Датчик магнитного поля

Оп ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 и 789928 Союз СоветскмнСоцмалмстмческмнРеслублмк(5)М. Кл. а 01 й 33 ГОг Гасударственный квинтет СССРОпубликовано 23.12.80 Бюллетень М 47 ав девам нэебретвннй н вткритнй(53) УДК 621.317. .44(088.8) Дата опубликования описания 30.12.80(72) Авторы изобретения В. В. Воробьев, А. ф. Горбунцов и Э. В. Колесников Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени(54) ДАТЧИК МАГНИТНСГО ПОЛЯ ля 1. 15 Изобретение относится к магнитным измерениям, а точнее к устройствам для локального измерения напряжонности магнитного поля на поверхности ферромагнн 1 ных образцов.Известны устройства для локального измерения напряженности магнитного поля на поверхности ферромагнитных образцов, в основе работы которых лежит принцип электромагнитной индукции, например10 магнитный потенциапометр, катушка поНедостатком этих измерителей является низкая чувствительность, что не позволяет использовать их для измерения магнитных напряжений на поверхности высококачественных электротехнических сталей (Э 3414, И 6 и др.), а также практически неконтролируемая ошибка, связанная в неравномерностью намотки измерительных витков. В частности, недостатком при измерении катушкой поля является ее конечная 1 тслщнка, Что ПО 2зволяет измерять напряженность магнитного поля только на некотором расстоянии от поверхности образца. Следует также отметить ошибку, появляющуюся в результате неперпендикулярного расположения плоскости измерительных витков катушки поля к поверхности образца, что делает. иногда невозможным применение плоской тонкой катушки поля при измерении в поперечных полях.Известно также устройство для измерения магнитных полей, содержащее ферромагнитное ярмо, на которое нанесены две обмотки. компенсационная и измерительная 12.В устройстве для измерения магнитного напряжения компенсация магнитного потока в ферромагнитном ярме производится синусондальным током. Поэтому такой метод позволяет измерить только основную гармонику напряженности, что делает невозможным его применение для измерения мощности потерь при несинусоидальных индукциях, для наблю2 Ъ Ц =М 1 Ц 1+42 Ч 2+ О Так как начальная магнитная проницаемость ферромагнитного материала ярма З,ОМ 4, то всегда можно обеспечить 20такой режим работы датчика (путем увеличения зазора), при котором /рО.Тогда Ц ф+ ф 2 ф 2 1 ) р)ф 2)11 фа)ф(М М)СР" У) (2)=( 1+42) ф=2 М или 3 7899 дения временных форм магнитного напряжения,.Цель изобретения - повышение точности измерений.Указанная цель достигается тем, что5 в датчик магнитного поля, содержаший ферромагнитное ярмо, расположенное с одной стороны поверхности образца, и измерительную обмотку, введена дополнительная измерительная обмотка, при этом каждая измерительная обмотка расположена параллельно поверхности образца в воздушном зазоре между соот. ветствуюшим полюсом ферромагнитного ярма и поверхностью образца, а число витков измерительных обмоток, площади этих витков и величины воздушных зазоров между полюсами ферромагнитного ярма и поверхностью образца находятся в соотношенииЬ 1 ь 2)1 1 2"2где д 4 и А 2- воздушные зазоры междуполюсами ферромагнитного ярма иповерхностью образца,"Фи %2- число витков измерительных обмоток51 и 52 - плошади витков измеритель ных обмоток.На фиг. 1 представлен датчик магнит- з 0 ного поля, общий вид, на фиг. 2 - неоднородное поле в воздушном зазоре, как суперпозиция двух полей.Измерительные обмотки 1 и 2 расположены в воздушных зазорах между З 5 полюсами ферромагнитного ярма 3 и поверхностью образца 4. Ферромагнитное ярмо 3 полностью покрывает всю занятую обмотками 1 и 2 плошадь. Плоскостьобмоток 1 и 2 параллельна плоскости 40поверхности образца 4. 28 4 Введем, напряжения а 2 а 2 о:йас, с,: йй,01 2 о,=чае, О= йй о Ъ ф" Тогда (1) запишем в видеИзмеряемое напряжение 0 выражаетсячерез потокосцепление Ф и К 2 обмоток1 и 2 При К 1" Ф 2 основной вклад вносит первое слагаемое. При точном выполнении равенства К 1 = Ф 2 получаем Более точное выполнение равенства 1(4 щ=)(2 достигается .калибровкой обмоток воднородном магнитном поле,.так как этоозначает равенство корректировкой положения датчика в симметричном магнитном поле, что означает равенство зазора4 , йй.Ц 1 С 2 Ъа 2 Я 2 Таким образом датчик магнитного поля позволяет измерить напряжениемежду точками листа, лежащими в центре обмоток где Н - напряженность поля- длина контура.На самом деле по законуполного тока для контура, показанного на фиг. 1, имеет Для измерения суммы ф +у достаточносоединить обмотки последовательно иоценивать суммарный электрический сигнал. Датчик может быть протарирован понапряжению специально намотанной наферромагнитное ярмо тарировочной обмоткой с известным числом витков (начертеже не показано), Для определениячисла К 4 пропустим ток по тарировочнойобмотке. В этом случае5 789928 6где ф 0- ампервитки намагничивающейярма и поверхностью образца, а число обмотки. витков измерительных обмоток, площадиЕсли 0 подобрано так что индукция этих витков и величины воздушных эазов измеряемом ферромагнитном образце ров между полюсами ферромагнитного и в ярме невелика, то слагаемыми О и 5 ярма и поверхностью образца находятся 0 можно пренебречь. Измерив Ч+,в соотношениинайдем ь" ъ 2Ж 5 ф 22. 10 формула изобретения и Составитель Ф, Тарнопольскаяедактор В. Данко ТехредТ.Маточка Корректор М. и 35/47 Тираж 3.019 В 11 ИИ 1 И Государственно по делам изобретении 113035, Москва, ЖЗаказ писно ко:.штота СССи открытийРаушская иаб.,4 филиал 111111 "1 атент", г. Ужгород, ул. 1 цоектная Датчик магнитного поля, содержащий ферромагнитное ярмо, расположенное с одной стороны поверхности образца, и измерительную обмотку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что с целью повышения точности измерений, в него введена дополнительная измерительная обмотка, при этом каждая измерительная обмотка расположена параллельно поверхности образца в воздушном зазоре между соответствующим полюсом ферромагнитного где д,1 и 4,2. - воздушные зазоры междуплюсами ферромагнитногоярма и поверхностью обраэФи Ф - число витков измерительныхобмоток,, и 5- площади витков измерительных обмоток.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кифер И, И. Испытания ферромагнитных материалов, М 1969, с, 91-97.2. Авторское свидетельство СССР