Устройство для измерения статических магнитных характеристик ферромагнитных цилиндрических образцов

СОЮЗ СОВЕТСКСОЦИАЛИСТИЧЕРЕСПУБЛИК 09) ( Х В 33/12 ИЙ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЩЧЦЩ 4 ВЪ"квл ЕТЕЛЬСТ АВ ГОРСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(72) Н.К.Трусов и В,Н.Кулагин (71) Институт прикладной физики АН Белорусской ССР,(56) 1, фИэмеритепьная техника", 1967, И 0 10, с, 53-57;2. Авторское свидетельство СССР % 800920, кл. С 01 В 33/14, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СГАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ Ш 4- ЛИНДРИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ, содержащее последовательно соединенные регулируемый генератор постоянного тока, намагничивакяпую катушку и эталонный резистор, механизм возвратно-поступательных колебаний, связанный с генератором управляющего напряжения и первым и вторым синхронными детекторами, измерительную катушку, два операционных усилителя, подключенных соответственно через два синхронных детектора к горизонтальной и вертикальной разверткам двух- координатного регистрирующего прибора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено дополнительной измерительной катушкой, закрепленной на штоке механизма возвратно-поступательных колебаний около торца намагничивающей катушки и подключенной к входу первого операционного усилителя, а измерительная катушка выполнена состоящей иэ двух секций, причем внешняя секция измерительной катушки цодкпючена к входу второго операционного усилителя, а внутренняя секция измерительной катушки подключена к входу первого и второго операционных усилителей.27658 2 5 Ю 15 20 1 10Изобретение относится к магнитнымизмерениям и может быть использованодля измерения статическим магнитныххарактеристик цилиндрических образцов,намагиичиваемых в разомкнутой магнитной цепи,Известно устройство дпя испытанияферромагнитных материапов при намагничивании в разомкнутой цепи, представляющее вибрационный магнитометр с колеблющимся образцом, поэвопяющее измерять намагниченность (магнитный момент) шарообразных ферромагнитны хобразцов, в котором напряженность намагничивания внешнего намагничивающего поля измеряется иэмеритепьным генератором 1 1,Однако на указанном устройстве возможно провоаить испытания топько шарообразных образцов иэ магнитожесткихматериа пов.Наибопее баюким к лредпагаемомупо своей техни,ческой сущности являетсяустройство дпя опреснения статическихмагнитных характеристик ферромагнитныхматериапов, содержащее послецовательносоединенные регулируемый источник постоянного тока, намагничивающую обмотку и атапонный резистор, механизм возвратно-поступательных колебаний, связанный с генератором управпяющего напряжения, три операционных усилитепя, двасинхронных детектора и измерительнуюобмотку. В устройстве дпя испытанийиспользуется сплошной цилинцрическийферромагнитный образец. В данном устройстве напряженность внутреннего намагничивающего поля сппошного ферромагнитного ципинара определяется как разностьнапряженностей внешнего и раэмагничивающего магнитных полей, Напряженностьразмагничивающего поля ферромагнитногообразца в устройстве измеряется вбпизинаружчой поверхности образца датчикомв виде двух коаксиальных катушек 2 ,Однако известному устройству свойственна недостаточная точность измерений, обусловленная тем, что напряженность размагничивающего попя на расстоянии 0,2-0,8 радиуса поперечного сечения испытуемого цилинпрического образца от его поверхности отличается отнапряженности размагничивающего полявнутри образца,Цель изобретения - повышение точности измерений,Поставленная цель цостигается тем,что устройство апя измерения статичеоких магнитных характеристик ферромаг нитных ципинцрических образцов, содержащее последоватепьно соединенные рбгулируемый генератор постоянного тока,намагничивающую катушку и эталонныйрезистор, механизм возвратно-поступатепьных колебаний; связанный с генераторомуцравпяющего напряжения и первым ивторым синхронными детекторами, иэмеритепьную катушку, ава операционных усипитепя, подкпюченных соответственно через цва синхронных детектора к. горизонтальной и вертикальной разверткам авухкоординатного регистрирующего прибора,снабжено дополнитепьной измерительнойкатушкой, закреппениой на штоке механизма возвратно-поступатепьных колебаний окопо торца намагничивающей катушки и подкнюченной к входу первогооперационного усипителя, а измерительнаякатушка выполнена состоящей из двух секций, причем внешняя секция измеритепьной катушки подкпючена к входувторого операционного усипитедя, а внутренняя секция иэмеритепьной катушки поар 5 ключена к входу первого и второго операционных усилитепей.На фиг. 1 представлена функционапьнаясхема устройства; на фиг. 2 - взаимноераспопожение изМерительных катушек, намагнкчивающей катушки и испытуемогополого ферромагнитного цилиндра;Устройство содержит регулируемыйгенератор 1 постоянного тока, намагничивающую обмотку 2, эталонный резиотор 3, механизм 4 возвратно-поступатепьных колебаний, дополнительную измерительную катушку 5, эакреппенную сиспытуемым ферромагнитным образцом 6на штоке механизма 4 возвратно-посту. пательных коцеба ний, измерительную катушку 7 с внешней обмоткой 7-1 и внут 4.ренней обмоткой 7-2, первый и второйоперационные усилители 8 и 9, первыйи второй синхронные детекторы 10 и 11, 45генератор 12 управляющего напряженияи двухкаординатный регистрирующий прибор 13; Намагничивающая обмотка 2 ирегулируемый генератор 1 включены поспедовательно и посредством эталонногорезистора 3 охвачены отрицательной об Оратной связью по току, К выходу генератора 12 управпяющего напряжения подсоединены вход механизма 4 возвратнопоступатепьных копебаний и управпяк-щие входы первого и второго синхронных 55 детекторов 10 и 11.Испытуемый ферромагнитный образецв виде попого цилиндра закреплен наштоке механизма 4 возвратно-поступа3 -1027тельных копебаний и распопожен сооснос измеритепьными и намагничивающейобмотками, Внешняя обмотка 7-1 иэмери;тельной катушки 7 через резистор подсоединена к входу операционного усилителя 9, а внутренняя обмотка 7-2 - к входам операционных усипитепей 8 и 9.Внешняя обмотка 7-1 охватывает испытуемый образец, а внутренняя 7-2 распопожена в его попой части. Допопнитвпьная иэмеритепьная катушка 5 подсоединена к входу операционного усилите=я8, Выходы операционных усипитепей8 и 9 соответственно через синхронныедетекторы 10 и 11 подключены к гориэонтапьной и вертикальной разверткам двухкоординатного регистрирующего прибора.Устройство работает следующим образом,Испытуемый стержневой образец 6,закрепленный на штоке механизма возвратно-поступательных колебаний, находится в однородном магнитном поле намагничивающей обмотки 2 и совершаетвозвратно-поступатеньные копебанияс небольшой амппитудой и частотойотноситепьно измеритецьной катушки7. Один конец измеритепьной катушки7 распопожен над центральным сечениемобразца 6, а второй - на расстояниигде магнитным потоком рассеяния посравнению с магнитным потоком черезцентральное сечение образца 6 можнопренебречь, Бпагодаря атому в нзмаритепьной катушке 7 индуктируется ЭДС,амппитуда которой прямо пропорциональнамагнитномупотоку через ее торцовоесечение, т.е. е:,с АУ в 5 эН (118 =ь Ми Вн (23 где ь.1 - ЭДС внешней обмотки 7-1 измерительной катушки 7;Е - ЭДС во внутренней обмоткеИ (27-2 иэмеритепьной катушки 7Ъ,5 киВ к- ппощадь поперечного сечениясоответственно образца, внешней и внутренней обмоток 7-1 и 7-2 658 4М 0 - магнитная постояннаяА и- амппитуда и частота вибрации;Э - намагниченность образца;Н. - напряженность размагничиваю 05щего попя,Амплитуда ЭДС е в допопнитепьной иэмерительной катушке 5 равна3 и, к к ец. где М - чиспо витков дополнитепьнойкатушки 5;Н - напряженность внешнего намагеничивающего поля;К - постоянный коэффициент, завися 5 щий от геометрии и чиспа витков намагничивающей обмотки 2;5 - ппощадь поперечного сечениядопопнитепьной катушки.На входе операционного усипитепя 8 осуществпяется вычитание амппитуды ЭДСв доцопнитепьной измеритепьной катушке5 и амппитуды ЭДС во внутренней обмотке 7-2 иэмеритепьной катушки 7так, что на его выходе будет присутстд 5 вовать переменное напряжение ) прямопропорционапьноеОцанапряженности внутреннего намагничивающего поля НЭто напряжение синхронно детектируется детектором 10 и поступает иа координату Х прибора 13. Навходе операционного усипитепя 9 происходит суммирование сигнапов амплитудыЭДС внешней обмотки 7-1 измеритепьной катушки 7 и амппитуды ЭДС во внутреннвй обмотке 7-2 иэмеритепьной катушки 7 е 1 и е так, что амплитудапвременного напряжения на выходе усипнтеля 9 пропорциональна только нимат40 ниченности центрапьного сечения исшатуемого ферромагнитного образца. Напряженив с выхода усипитепя 9 синхроннодетектируется детектором и поступает накоординату У прибора 13. При пипообраз 45 ном изменении напряженности внешнегонамагничивающего поля на двухкоординатном приборе 13 происходит записьпетли магнитного гистереэиса по намаг ниченности материапа испытуемого об 50 раз ца,оми и отк аушск лиап ППП "Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4 Тираж 710 ИПИ Государственного по делам иэобретени 035, Москва, Ж, Подписноеа СССРтийя наб., д, 4/5