Устройство для измерения магнитострикции в импульсных и переменных магнитных полях

иту Р,З.Левити сквин, Ю.Ф Попов Э. и ильных ПТЭ, измере"59,ую фиг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(53) 621.317.411 (088.8)б 6) Йономарев Ь.К., ЛевитИзмерение магнитострикцииимпульсных магнитных полях1966, У 3, с. 188-190.Чегерников В.И.Магнитньния. М.: МГУ, 1969, с. 157176-178.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИИ В ИМПУЛЬСНЫХ И ПЕРЕМЕННЫХМАГНИТНЫХ ПОЛЯХ(57) Изобретение относится к областитехники измерений магнитострикционных свойств антиферро- и ферромагнит: ных образцов. Устройство для измерения магнитострикции в импульсных ипеременных магнитных полях содержитисточник 11 импульсного магнитногополя, пьезоэлектрический датчик (ПЭД)1, выполненный накладным в виде ХТсреза монокристалла кварца, электрометрический каскад 8 в ниде пентода 13, двух конденсаторов, резистора,генератора тока и инвертирующего повторителя 12, осциллограф, дополнительный экран, размещенный соосно сэкранированным кабелем, соединяющимПЭД 1 с электрометрическим каскадом 8. Устройство имеет повышеннточность измерения,3 ил, 1429068Изобретение относится к техникеизмерений магнитострикционных свойстверро-, антиферро- и ферромагнитныхобразцов и может быть использованов научных исследованиях, а также дляконтроля магнитострикционных характеристик электротехнических сплавовв металлургической и электрорадиотех,нической промышленности. 1 ОЦель изобретения - повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей.На фиг. 1 изображено предложенноестройство, общий видф на фиг.2 - ва иант крепления образца к держателю;на фиг,З - электрическая схема устройства.На фиг.1-3 приняты следующие обо,значения: 1 - кварцевый датчик, 2 -сследуемый образец, 3 - гибкие пододящие провода, прйсоединенные кеталлизированным поверхностямварца, 4 - держатель образца, 5 -онкостенная трубка из нержавеющейемагнитной стали, на которой крется держатель образца, 6 - дополнигельный экран из стальной тонкостенной трубки малого диаметра, 7 - жест,кий коаксиальный кабель, соЕтояййй ,из тонкой вольфрамовой нити, 8 - элек. трометрический каскад, 9 - пружинные контакты, 10 - осциллограф, 11 - источник импульсного магнитного поля.Кварцевый датчик 1 приклеивается к поверхности требуемой грани образ ца 2 клеем БФс последующей выдержкой при 120 С не менее двух часов. Другой гранью образец 2 крепится к держателю 4. Плоскость держателя 4, к которой прикрепляется образец 2, 40 может быть ориентирована под любым углом к направлению поля, что дает возможность использовать образцы с естественной огранкой. При креплении образца 2 к держателю 4 гибкие . 45 подводящие провода 3 присоединяются к металлизированным поверхностям кварца 1 с помощью электропроводящей клеевой пасты. Дополнительный экран 6 используется для уменьшения суммар ной емкости системы, Четыре пружинных контакта 9 служат "датчиками положения" держателя внутри проточного ге-лиевого криостата при измерениях маг" нитострикции при низких температурах. 55Расчет разности потенциалов на обкладках тонкой пластинки кварца при-т ее растяжении на Е ыЪ, = 10 и толщине кварца Ь10- м показывает, что Ч = 40 мВ и не зависит от площади этой пластинки. Реализовать теоретическую чувствительность измерения напряжений до-.10 практически невозможно, так как мы всегда вынуждены измерять напряжение Ч не на изолированной кварцевой пластинке, а на подключенной к прибору проводящими проводами с паразитнои емкостью С, т.е, на параллельно включенных конденсаторах Си С:так как С в -1 пФ, С пФ.Реально измеряемый сигнал Ч зависит от С, а следовательно, и от площади приклейки кварца. Для повы" шения чувствительности, .т.е. для компенсации паразитных емкостей, использовался дополнительный экран, подключенный к второму выходу электрометрического каскада (ЭК) 8. Для сокращения длины экранированного кабеля ЭК 8 помещался в непосредственной близости от измерительной вставки 5, а для связи с осциллографом 10 на его выходе помещался инвертирующий повторитель 12 на микросхеме 140 УД 7 (фиг.З).ЭК 8 представляет собой катодныйповторитель, собранный на полуэлектрометрическом пентоде 13 (ЭМ) с большой крутизной характеристики, который позволяет при использовании в качестве катодного сопротивления 14 (В ) генератора тока на транзисторе КТ 315 получить коэффициент повторения К = 0,97, Так как Чв = Ч = К Ч, и Ч, = Ч, получаемвек - и" Гс Ри при К = 0,97 паразитная емкостьэффективно снижается в 30 раз.Запишем зависимость величины наблюдаемого сигнала от характеристикизмерительной системы и величин магнитострикционных деформаций в виде: Чвы К Э - при измерении продольной магнитострикции, Чвы=К (%с,+с 1 О+) - при измерении диагональ 2= К Б - площадь приклейф квНки кварца, К - коэффициент, завися142 90 ь 8 3.2 оставитель А.Синченко ехред А. Кравчук КорректорИ,Муск едактор В.Даик одписное каз 5121/43 аж 7 омитета СССРоткрытий ая наб., д. 4/ ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и13035, Москва., Ж, Раушс ул; Проектна роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг щий от пьезомодулей кварца и суммарной паразитной емкости всего датчика.Абсолютная чувствительность данной методики составила 5 10 на 1 см экрана осциллографа, что соответствует надежной регистрации изменений-о абсолютных размеров образца1 О м ( % 1 10) в импульсных магнитных полях до 200 кЭ и при 4,2"300 К. Погрешность при сравнении величин магнитострикции при одной приклейке кварца не превышала 5%. Формула изобретения Устройство для измерения магнитострикции в импульсных и переменных магнитных полях, содержащее источник импульсного магнитного поля, пьезоэлектрический датчик, соединенный экранированным кабелем с электрометрическим каскадом, выход которого сое-. динен с осциллографом, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных возможностей эа счет расширения температурного диапазонаУ Ю измерения, оно снабжено дополнительным экраном, размещенным соосно с экранированным кабелем, пьезоэлектри"ческий датчик выполнен накладным ввиде ХУ-среза монокристалла кварца,электрометрический каскад снабжендополнительными выходами и выполненв виде пентода, первого и второгоконденсаторов, резистора, генераторатока и инвертирующего повторителя,причем управляющая сетка пентода соединена с входом электрометрическогокаскада, анод пентода через резистор соединен экранирующей сеткойпентода и через конденсатор с общейшиной устройства, защитная сетка пентода соединена с катодом, соединенным через второй конденсатор с экранирующей сеткой пентода, катод пентода соединен с дополнительным выходом электрометрического каскада, свходом генератора тока и с входом инвертирующего повторителя, выход которого соединен с выходом электрометрического каскада, дополнительный выход которого соединен с дополнительным экраном.