Устройство для контроля параметров ферромагнитных материалов

СООЗ СОВЕТСНИХЮ 4 амсмесиижРЕСОУБЛИН 9) 01) 01 % 33/1235/ ЕТЕНИЯ ТВУ Т Н.Буськфизики 88.8)онииО 01 1616 /00,39406973. С е удАРстВенный нОмитет сссДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Институт прикладнАН Белорусской ССР(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, соДержащее магнитопровод с намагничивающей обмоткой, индикатор изменениймагнитноо потока в магнитной цепии блок обработки и индикации данных,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения чувствительности,оно снабжено ферромагнитным элементом, установленным в магнитной цепис возможностью изменения зазора,а индикатор изменений магнитногопотока выполнен в виде преобразователя Баркгауэена, индуктивно связанного с ферромагнитным элементом.Изобретение относится к измерениюэлектрических и магнитных величини может быть использовано для контроля структуры и химического составаферромагнитных материалов, а такжедля измерения их динамической магнитной проницаемости и электропроводностн, преимущественно тогда, когдатребуется измерять относительное изменение этих параметров в процессеили в результате обработки контролируемых изделий.Известны устройства для испытанияферромагнитных материалов по изменению их магнитной проницаемости иэлектропроводности, состоящие из 15наклонных преобразователей и эталонного образца П .Необходимость применения эталонного образца является недостатком устройства. Необходимость обработки 20 двух сигналов .от эталонного и контролируемого образцов усложняет иувеличивает габариты устройства.Наиболее близким к изобретению является устройство, в котором конт ролируемый участок изделия является частью магнитной цепи, когда он находится вблиэй зазора магнитопровода. Изменение магнитной проницаемости контролируемого материала приводит к измененйю величины переменного магнитного потока в магнитной цепи, в частности, в магнитопроводе, вследствие чего изменяетсяэлектрический сигнал, индуцируемый магнитной цепью в измерительной катушке, установленной в зазоре магнитопровода. Устройство содержит два Ц -образных магнитных сердечни-, ка, соответствующие концы которйх закреплены по одной линии с зазорами, образуя разомкнутую магнитную цепь, в которой возбуждают переменный магнитный поток. В указанных двух зазорах находится катушка, причем магнитные потоки в обоих зазорах 45 скомпенсированы и результирующая ЭДС катушки равна нулю. Контролируемый образец, приближаемый к одному из зазоров, нарушает компенсацию магнитного потока, и в катушке возникает 50 напряжение, зависящее от магнитных и электрических свойств контролируемого материала. Устройство, кроме того, содержит индикатор изменений магнитного потока и блок обработки 55 и индикации данных 121. устройство работает следующимобразом.. С помощью намагничивающей обмотки4 возбуждают в магнитной цепи нереОднако устройство имеет ряд недостатков, снижающих его избирательную чувствительность к контролируемому параметру: наличие зазора в магнитонроводе и зазоре между магнитопроводом и изделием приводит к уменьшению .сигнала в катушке и уменьшению чувствительности устройства; прибли,жение контролируемого иэделия к маг нитной цепи изменяет форму сигнала, его фазу и амплитуду. Информация об этих изменениях заложена в полном Фурье-разложении действительной и минимальной частей сигнала. Таким образом, задача контроля становится многопараметровой с огромным числом параметров. Практически ограничиваются регистрацией эффективного значения сигнала, что ведет к снижению чувствительности устройства, которое имеет место также потому, что величина регистрируемого сигнала сильно зависит от зазора между ним и иэделием, Формы изделия и его габаритов.Целью изобретения является повышение чувствительности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее магнитопровод с намагничивающей обмоткой, индикатор изменений магнитного потока в магнитной цепи и блок обработки и индикации данных, введен ферромагнитный элемент установленный в магнитной цепи с возможностью изменений зазора, а индикатор изменений магнитного потока выполнен в виде преобразователя Баркгаузена, индуктинно связанного с ферромагнитным элементом.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства с ферромагнитным элементом в виде пластины и свя-, занного с ней преобразователя Баркгаузена накладного типа; на фиг.2; то же,с ферромагнитным элементом в виде стержня и связанного с ним преобразователя Баркгаузена проходного типа; на Фиг. 3 - экспериментальные зависимости интенсивности шума Баркгаузена в элементе магнитопровода из армко-железа от амплитуды переменного магнитного поля при различных частотах перемагничивания.Устройство (фиг.1 и 2) состоит из разомкнутого магнитопровода 1, который замыкается контролируемым изделием 2 и ферромагнитным элементом 3 магнитной цепи. В намагничивающую систему входит также намагничивающая обмотка 4, питаемая от источника 5 переменного тока. Ферромагнитный элемент 3 установлен в магнитной цепи с возможностью изменения зазора, С Ферромагнитньач элементом 3 индуктивно связан преобразователь б Баркгаузена, который может быть накладного фиг. И: или проходного Фиг,2) типов. Сигнал, возникающий в преобразователе б, обрабатывается и индицируется в блоке 7 обработки и индикации данных.1068850 2 менный.магнитный поток, в результате чего в ферромагнитном элементе 3 возникает шум Баркгаузена, который будет индуцировать в преобразователе 6 поток импульсов Баркгаузена, по параметрам которого судят о свойствах контролируемого иэделия.В процессе контроля магнитной цепи, образуемой магнитопроводом 1, ферромагнитным элементом 3 и контролируемым изделием 2, под действиемпеременного тока в намагничивающей обмотке 4 возникает переменный магнитный поток. При изменении проницаемости или электропроводимости .контролируемого изделия 2 изменяется 15 магнитное сопротивление магнитной цепи, а следовательно, и величина магнитного потока. Для ферромагнитного элемента 3 Ъто равносильно изменению амплитуды внутреннего поля 2 п перемагничивания. При настройке устройства путем изменения величины зазора Ь добиваются, чтобы шум Баркгаузена в Ферромагйитном элементе 3 для любых значений проницаемости 25 и электропроводности контролируемого иэделия 2 сохранялся в области линейной зависимости и .амплитуды поля перемагничивания. Эта область соответствует участкам кривых Фиг.З, лежащих между пороговым полем возникновения шума Баркгаузена (точки Срфз , , Ое ) и максимумами шума (точки 6, 6, ,%). Тогда при перемагничивании ферромагнитного З элемента 3 возникнут изменения интенсивности шума, пропорциональные изменению магнитного сопротивления контролируемого участка изделия.Как видно из Фиг. 3, чувствительность интенсивности шума Баркгаузе п на к изменению поля, а значит и маг" нитного сопротивления контролируемого изделия, очень велика в широком частотном интервале, который можно менять путем изменения материала ферромагнитного элемента 3. Так, армко-железо имеет максимальную чувствительность на частотах 50- 80 Гц, тогда как сплав Ге-и -2 Ч (перемендюр - на частотах 1400- 1600 Гц.Чтобы одновременно удовлетворить двум требованиям:перемагнитить контролируемое изделче 2 на заданном частном цикле (обычно близком,к предельной петле гистерезиса 1, а Ферро-магнитный элемент 3 - полем, не,превышающим точку Г, ферромагнитный элемент 3 устанавливают в магнитной цепи с возможностью. изменения зазора А Таким образом, настройка оптимальных режимов перемагничивания изделия 2 и элемента 3 осуществляется независимо путем изменения зазора иамплитуды поля перемагничивания.Высокая чувствительность устройства обусловлена специфической зависимостью параметров магнитного шума ферромагнитного элемента 3, в част. ности его интенсивности от амплитуды переменного магнитного поля или амплитуды переменного магнитного потока (Фиг,З), изменяющейся при изменении магнитной проницаемости и электропроводности контролируемого материала. Особенность этой зависимости состоит в том, что в диапазоне Выше порогового поля чувствительность интенсивности шума Баркгаузена к изменению амплитуды поля исключительно высока. Причем, на этом участке эта зависмость близка к линейной. Величина чувбтвительности зависит от частоты переменного поля, что дает дополнительную возможность управления чувствительностью. Такой же эффект можно получить, меняя материал Ферромагнитного элемента.1068850 200 юоою% иг.,У Составитель Л.УстиноваРедактор О.брковецкая Техред Х.тепер Корректор А,фере 4/ тная, 4 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. аэ 11457/.40 Тираж 7ВНИИПИ Государствен по делам изобретени 113035, Москва, Ж1 Подписиого комитета СССРи открцтййРаушская наб., д.