Устройство для определения магнитных свойств ферромагнитных материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 949565(23) Приоритет О 01 й 33/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,41(0888) Опубликовано 07088 2,Бюллетень М 2 9 Дата опубликования описания 07,08,82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для определения характеристик ферромагнитных изделий.Известно устройство для контроля магнитных свойств ферромагнитных сердечников, содержащее магнитопровод с намагничивающей и измерительной обмотками и измеритель воздушного зазора, выполненного в виде конденсатора, образованного тонким слоем диэлектрика,.стороны которого покрыты металлической фольгой и примыкают к торцам магнитопровода датчика и исследуемого сердечника 11 .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройстводля определения магнитных свойств сердечника, в котором параллельно измерительной обмотке датчика включен конденсатор, емкость которого определена иэ равенства реактивных составляющих магнитного сопротивления, вносимых измерительной обмоткой и воздушным зазором 21,Однако ввиду существенной нелинейности характеристики магнитопровода датчика магнитных свойств невозможна полная композиция нелинейного индуктивного сопротивления вторичной обмотки, обусловленного магнитопроводом датчика и воздушным зазором, емкостью, имеющей линейную вольткулонную характеристику, В данном случае имеет место феррорезонанс токов, потому условие равенства реактивных составляющих компенсируемых сопротивлений выполняется только для первой гармоники намагничивающего тока, что вносит определенную погрешность при измерении магнитных параметров.Эта погрешность становится особенно существенной при глубоком насыщении исследуемого феррообразца. Кроме того дополнительная погрешность обусловлена гистереэисом в магнитопроводе датчика, влияние которого также не может быть скомпенсировано емкостью.Ввиду различного характера изменения реактивных .сопротивлений индуктивности и емкости частотный диапазон устройства ограничен набором нескольких фиксированных значений, 25 что связано с необходимостью прикаждом значении частоты изменять величину компенсирующей емкости.Цель изобретения - повышениности и расширение частотного 30 зона определения магнитных сво е точ- диапайств. Н, Е. Кондратьева, В. К.Новиков и В.Т.Кондратьевэта цель достигается тем, что вустройство для определения магнитных свойств ферромагнитных материалов, содержащее датчик, состоящийиэ магнитопровода с намагничивающей и измерительными обмотками, введены усилитель, вход которого под"ключен параллельно намагничивающейобмотка, а также дополнительныймагнитопровод с обмоткой, включенной между входом и выходом усилителя, причем дополнительный магнитопровод идентичен магнитопроводудатчика.На чертеже представлена функциональная схема устройства15Устройство содержит магнитопровод датчика 1 с намагничивающей 2и измерительной 3 обмотками, исследуемый сердечник 4, усилитель 5,а также дополнительный магнитопровод 206 с обмоткой 7 и источник 8 напряжения.Устройство работает следующим образом.При намагничивании исследуемогоферросердечника часть магнитодвижущей силы Г = Хю, т.е. часть токапотребляемого от источника 8 напряжения 1), затрачивается на преодоление изменяющихся во времени магнитных сопротивлений магнитопроводадатчика 1 и воздушных зазоров между исследуемым сердечником 4 и полюсами магнитопровода датчика 1.Эта часть тока компенсируетсявходным током усилителя 5, формируемым с помощью дополнительногомагнитопровода 6 с обмоткой 7, включенной в цепь обратной связи усилителя 5, Поэтому при идентичностимагнитных свойств магнитопровода дат чика 1 и дополнительного магнитопровода б происходит полная компенсациямагнитных сопротивлений, а результирующий ток определяется только магнитными свойствами исследуемого сердечника 4,Нагрузка для генератора состоит из параллельно включенных индуктивного сопротивления намагничивающей обмотки 2 датчика и входного сопро" тивления усилителя 5, между входом и выходом которого включена обмотка 7 дополнительного магнитопровода. Поэтому в данном случае можно записать55Ь г-ггЕм // Еэгмц Езх где 2 ц - полное сопротивление намагничивающей обмотки 2,обусловленное прохождением магнитного потока помагнитной цепи, состоящейиэ магннтопровода датчика1, воздушных зазоров и исследуемого сердечника 4; 65 Ез - входное сопротивление усилителя 5 с обмоткой 7 дополнительного магнитопроводаб в цепи обратной связи.Если принять входное сопротивлениеусилителя 5 2 -хогг, выходное сопротивление Еы О, то согласно законуКирхгофа для рассматриваемой цепи можно составить следующее уравнение:11П = Хвх Емц+Пвыхгде Х- входной ток усилителя 5 собмоткой 7 дополнительного магнитопровода 6 вобратной связи;Е - полное сопротивление обмотки 7 дополнительногомагнитопровода б, обусловленное прохождением магнитного потока по магнитнойцепи, состоящей иэ дополнительного магнитопровода6 и воздушного зазора между его полюсами,Учитывая последнее соотношение,Ех можно определить какО Одзх ХЦ КЦ мц 1или при обеспечейии коэффициентаусиления К=22 зх Емц (2)Если воспользоваться известными соотношениямиаИ 2., +гм+г С +2 +г ЗмИЕровр +Ерм+гф Ер ЕргПри обеспечении равного количества витков намагничивающей 2 и дополнительной обмоток 7 выполнение дополнительного магнитопровода 6 с той же длиной средней магнитной линии и того же сечения, что у магнитопровода 1, а также при выполнении условия равенства воздушных зазоров в обоих магнитных системах949565 Составитель М.КлыковТехред Т. Маточка Корректо Редакто К п 743/35 Тира ВНИИПИ Государств по делам иэобр 113035, Москва, Ж717 ного комитета С ений и открытий5, Раушская наб а ПодпиСР д. 4/5 илиал ППП Патентфф, г, Ужгород, ул. Проектная последнее выражение окончательно записывается какФ Ц7ровриз которого видно, что состояние первичного преобразователя опреде ляется только магнитными свойствами исследуемого сердечника 4.Таким образом, введение усилителя 5 и дополнительного магнитопровода б с обмоткой 7 позволяет полнос тью скомпенсировать как влияние воздушного зазора, так и нелинейность характеристики магнитопровода датчика 1, а также. влияния гистерезиса, а следовательно, повысить 15 точность определения магнитных параметров и характеристик. Кроме того, ввиду одинакового характера изменения индуктивных сопро тивлений намагничивающей обмотки 2 и обмотки 7 дополнительного магнитопровода б полная компенсация влияния воздушного зазора и наличия магнитопровода датчика 1 автоматически выполняется в широком диапазонечастот.формула изобретения. Устройство для определения магнитных свойств ферромагнитных материалов, содержащее датчик, состоящий иэ магнитопровода с намагничивающей и измерительной обмотками,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности и расширения частотного диапазона определения магнитных свойств, в неговведены усилитель, вход которогоподключен параллельно намагничивающей обмотке, а также дополнительный магнитопровод с обмоткой,включенной между входом и выходомусилителя, причем дополнительныймагнитопровод идентичен магнитопрово.ду датчика.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРВ 317009, кл. 6 01 В 33/12, 1971.2. Авторское свидетельство СССР9 241543. кл. 6 01 В 33/12, 1969.