді, наприклад, електронно-рахункового частотоміра.The proposed device for determining the properties of magnetic materials in one of the simplest forms of implementation of the inventive concept (see Fig. 1) has: magnet 1 (for example, permanent) with an interpole gap, which in the simplest case can be made in the form of a cast yoke from a suitable magnetic alloy; profile tips 2 and 3, which are fixed on the poles of the magnet 1 and are made, for example, of armco- or electrolytic iron; the test chamber 4, which is located in the working position between the profile tips 2 and З and is made of a non-magnetically conductive material, for example, Teflon; the thermostatic system of the chamber 4, which in the simplest case can have the form of a shirt 5, which is located on the outside of the test chamber 4 and which is connected by pipes to an air or water thermostat; carrier 6 in the form of a piezoelectric resonator with a fixator 7 of the test sample 8 located on its free surface, which is placed in the chamber 4 symmetrically to the profile tips 2 and 3; converter 9 of the force of interaction of the sample 8 with the magnetic field into a measurable value, which is made in the form of an autogenerator of oscillations with piezoelectric stabilization, in which the role of the element that sets the frequency is performed by the piezoelectric resonator - the carrier 6 of the sample 8; means of measurement 10 of the transformed force of interaction of the sample 8 with the magnetic field in the form of, for example, an electronic counter frequency meter.
Для зручності маніпулювання носієм 6 із зразком 8 відносно магнітного поля камеру 4 із сорочкою 5 бажано розташовувати на координатному столі 11. Там же доцільно розміщувати й автогенератор 9.For the convenience of manipulating the carrier 6 with the sample 8 relative to the magnetic field, the camera 4 with the shirt 5 should be placed on the coordinate table 11. It is advisable to place the autogenerator 9 there as well.
Доцільно щоб сорочка 5 мала вікна(показані, але не позначені особливо на фіг.1) у зоні дії на зразок 8 магнітного поля.It is expedient that the shirt 5 has windows (shown, but not specifically marked in Fig. 1) in the area of effect of the sample 8 of the magnetic field.
Для введення - виведення агентів випробувальна камера 4 може бути обладнана патрубками(як показано на цій фігурі). При необхідності один або обидва патрубки можуть бути з'єднані із системою відкачки для вакуумування порожнини камери 4.For the introduction - withdrawal of agents, the test chamber 4 can be equipped with nozzles (as shown in this figure). If necessary, one or both nozzles can be connected to the pumping system for vacuuming the chamber cavity 4.
Носій 6 - п'єзоелектричний резонатор, який розташований в випробувальній камері 4, доцільно включати в схему автогенератора 9 через гермовивід 12.Carrier 6 is a piezoelectric resonator, which is located in the test chamber 4, it is advisable to include it in the circuit of the autogenerator 9 through the hermetic outlet 12.
У якості датчика температури(на фіг.1 не показаний), який розташований у порожнині випробувальної камери 4 і керуює термостатом, можуть бути використані будь-які відомі засоби виміру температури. Вони можуть бути без додаткового винахідництва обрані фахівцями з урахуванням необхідної чутливості, точності вимірюваннь і інерційності спрацьовування.As a temperature sensor (not shown in Fig. 1), which is located in the cavity of the test chamber 4 and controls the thermostat, any known means of temperature measurement can be used. They can be chosen by specialists without additional invention, taking into account the necessary sensitivity, accuracy of measurements and inertia of operation.
Описані приклади не вичерпують усіх можливостей практичного утілення винахідницького задуму. Так, для підвищення чутливості і температурної стабільності пристрою носій 6 зразка 8 доцільно виконувати у вигляді спеціально розгерметизованого п'єзокварцового резонатора АТ-зрізу з коливаннями зсуву по товщині в діапазоні частот від 5 до 20МГц. З числа високочастотних п'єзокварцових резонаторів АТ-зрізу рекомендується переважно використовувати резонатори з золотими електродами збудження, бо в цьому випадку практично цілком виключається вплив процесів корозії електродів на результати вимірювань магнітних властивостей магнетиків.The described examples do not exhaust all the possibilities of practical implementation of the inventive idea. So, to increase the sensitivity and temperature stability of the device, the carrier 6 of sample 8 is expedient to perform in the form of a specially depressurized piezo quartz resonator AT-section with shear fluctuations along the thickness in the frequency range from 5 to 20 MHz. Among the high-frequency piezo quartz resonators of AT-section, it is recommended to use resonators with gold excitation electrodes, because in this case, the influence of electrode corrosion processes on the results of measurements of the magnetic properties of magnets is practically completely excluded.
Для п'єзоелектричних резонаторів взагалі і п'єзокварцових резонаторів зокрема є характерною наявність на вільній поверхні так званої області концентрації коливальної енергії. Ця область поверхні п'єзоелектричного резонатора найбільш чутлива до впливів. Тому фіксатор із досліджуваним зразком доцільно розташовувати на вільній поверхні п'єзоелектричного резонатора саме в цій області. Приміром, для п'єзокварцових резонаторів АТ-зрізу область концентрації коливальної енергії припадає на центральну частину поверхні резонатора |(див., наприклад, ее Р. С, бЗрепсег МУ. 9). ЗНеаг Пехиге-їм/іві мібгайопве іп гестапошіаг АТ-сциї дай ріагез лій рапіа! єІесігодев. - "Чоигп. Асоиві. бос. ої Атеїса", 1968, мої. 45, Мо3, р. 637-645), тому фіксатор 7(див. фіг.2) зразка 8, бажано, розташовувати в центрі щонайменше однієї з вільних плоских поверхонь такого резонатора 6. При цьому фіксатор 7 може бути виконаний, наприклад, у вигляді тонкого клейкого шару нелеткої речовини. Такою речовиною може зокрема служити вакуумне мастило типу Аріегоп -Бей М. Товщину клейкого шару - фіксатора 7 бажано обирати меншою за поперечний розмір частки досліджуваного мікропорошку магнетика 8.For piezoelectric resonators in general and piezo quartz resonators in particular, the presence of a so-called region of concentration of vibrational energy on the free surface is characteristic. This area of the surface of the piezoelectric resonator is most sensitive to influences. Therefore, it is advisable to place the fixator with the test sample on the free surface of the piezoelectric resonator in this area. For example, for piezoquartz resonators of AT-section, the region of concentration of oscillating energy falls on the central part of the surface of the resonator | (see, for example, ee R. S, bZrepseg MU. 9). ZNeag Pehyge-im/iv mibgayopve ip gestaposhiag AT-scii give riagez liy rapia! is Iesigodev - "Choigp. Asoivi. bos. oi Atheisa", 1968, my. 45, Mo3, p. 637-645), therefore, the retainer 7 (see Fig. 2) of sample 8 should preferably be located in the center of at least one of the free flat surfaces of such a resonator 6. In this case, the retainer 7 can be made, for example, in in the form of a thin sticky layer of a non-volatile substance. Such a substance can serve in particular as a vacuum lubricant of the Ariegop-Bey M type. It is desirable to choose the thickness of the adhesive layer - the fixator 7 smaller than the cross-sectional size of the particles of the studied micropowder of the magnet 8.
У більш складній формі здійснення винахідницького задуму(див. фіг.3) випробувальна камера 4 пристрою, що заявляється, виступає за межі міжполюсного зазору. Пристрій додатково обладнаний другим, опорним автогенератором коливань 13 і формувачем сигналу різницевої частоти 14. Включений у схему опорного автогенератора 13 п'єзоелектричний резонатор 15 із фіксатором 16(без зразка) розташований у випробувальній камері 4 за межами міжполюсного зазору. Автогенератор коливань 9 і опорний автогенератор коливань 13 зв'язані між собою за диференційною схемою за допомогою формувача сигналу різницевої частоти 14, який, у свою чергу, зв'язаний із засобом виміру 10.In a more complex form of implementation of the inventive idea (see Fig. 3), the test chamber 4 of the claimed device protrudes beyond the interpolar gap. The device is additionally equipped with a second, reference autogenerator of oscillations 13 and a differential frequency signal generator 14. Included in the circuit of the reference autogenerator 13, the piezoelectric resonator 15 with a retainer 16 (without a sample) is located in the test chamber 4 outside the interpolar gap. The self-oscillating generator 9 and the reference self-oscillating generator 13 are connected to each other according to the differential circuit using the differential frequency signal generator 14, which, in turn, is connected to the measuring device 10.
П'єзоелектричний резонатор 15 доцільно включати до схеми опорного автогенератора 13 через гермовивід 17It is advisable to include the piezoelectric resonator 15 in the circuit of the reference autogenerator 13 through the hermetic outlet 17
У формі виконання, що показана на фіг.4, пристрій для визначення властивостей магнітних матеріалів додатково має третій автогенератор коливань 18 із п'єзоелектричною стабілізацією і комутатор 19.In the embodiment shown in Fig. 4, the device for determining the properties of magnetic materials additionally has a third self-oscillating generator 18 with piezoelectric stabilization and a switch 19.
П'єзоелектричний резонатор 20 із фіксатором 21 зразка 22, який включений до схеми автогенератора 18, розташований у випробувальній камері 4 за межами міжполюсного зазору. Автогенератор 9 і автогенератор 18 через комутатор 19 поперемінно зв'язані за диференційною схемою з опорним автогенератором 13, а формувач сигналу різницевої частоти 14 зв'язаний із засобом виміру 10.The piezoelectric resonator 20 with the retainer 21 of the sample 22, which is included in the circuit of the autogenerator 18, is located in the test chamber 4 outside the interpolar gap. The autogenerator 9 and the autogenerator 18 are alternately connected by the differential circuit to the reference autogenerator 13 through the switch 19, and the differential frequency signal generator 14 is connected to the measuring device 10.
П'єзоелектричний резонатор 20 рекомендується включати до схеми автогенератора 18 через гермовивід 23.The piezoelectric resonator 20 is recommended to be included in the circuit of the autogenerator 18 through the hermetic outlet 23.
Природно, що описані раніше в прикладах і зазначені вище часткові варіанти виконання окремих вузлів пристрою для визначення властивостей магнітних матеріалів можуть бути використані в довільних комбінаціях, що відповідають загальному винахідницькому задуму відповідно до п.17 формули винаходу.Naturally, the previously described in the examples and the above-mentioned partial versions of individual nodes of the device for determining the properties of magnetic materials can be used in arbitrary combinations that correspond to the general inventive concept according to clause 17 of the claims.
Описаний пристрій використовують для визначення властивостей магнітних матеріалів у такий спосіб«у якості носія досліджуваного зразка обраний високочастотний(1ОМГц) п'єзокварцовий резонатор АТ-зрізу, а в якості фіксатора зразка - клейкий шар вакуумного мастила типу Аріє2оп -Бей М).The described device is used to determine the properties of magnetic materials in the following way: a high-frequency (1ΩHz) AT-section piezoelectric resonator is chosen as the carrier of the sample under investigation, and an adhesive layer of vacuum lubricant of the Arie2op-Bey M type is used as the sample fixer.
Перед визначенням властивостей мікропорошків магнітних матеріалів щонайменше на одну з вільних поверхонь п'єзокварцового резонатора 6 (див., наприклад, фіг.2), в області концентрації його коливальної енергіцу центральній частині) наносять рівномірним тонким шаром площею 5 фіксатор 7 у вигляді клейкого шару вакуумного мастила. Потім включають п'єзокварцовий резонатор 6 із нанесеним на нього клейким шаром фіксатора 7 до схеми автогенератора коливань із п'єзоелектричною стабілізацією. Для цього може бути використаний автогенератор З(фіг.1) пристрою, який для зручності обладнаний ще одним технологічним рознімом для підключення п'єзокварцового резонатора, що розташований за межами випробувальної камери 4. Цей автогенератор підключають до засобу виміру частоти(наприклад, електронно-рахункового частотоміра) і вимірюють частоту п'єзокварцового резонатора б(див., наприклад, фіг.2) із нанесеним на його поверхню шаром 7. У порівнянні з вихідною частотою) чистого п'єзокварцового резонатора частота п'єзокварцового резонатора з нанесеним шаром фіксатора(їФ) зменшується. Масу клейкого шару па поверхні 5 п'єзокварцового резонатора, яку він займає, розраховують по модифікованому(з урахуванням застосування шару фіксатора) рівнянню Зауербрея(див. посилання на с. б): -АІф - Сі -Дтф/Оо, де Діф : їф - Її - зміна частоти п'єзокварцового резонатора, яка обумовлена наявністю на його поверхні клейкого шару фіксатора;Before determining the properties of micropowders of magnetic materials, at least one of the free surfaces of the piezoelectric resonator 6 (see, for example, Fig. 2, in the region of concentration of its vibrational energy in the central part) is applied with a uniform thin layer with an area of 5, fixative 7 in the form of an adhesive layer of vacuum lubricants Then include the piezo-quartz resonator 6 with an adhesive layer of the fixator 7 applied to it to the circuit of the autogenerator of oscillations with piezoelectric stabilization. For this purpose, the autogenerator C (Fig. 1) of the device can be used, which for convenience is equipped with another technological connector for connecting the piezo quartz resonator, which is located outside the test chamber 4. This autogenerator is connected to a means of measuring the frequency (for example, an electronic counting frequency meter) and measure the frequency of the piezo-quartz resonator b (see, for example, Fig. 2) with a layer 7 applied to its surface. Compared with the output frequency) of a pure piezo-quartz resonator, the frequency of the piezo-quartz resonator with a layer of fixative applied (yF ) decreases. The mass of the adhesive layer on the surface 5 of the piezo quartz resonator, which it occupies, is calculated according to the modified (taking into account the use of the fixative layer) Sauerbrey equation (see the link on p. b): -AIf - Si -Dtf/Oo, where Diff : иф - Her - a change in the frequency of the piezo-quartz resonator, which is due to the presence of an adhesive layer of the fixator on its surface;
Сі - відомий із довідників коефіцієнт, що залежить від властивостей конкретного п'єзокварцового резонатора;Si is a coefficient known from reference books, which depends on the properties of a specific piezo-quartz resonator;
Дтре - маса клейкого шару іDtre is the mass of the adhesive layer and
Зф - площа, яку займає цей шар.Zf - the area occupied by this layer.
Після цього п'єзокварцовий резонатор б із клейким шаром 7 відключають від автогенератора. На поверхні клейкого шару 7(фіг.2) розміщають зразок 8 завідомо кондиційного мікропорошку феромагнетика відомої маси. Легким прижимом фіксують зразок 8 на поверхні шару 7. Знову включають п'єзокварцовий резонатор 6 із нанесеним на нього клейким шаром 7 і зафіксованим на цьому шарі зразком 8 до схеми автогенератора, а автогенератор підключають до засобу виміру частоти. Визначають зміну частоти (-Агт, кГц) п'єзокварцового резонатора б(фіг.2), яка обумовлена наявністю на поверхні фіксатора 7 зразка 8 феромагнетика відомої маси.After that, the piezoelectric resonator b with the adhesive layer 7 is disconnected from the autogenerator. On the surface of the adhesive layer 7 (Fig. 2) place a sample 8 of known conditioned ferromagnetic micropowder of known mass. Lightly press the sample 8 onto the surface of the layer 7. Again, the piezoelectric resonator 6 with the adhesive layer 7 applied to it and the sample 8 fixed on this layer is connected to the autogenerator circuit, and the autogenerator is connected to the frequency measuring device. Determine the change in frequency (-Агт, kHz) of the piezo-quartz resonator b (Fig. 2), which is due to the presence on the surface of the fixator 7 of the sample 8 of a ferromagnet of known mass.
Відключають п'єзокварцовий резонатор із фіксатором і зразком на його поверхні від автогенератора, вносять його до випробувальної камери 4(фіг.1) і через гермовивід 12 підключають до автогенератора 9.Disconnect the piezo-quartz resonator with the retainer and the sample on its surface from the autogenerator, bring it into the test chamber 4 (Fig. 1) and connect it to the autogenerator 9 through the hermetic outlet 12.
Переміщенням координатного столу 11 орієнтують п'єзокварцовий резонатор б відносно міжполюсного зазору таким чином, щоб область концентрації коливальної енергії резонатора 6, де закріплений фіксатор 7 із зразком 8, розташовувалася симетрично профільним наконечникам 2 і З(в області ізодинамічності неоднорідного магнітного поля).By moving the coordinate table 11, the piezo quartz resonator b is oriented relative to the interpole gap in such a way that the area of concentration of the oscillatory energy of the resonator 6, where the fixator 7 with the sample 8 is fixed, is located symmetrically to the profile tips 2 and З (in the region of isodynamics of the inhomogeneous magnetic field).
Автогенератор 9 підключають до засобу виміру 10(частотоміра), і визначають зміну частоти(-Діс(н), Гц) п'єзокварцового резонатора 6, яка обумовлена силою взаємодії зразка 8 феромагнетика відомої маси з неоднорідним магнітним полем.The autogenerator 9 is connected to the measuring device 10 (frequency meter), and the change in frequency (-Dis(n), Hz) of the piezo-quartz resonator 6 is determined, which is caused by the force of interaction of a sample 8 of a ferromagnet of known mass with a non-uniform magnetic field.
Описані процедуру визначення зміни частоти п'єзокварцового резонатора від маси зразка феромагнетика, що закріплений на шарі фіксатора, і процедуру визначення зміни частот цього резонатора в неоднорідному магнітному полі повторюють для серії зразків феромагнетиків того ж складу, але відмінних між собою і від першого, досліджуваного зразка за масою. За отриманими даними будують графік у координатах: перетворена сила взаємодії зразка феромагнетика з неоднорідним магнітним полем(-АіСкнн), Гц) - перетворена маса зразка феромагнетика(-Д,,,, КГЦ).The described procedure for determining the change in the frequency of a piezo-quartz resonator from the mass of a ferromagnet sample fixed on the fixator layer, and the procedure for determining the change in frequency of this resonator in an inhomogeneous magnetic field are repeated for a series of ferromagnet samples of the same composition, but different from each other and from the first sample under study by mass Based on the obtained data, a graph is constructed in coordinates: the transformed force of interaction of the ferromagnet sample with a non-uniform magnetic field (-АиСкнн, Hz) - the transformed mass of the ferromagnet sample (-Д,,,, КГЦ).
Типовий приклад такої залежності, яка отримана для зразків феромагнетика системи залізо-неодим- бор, наведена на фіг.5. Значення(-Дісвн), Гц), що наведені на цьому графіку, отримані при кімнатній температурі шляхом вимірювання перетвореної сили взаємодії різних за масою зразків мікропорошку феромагнетика з неоднорідним магнітним полем напруженістю 1,8КЕ. Значення частоти 2,00кГц на осі абсцис відповідає масі зразка феромагнетика 2 107 грама.A typical example of such a dependence obtained for samples of ferromagnets of the iron-neodymium boron system is shown in Fig. 5. The values (-Disvn, Hz) shown on this graph were obtained at room temperature by measuring the transformed force of interaction of samples of ferromagnetic micropowder of different mass with a non-uniform magnetic field of 1.8 KE. The frequency value of 2.00kHz on the abscissa axis corresponds to the mass of the ferromagnet sample of 2,107 grams.
Отриману для кожного конкретного феромагнетика залежність(-Дс(н)) від(-Агт) використовують надалі для оцінки якості мікропорошків відповідних феромагнетиків перед виготовленням із них постійних магнітів.The dependence (-Ds(n)) on (-Agt) obtained for each specific ferromagnet is used in the future to evaluate the quality of the micropowders of the corresponding ferromagnets before making permanent magnets from them.
Припустимі відхилення від норми(установлених значень(-ДГс(н)) для кожного конкретного складу феромагнетика визначають експериментально.Permissible deviations from the norm (established values (-DHs(n)) for each specific composition of the ferromagnet are determined experimentally.
Для прогнозу змін у часі магнітних властивостей мікропорошків феромагнетиків у різних середовищах використовують варіант конструкції пристрою, що представлений на фіг.3.To predict the changes over time in the magnetic properties of micropowders of ferromagnets in different environments, the version of the device design shown in Fig. 3 is used.
На поверхню п'єзокварцового резонатора б(фіг.3) наносять за вищеописаною методикою клейкий шар фіксатора 7 і зразок мікропорошку феромагнетика 8. На поверхню ж п'єзокварцового резонатора 15 наносять тільки клейкий шар фіксатора 16. При цьому маси клейких шарів фіксаторів 7 і 16 і площі на поверхнях п'єзокварцових резонаторів 6 і 15, що вони займають, повинні бути однакові.On the surface of the piezo quartz resonator b (Fig. 3), an adhesive layer of the fixator 7 and a sample of micropowder of a ferromagnet 8 are applied according to the above-described method. Only the adhesive layer of the fixator 16 is applied to the surface of the piezo quartz resonator 15. At the same time, the masses of the adhesive layers of the fixators 7 and 16 and the areas on the surfaces of piezoelectric resonators 6 and 15 that they occupy must be the same.
П'єзокварцовий резонатор 6 із клейким шаром фіксатора 7 і зафіксованим на цьому шарі зразком 8 феромагнетика відомої початкової маси розташовують у випробувальній камері 4 між профільними наконечниками 2 і 3. П'єзокварцовий же резонатор 15 із клейким шаром фіксатора 16 розташовують у камері 4 за межами міжполюсного зазору.The piezo-quartz resonator 6 with the adhesive layer of the fixator 7 and the sample 8 of a ferromagnet of known initial mass fixed on this layer are placed in the test chamber 4 between the profile tips 2 and 3. The piezo-quartz resonator 15 with the adhesive layer of the fixator 16 is placed in the chamber 4 outside interpolar gap.
Кожний із резонаторів б і 15 підключають до відповідного автогенератора(9 і 13) і обидва ці автогенератори за допомогою формувача 14 сигналу різницевої частоти зв'язують за диференційною схемою. Формувач 14 підключають до засобу виміру 10 частоти.Each of the resonators b and 15 is connected to the corresponding autogenerator (9 and 13) and both of these autogenerators are connected using the differential frequency signal generator 14 according to the differential scheme. The shaper 14 is connected to the frequency measuring device 10.
Газоподібний агент, що заповнює випробувальну камеру 4 або що циркулює в ній, однаково адсорбується клейкими шарами фіксаторів 7 і 16, що нанесені відповідно на п'єзокварцові резонатори 6 і 15. Величини впливів на п'єзокварцові резонатори 6 і 15, що вимірюються, надходять на формувач 14 сигналу різницевої частоти(після автогенераторов 9 і 13 ) із протилежними знаками. Тому ефекти, що пов'язані з адсорбцією газоподібного агента клейкими шарами фіксаторів 7 і 16, взаємно компенсуються і засіб виміру 10 фіксує тільки зміни частоти п'єзокварцового резонатора 6, що обумовлені втратою з часом магнітних властивостей зразку 8 феромагнетика внаслідок, наприклад, його корозії в середовищі газоподібного агента.The gaseous agent filling the test chamber 4 or circulating in it is equally adsorbed by the adhesive layers of the retainers 7 and 16 applied respectively to the piezo quartz resonators 6 and 15. on the generator 14 of the difference frequency signal (after the autogenerators 9 and 13) with opposite signs. Therefore, the effects associated with the adsorption of the gaseous agent by the adhesive layers of the fasteners 7 and 16 are mutually compensated and the measuring device 10 records only the changes in the frequency of the piezo-quartz resonator 6, which are due to the loss of magnetic properties of the sample 8 of the ferromagnet over time due to, for example, its corrosion in the medium of a gaseous agent.
Після закінчення вимірів магнітних властивостей феромагнетика 8 у середовищі газоподібного агента п'єзокварцовий резонатор 6 виводять з-під впливу магнітного поля. Визначають кінцеву масу дослідженого зразка цього феромагнетика. Зміни з часом магнітних властивостей зразка 8 співвідносять із змінами його маси за час експерименту.After measuring the magnetic properties of the ferromagnet 8 in the medium of a gaseous agent, the piezoelectric resonator 6 is removed from the influence of the magnetic field. Determine the final mass of the examined sample of this ferromagnet. Changes over time in the magnetic properties of sample 8 are correlated with changes in its mass during the experiment.
При використанні конструкції пристрою, що зображена на фіг.4, на поверхню всіх трьох п'єзокварцових резонаторів(поз. 6, 15 і 20) наносять однакові за масою і за площею, що вони займають, клейкі шари фіксаторів(7, 16 і 21 відповідно). На поверхнях шарів фіксаторів 7 і 21, що розташовані відповідно на п'єзокварцових резонаторах б і 20, фіксують однакові за масою зразки 8 і 22 феромагнетиків. Всі три п'єзокварцові резонатори(б, 15 і 20) розміщують у випробувальній камері 4. При цьому п'єзокварцовий резонатор б із клейким шаром фіксатора 7 і зафіксованим на цьому шарі зразком 8 феромагнетика розташовують між профільними наконечниками 2 і 3. Інші п'єзокварцові резонатори(15 - із клейким шаром фіксатора 16 і 20 - із клейким шаром фіксатора 21 і зафіксованим на цьому шарі зразком 22 феромагнетика) розташовують за межами міжполюсного зазору, як показано на фіг.4.When using the design of the device shown in Fig. 4, on the surface of all three piezo-quartz resonators (pos. 6, 15 and 20), adhesive layers of fasteners (7, 16 and 21) of the same mass and area occupied by them are applied in accordance). Ferromagnetic samples 8 and 22 of the same mass are fixed on the surfaces of the layers of fasteners 7 and 21, which are located, respectively, on piezo quartz resonators b and 20. All three piezo quartz resonators (b, 15 and 20) are placed in the test chamber 4. At the same time, the piezo quartz resonator b with the adhesive layer of the fixator 7 and the sample 8 of the ferromagnet fixed on this layer is placed between the profile tips 2 and 3. Other p' quartz resonators (15 - with an adhesive layer of the fixator 16 and 20 - with an adhesive layer of the fixator 21 and a ferromagnet sample 22 fixed on this layer) are placed outside the interpolar gap, as shown in Fig.4.
Кожний із п'єзокварцових резонаторів 6, 15 і 20 підключають до відповідного автогенератора(9, 13 і 18).Each of the piezoelectric resonators 6, 15 and 20 is connected to the corresponding autogenerator (9, 13 and 18).
Автогенератор 9 і автогенератор 18 поперемінно, через комутатор 19, зв'язують за диференційною схемою(за допомогою формувача 14 сигналу різницевої частоти) з опорним автогенератором 13.The autogenerator 9 and the autogenerator 18 are alternately connected through the switch 19 according to the differential circuit (with the help of the generator 14 of the difference frequency signal) with the reference autogenerator 13.
Формувач 14 сигналу різницевої частоти підключають до засобу виміру 10 частоти.The generator 14 of the difference frequency signal is connected to the means of measurement 10 of the frequency.
Газоподібний агент, яким заповнена випробувальна камера 4, однаково адсорбується всіма трьома клейкими шарами 7, 16 і 21, що розташовані відповідно на п'єзокварцових резонаторах 6, 15 і 20.The gaseous agent filled with the test chamber 4 is equally adsorbed by all three adhesive layers 7, 16 and 21, which are located, respectively, on the piezo quartz resonators 6, 15 and 20.
Газоподібний агент також однаково впливає і на зразки 8 і 22 феромагнетика, які зафіксовані на клейких шарах 7 і 21. Тому включені за диференційною схемою автогенератори 18 і 13 будуть видавати на виході формувача 14 сигнал різницевої частоти, що відповідає тільки зміні з часом маси зразка 22 феромагнетика. Включені ж за диференційною схемою автогенератори 9 і 13 будуть видавати на на виході того ж формувача 14 сигнал різницевої частоти, що відповідає тільки зміні з часом магнітних властивостей зразка 8 феромагнетика.The gaseous agent also affects the samples 8 and 22 of the ferromagnet, which are fixed on the adhesive layers 7 and 21, in the same way. Therefore, the autogenerators 18 and 13 included in the differential scheme will emit a differential frequency signal at the output of the former 14, which corresponds only to the change in the mass of the sample 22 over time ferromagnetism. The autogenerators 9 and 13 included in the differential scheme will output a differential frequency signal at the output of the same generator 14, which corresponds only to the change over time in the magnetic properties of the ferromagnet sample 8.
Таким чином, послідовно(через певні проміжки часу) включаючи за диференційною схемою, через комутатор 19 різні пари автогенераторів(9 - 13 або 18 - 13), одержують залежність у координатах: зміна магнітних властивостей зразка феромагнетика - зміна маси цього зразка феромагнетика унаслідок взаємодії з газоподібним агентом.Thus, successively (after certain intervals of time) including according to the differential scheme, through the commutator 19, different pairs of autogenerators (9 - 13 or 18 - 13), receive a dependence in coordinates: a change in the magnetic properties of a sample of a ferromagnet - a change in the mass of this sample of a ferromagnet as a result of interaction with gaseous agent.
Пристрій, що заявляється, може бути також використаний для визначення магнітних властивостей магнетиків іншої фізичної природи(діа-, пара- або ферімагнетиків).The claimed device can also be used to determine the magnetic properties of magnets of a different physical nature (dia-, para- or ferrimagnets).
Пристрій, що запропоновано, легко може бути відтворений промисловим шляхом і забезпечує надійне визначення властивостей магнітних матеріалів при масі зразків аж до 1 1079 грама. дн рон - Ше р о / ра - Ше КЯЩИ / Кк | у / , в М У ! і У кпогбукеняху омщлу Грет - До сот» р і х КЕ дсп падку анна ЛЕ я щ / нан п и аа т мл п Шо І я дн мамин -- Ні мок І ЧАщище подксеоThe proposed device can easily be reproduced in an industrial way and provides reliable determination of the properties of magnetic materials with sample weights up to 1,1079 grams. dn ron - She r o / ra - She KYASCHI / Kk | in / , in M U ! and In kpogbukenyahu omschlu Gret - To sot» r i x KE dsp padku anna LE I sh / nan p i aa t ml p Sho I I dn mamin -- No mok I CHAshchische podxeo
Пд УсрКку і с щ ТБ осот воює книPd UsrKku and s sch TV shows fighting books
Ши Р о су нейShi R o su nei
Що є даїог ніноу шани що. окWhat is daiog ninou honors what. OK
Фк уFk u
ЙAND
Фр й Ше - дян о 4 р Й ; Ше х Й / р 7 янFr and Shedyan at 4 p.m.; She x Y / r 7 Jan
Н /4 Х их У ІЧ , і и | я й іс ак і і; -Х х у М денне наденео н ПЙо-ехлинкхH /4 X ih U IH , and i | I and is ak and and; -Х х у M daytime nadeneo n PYo-ehlynkh
М ра птнЕрнух й сів БИЙ / пня. Пт ПІД М - Гі Те я П/з рай о ї Ще ч. Н | Шин - 2 . Я ня в р і 2-ЙM ra ptnErnukh and sat down BYY / stump. Fri Tire - 2. I'm in the 2nd grade
ОО сн п | Я 1 і Жені носове 4 ФОЛюМАО:OO sn p | I 1 and Zhenya nosovye 4 FOLIUMAO:
Ї Е в'єювтектяи | :І E vyyuvtektyai | :
Я ІБ я що й і16 Чидімухнч. Ї Засіб - рт Поу ку якаI IB I what and i16 Chidimukhnch. It is a means of teaching
З пкуротукатю клксри іні Не Ії ішбляжннй бу ціWith pkurotukatyu klksry ini Ne Ii ishbljazhnny bu these
Ї Ні шій | І євостоттрк»No neck And Evostottrk"
Р | І нжйдаквсюR | And nzhydakvsyu
Ві тержнкогте я Но | виш перш ' , ї - п пнVi terzhnkogte i No | high first ' , th - p mon
ОМ " шокOM " shock
Фа р Ше . рай дпитетянчнннннничн сн й дети птнFa r She. rai dpitetyannnnnnnnychn sleep and children Fri
Й дн те, М й т . й Ш- х ї 7 їі / ра І Х "й й СЯ хи і : й, Х ; і / з А щ -- А х "у подобактну камер силу" До хриму и 7 хо дви ЕЕ Бе резон Ти а йY dn te, M y t . y Sh- kh y 7 ii / ra I X "y y SYA kh i : y, Х ; and / with А щ -- А х "in the podaktnu cameras force" To hrymu y 7 ho dvy EE Be reson Ty a y
Я ний ГЕ ПЕ нн р к- ВАН НІ - в Н Н НИ ТЯ т в | і Її тI ny GE PE nn r k- VAN NI - v NN NI TYA t v | and Her t
Пттеннтнодной| а ннPttenntnodnoi| and nn
Пе: унPe: Univ
Гаю З ЛемсеюднковGayu Z Lemseyudnkov
Оу ЧекаюOh, I'm waiting
Аза НН ОВ В: й с Е облив Ї якої 19 бИОТЕ ен ІБ рр КонияхуAza NN OV V: y s E oblyv Y which 19 BIOTE en IB rr Koniyahu
ГяН ЩЕ НЯ ввачнковкт і путGyaN has yet to enter the country and put
Н ті хооккннєх 1N those hookknneh 1
Н Я Кай «і п'єхжнукуря Її"N Ya Kai "and her car"
Как ТЯ СУД не принHow did the COURT not accept it
Я ОО іхножхюююі | Гу пов пами З достаI ОО ихножхюююй | Gu pov pamy Z dosta
З овотюйтоотькой какая І: і В зх Із щі Ди ри Я око х І акне кн т М ит) еййо» ї. х ; ОМ гWith ovotyuytootkoy kakaya I: and In zhh From shchi ry I oko h I acne kn t M it) eyyo» i. x; OM g
ДЕз ов | Ка плл лі по. ЧІ Ї і й ща І і ї-А--« о ри : 14 Ж яхДез ов | Ka pll li po. CHI Y i y shcha I i yi-A--« o ry : 14 Ж ях
Ффріг4А - А їз. Га то а в й рFfrig4A - A iz. Ha that a in and r
Е ПРАE PRA
ЯI
) р 1 7 ! й лий Фу 1 ра вжи ї -к 1 і т М фресюжтуєрстяуєтухртутєттутерєттттутттуєттуєтт» фе пи яю) r 1 7 ! y liy Fu 1 ra uzhi i -k 1 i t M fresyujtuyerstyauetuhrtutyetttuteryettttutttuyetttuyett" fe pi yayu
Й Й -А Е т « ееY Y -A E t « ee
Фіг. 5Fig. 5
Claims (7)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001053689A UA44575C2 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Device for determining properties of magnetic materials |
| RU2001119418/09A RU2192019C1 (en) | 2001-05-31 | 2001-07-16 | Device for determining properties of magnetic materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UA2001053689A UA44575C2 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Device for determining properties of magnetic materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA44575A UA44575A (en) | 2002-02-15 |
| UA44575C2 true UA44575C2 (en) | 2004-04-15 |
Family
ID=34391139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UA2001053689A UA44575C2 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Device for determining properties of magnetic materials |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2192019C1 (en) |
| UA (1) | UA44575C2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2418288C1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" | Method of determining magnetic properties of materials |
| RU2507527C1 (en) * | 2012-07-20 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова" | Device to research magnetic properties of magnetics |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2550628B1 (en) * | 1983-08-08 | 1986-04-11 | Centre Nat Rech Scient | METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE INITIAL PERMEABILITY OF FERRIMAGNETIC MATERIALS IN A BROAD FREQUENCY BAND |
| RU2076332C1 (en) * | 1990-12-17 | 1997-03-27 | Владимир Викторович Мудрицкий | Magnetic system of permeameter |
-
2001
- 2001-05-31 UA UA2001053689A patent/UA44575C2/en unknown
- 2001-07-16 RU RU2001119418/09A patent/RU2192019C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2192019C1 (en) | 2002-10-27 |
| UA44575A (en) | 2002-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Clubb et al. | Quartz tuning fork viscometers for helium liquids | |
| Kellogg et al. | Experimental investigation of Terfenol-D's elastic modulus | |
| CN104165819B (en) | A kind of online magnetic particle monitoring systems in real time | |
| Ahonen et al. | Phase Diagram of Liquid He 3 between 0.7 and 2.5 mK | |
| Schmoranzer et al. | Dynamical similarity and instabilities in high-Stokes-number oscillatory flows of superfluid helium | |
| UA44575C2 (en) | Device for determining properties of magnetic materials | |
| Kofstad et al. | Apparatus for continuous recording of internal friction | |
| Caetano et al. | Viscosity of di-isodecylphthalate: A potential standard of moderate viscosity | |
| JPH02501592A (en) | magnetometer | |
| Quimby | Some New Experimental Methods in Ferromagnetism | |
| Oxley | Magnetism and atomic structure.—II. The constitution of the hydrogen-palladium system and other similar systems | |
| KR0158560B1 (en) | Component analyzer of feo composition using magnetic property | |
| Boley et al. | Capacitance bridge measurements of magnetostriction | |
| Robens et al. | Surface area, density and porosity measurements using the magnetic suspension balance | |
| Perez et al. | Helium-3 purification system and acoustic cavity for concentration determination | |
| Bates et al. | The magnetic properties of manganese heated in nitrogen | |
| Wilson | The measurement of magnetic susceptibilities of low order | |
| Prabhu et al. | MEMS-based Magnetoelastic Sensor for the Detection of Creatinine Molecules-A Conceptual Evaluation | |
| KR100217840B1 (en) | Iron Oxide Component Analysis Apparatus and Its Method Using Magnetic Properties | |
| Trappeniers et al. | Effect of pressure on the shear modulus of polycrystalline aluminium, copper and silver | |
| Ide | Measurements on magnetostriction vibrators | |
| CN1514240A (en) | A test method and special device for the change of electromagnetic properties of materials | |
| KR100217839B1 (en) | Analysis of Iron Oxide Components in Iron Ore Using Magnetic Properties and Analysis Methods Using the Same | |
| Lonzarich et al. | Temperature dependence of the Fermi surface of gold | |
| Asti et al. | Vibrating wire magnetic susceptometer |