Способ измерения магнитных характеристик материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 1 30222 1) 4 С 01 К 33/ ИС ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 1 ОьМЪ.; - :-г ъ ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО ауч тро ващенк ные м мерениитандарттоди- высокоВНИИКИ,мост часто- ктричес- литерату ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ 53686/24-21(56) Черноусова Н.Н. Совреметоды и образцовые средства изэлектромагнитных параметровных образцов Ферритов и магиэлектриков. Сер. Образцовыеточные методы измерений - М.1978, с.16.Вудс Д. Двойной Т-образныйля измерения проводимости нгах 3-300 МГц. Сб. Точные элкие приборы.-М.: Иностраннаяра, 1957, с.55.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к областиэлектроизмерений и может быть использовано при измерении комплексной магнитной проницаемости материалов вэлектро- и радиотехнике. Целью изобретения является повышение точности измерений, Для достижения поставленнойцели образец материала поочередно помещают в электрическое поле конденсаторов поперечных плеч обеих Т-цепейи определяют приращения емкостей отсчетных конденсаторов. Затем образецпомещают в магнитное поле йндуктивности поперечного плеча второй Т-цепи и определяют прИращение емкостиотсчетных конденсаторов. Устройстводля реализации предложенного способасодержит резистор 1 и конденсатор 2продольного плеча первой Т-цепи, отсчетный конденсатор 3, конденсатор 4 подключения образца, катушку 5 индуктивности первой Т-цепи, устройство 6 подключения образца, сопротивление 7 активных потерь в конденсаторах, конденсаторы 8 и 10 продольного плеча второй Т-цепи, генератор 1Изобретение относится к областиэлектроиэмерений и может быть использовано при измерении комплексноймагнитной проницаемости материаловв электро- и радиотехнике,Цель изобретения - повышение точности измерений.На чертеже представлена схема уст"ройства, реализующего способ,Устройство содержит резистор 1со значением К продольного плеча пер. вой Т-цепи, конденсатор 2 продольногоплеча первой Т-цепи с величиной емкости С , соединенный одним концомс резистором 1, отсчетный конденсатор3 переменной емкости величиной Сконденсатор 4 подключения образца свеличиной емкости С , катушку 5 индуктивности первой Т-цепи величинойЬ , преобразователь 6 - устройствоподключения образца к катушке 5 индуктивности с величиной индуктивностиЬ и последовательно соединенное совкатушкой 5 индуктивности,сопротивление 7 активных потерь в конденсаторах3 и 4, преобразователе 6 и катушке 5индуктивности величиной р , Двухполюсники (конденсаторы 3 и 4, индуктивность 5, сопротивление 7 активных дотерь) соединены между собой параллельно, при этом один конец их соединения подключен к месту соединениярезистора 1 и конденсатора 2, а второй - на корпус, т,е. заземлен. Кроме того, устройство содержит конденсатор 8 продольного плеча второй Тцепи величиной С соединенный однимконцом с конденсатором 2 и с потенциальным выводом генератора 9, конденсатор 10 величиной С .продольногоплеча второй Т-цепи, соединенный свторым концом резистора 1 и с потен 9, индикатор 11, отсчетный конденсатор 12 и катушку 14 индуктивностивторой Т-цепи, конденсатор 13 подключения образца, устройство 15 подключения образца к катушке 14 индуктивности, сопротивление 16 активных потерь в элементаМ 12, 13, 14 и 15 схемы, 1 ил. циальной клеммой индикатора 11 баланса-вольтметра (низкопотенциальные выводы генератора 9 и индикатора 11 заземлены), отсчетный конденсатор 12 переменной емкости величиной Ся второй Т-цепи, конденсатор 13 подключения образца с величиной емкости Сц ,катушку 14 индуктивности второй Т-цепи величиной Ьд, преобразователь 15 - 10 устройство подключения образца к катушке 14 индуктивности величиной Ь, последовательно соединенный с катушкой 14 индуктивности, сопротивление 16 активных потерь в двухполюсниках;15 конденсаторах 12 и 13, катушке 14индуктивности и преобразователе 15 величиной рч. Двухполюсники соедине-, ны между собой параллельно и образуют поперечное плечо второй Т-цепи, 20 причем один конец их соединения подключен к месту соединения конденсаторов 8 и 10, а второй заземлен.Устройство работает следующим образом.25В двойном Т-образном мосте при начальном балансе достигается минимальная проводимость на рабочей частоте й между генератором 9 и индикатором 11 посредством изменения величин элементов поперечных плеч обеих Т-цепей, т.е. конденсатора 3 и катушки 5 индуктивности; конденсатора 12 и катуш- ки 14 индуктивности, соответствующих уравнениям баланса моста:35 1С+ С+ С+ - - (Б+ К ) +С 1 СЯ,я а С 8 з в(2) 1302226 ных постоянных значений элементов иота с учетом реактивного сопротивления К резистора 1 продольного плеча на рабочей частоте с учетом реактивного сопротивления устройства его подключения:=а --- д Сд1+афАф При последующем внесении образца материала в электрическое поле конденсатора Се этого же образца он вы 40 зывает изменение его емкости С е и проводимости я, что приводит к разбалансу моста, а при достижении баланса моста изменением емкости отсчетных конденсаторов 3 и 12 на вели 4 чину ЬС е и ь С е соответственно баланс восстанавливается. Тогда значения С и я 1 О из уравнений (1) и (2) можно выразить: Схе Ь С еь+Вхъ ЬС еьСе5ьС .= - ЬСхе С С е В1 г 6) где А = С /, В = С, Сг/СэРешая уравнения (3)-(6) отельно А и В, получаем выражволяющие определить значения нос ия, позвязангде я - величина активной проводи 3мости резистора 1,С - реактивная проводимость ре О5зистора 1, которая всегдаимеет место и пренебрегаемаяв известном способе.При внесении образца материала в электрическое поле конденсатора Со происходит изменение его проводимости, так как диэлектрическая проницаемость Я и потери С 8 о образца вызывают изменение поля этого конденсатора, т.е, его емкости Схч и проводи р мости я , что приводит к разбалансу моста. Баланс моста восстанавливается изменением величины емкости отсчетных конденсаторов 3 и 12 на ьСд и ДС соответственно. Тогда значения 25 Схч и 8 хчиз уравнений (1) и (2) можно Выразить;Ь Сдс, -ьСдьА -4 Ь СВ,ЬСд -(ЬС-ЬСе,) 2 ЬС(7) В =И При последующем помещении образца ,1 атериала с магнитной проницаемостью р и потерями С 8 3 р в магнитное поле индуктивности Е преобразователя 15 происходит изменение активной и реактивной проводимости индуктив" ности моста 1. - 14 на величину соответственно яо и Ь . Это приводит к разбалансу моста, который восстанавливается изменением емкости отсчетных конденсаторов 3 и 12 соответственно на величину д С и ЬСЪ . Тогдаи Ьха по этим приращениям и из уравнений (1) и (2) и с учетом выражений (7) можно выразить: г ЬСдьВхц 4 В 1+гАг(8 Ьх,х = И (ь Сд - Ая х) . При последующем помещении этого же образца материала в магнитное поле индуктивности 1. преобразователя 6 происходит изменение активной и реактивной проводимости катушки 5 индуктивности моста ЕЕ на величину соответственно я и Ьхе. Это приводит к разбалансу моста, который восстанавливается изменением емкости отсчетных конденсаторов 3 и 12 соответ" ственно на величину ЬСе и ЬС . Тогда из равенств (1) и (2) и с уче,том выражений (7) и полученных значений приращения емкости конденсаторов можно определить Ь и яе:Ьхе = (ЬСь+ АКхе) (10) хе Вец С учетом трансФормирующ линий, применяемых в кач 5 и 14 индуктивностей, ( составляющие проводимост свойств стве катушек и Т,дбразц(8), (9) и (10), (11) определяютсячерез полученные приращения емкостиотсчетных конденсаторов в первом и Х а (1+ССй до др)оа Я ова ха 2+ Ъг г(15) Таким образом, произведя измерения образца материала в первом и втором плече моста, представляется возможным определение волновой проводимости катушек 5 и 14 индуктивности (Ь и Ь)на рабочей частоте с учетом переходных сопротивлений устройств их подключения к мосту и преобразователя к линии. Этим повышается на 10-20 Х точность измерения магнитных характеристик материалов, так как параметры линии определяются экспериментально в процессе измерения, т.е. в реальных условиях,2 вгде о = (3 - рабочая длина волны),Х , Хое - волновая проводимостьоалиний соответственнокатушек 14 и 5 индуктивности1 а и 1 Ь " длина этих линий.Приравнивая попарно (12), (14) и (13), (15) получаем два уравнения, пРи Решении котоРых относительно Хва 30 и Хое получаем выражения для их опрецеления через приращения. емкости отсчетньи конденсаторовяхт - Б, шй - В Гшпцш - прОо ош - пр(16)где ш - -ф- г (1+сйр р 1 ) и =Кг хг + Ьг /О а рха ха Способ измерения магнитных характеристик материалов с.помощью двойного Т-образного моста, заключающийся в том, что аттестуют мост, помещают образец материала в магнитное поле индуктивности поперечного плеча первой Т-цепи и определяют приращения емкостей отсчетных конденсаторов поперечный плеч обеих Т-цепей,.вычисляют магнитные характеристики материала, используя приращение емкости; о т л и " ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, поочередно помещают образец материала в электрическое поле конденсаторов поперечных плеч обеих Т-цепей, определяют приращения емкостей отсчетных конденсаторов, затем образец материала помещают в магнитное поле индуктив" ности поперечного плеча второй Т-цепи и определяют приращения емкости отсчетных конденсаторов. 40 фу- в - (1+ср Й)я +Ь го вхв хвФ Р = 7 г (1+сЙЯ 3 р 1 а); ЯЬха2- Ьхевха Ьха фхе Ьхр 45 "(1+сСЯр 1 в)Я фф сС о Га СсСЯйрйфПодставляя, полученные значения для Х: и Хоь соответственно в равенства (12)-(15), определяют значения составляющих проводимости образца, по которым из Формул рассчитывают магнитные характеристики материала Хрв Ьвв1Ьва или и = - ф гК+Ь 55(17) сВ = оф или 8 - Иж,6втором случаях помещения образца материала в магнитное поле нндуктивностей соответственно Формула изобретения