Устройство для контроля ферромагнитных колец

Изобретение относится к технике магнитных измерений и может быть использовано для контроля неоднородности свойств ферромагнитных изделий кольцевой формы.Цель изобретения - повышение точности контроля за счет исключения погрешности, обусловленнойнепропорциональностью компенсационного тока 1 О и средней напряженности магнитного поля в контролируемой области кольца.На фиг.1 представлена структурная схема устройства для контроля ферромагнитных колец, на фиг.2 - его эк вивалентная схема.Устройство содержит потенциал- метр 1 с индикаторной обмоткой 2, подключенной через цепь отрицательной обратной связи в виде последователь но соединенных фаэовращателя 3 и усилителя ч компенсационного тока к компенсационной обмотке 5. Последовательно с обмоткой 5 соединены коррек-,1 тирующая обмотка 6 и образцовый ре эистор 7, подключенный к первому вхо-ду блока 8 вычитания, выход которогосоединен с входом регистратора 9.Выход источника 10 намагничивающего тока через намагничивающую обмотку 30 11 подключен к второму входу блока 8 и образцовому резистору 12. Обмотки 5, 6 и 11 охватывают контролируемое кольцо 13.На фиг.2 приняты следующие обозначения: 2 - магнитное сопротивление35участка 1 6 контролируемого ферромагнитного кольца 13 вне потенциал 1метра 1; 2- магнитное сопротивление участка контролируемого кольца 13 под потенциалметром 1; 2 - магнит"40 ное сопротивление сердечника потенциалметра 1 и воздушных зазоров между ним и кольцом 13; 1 0- м.дс. намагничивающей обмотки 11; 1 И;, - м.д.с, компенсационной обмотки 5, Ф - магнитный поток в кольце 13 вне потенциалметра 1; Ф - магнитный поток в сердечнике потенциалметра 1.Устройство работает следующим образом.Источник 10 и обмотка 11 создают в кольце 13 переменный магнитный поток Фо. При наличии неоднородностей магнитных свойств на отдельных участках кольца создается различная напряженность поля. На входы блока 8 поступают напряжения с резисторов 12 и 7, пропорциональные соответственно средней напряженности поля в кольце 13 и напряженности на контролируемом участке между полюсами потенциал- метра 1.Для анализа цепи используют метод наложения, приняв допущение о постоянстве магнитных проницаемостей кольца 13 и сердечника потенциалметра 1.В этом случае Ф, = Ф+ Ф, где Ф - составляющая ф, обусловленная действием только м.д.с, 1 Ю; Фф составляющая Ф обусловленная действием тлько м.д.с1 кЧ.Составляющие Ф, и Ф," определяют следующим образом1 н 1 нОс 6 2 + (2 Рга )(гм гм)1к 1 кЧк яП - ч ---- -(2 Н 2 ),аь 2 + (2" Уг ) м мр)При полной компенсации магнитногопотока в сердечнике потенциалметра 1выполняется равенство Ф+ Ф= О.Таким образом1 нИ н(2 м Ч 2 м ) 1 М (2 м И 2 м )гф (гмгм) гм (гмгм)откуда(2 ь П м И 2 Р+ (2 мгм) (1)к й н 2 + (2 Г 2") (гф Нгм,)м При отсутствии потенциалметра 1 и компенсационной обмотки 5 напряженость в контролируемом участке кольца 13 определяется как1 нИн/,й 6 е 6 ц 6+ 72 еелл б М) цбСледовательно, как показывает анализ (1) и (2), предположение о пропорциональности значения компенсирующего тока 1 к напряженности Н 6 неверно. Это обстоятельство и приводит к низкой точности измерений с помощью известного устройства. Для обеспечения пропорциональности между током 1 и напряженностью Н . необходимое 6воздействие корректирующей м.д.с., значение которой зависит от магнитных свойств кольца 13 и сердечника потенциалметра 1. В частности необходимо уменьшить магнитный поток. в кольце 13 на значение, равное значению составляющей компенсирующего потока фк, замыкающейся через контро 5 15539лируемое кольцо 13. из эквивалентнойсхемы по фиг,2 следует, чтое 1 кУк(2 м Ц Емо)фк =, П 46 Емо т ф"ф 2 + (2" 11 Ем)225 Для компенсации этой составляющей на контролируемом кольце 13 размещена корректирующая обмотка 6. Магнитный поток Ф р, создаваемый этой об 32моткой в кольце 13, можно определить. следующим образом1 корЪ 1 кокор 2,+ (Е И Е",)где, И , ток и число витковобмотки 6.Таким образом, для компенсациисоставляющей Фк необходима м,д.с.корректирующей обмотки 6.р 1 к(Ем И Емо) СЕмо + (2 м ИЕ мм )СЕ" + (Е" И Е )325этой м.д,с, при пос- всего кольца значения этого параметтречном соединении ра, т,е. о неоднородности кольца; еобходимо, чтобы отно- Таким образом, напряжение на выхоих обмоток отвечалоде блока 8 вычитания, равное разностипадений напряжения на образцовых резисторахи 12, позволяет оценитьц Ем,)12 м-- -,(3) неоднородность магнитных свойств ферого кольца 13 выполромагнитных колец и можетбыть ис- (3) не представляетпользовано для контроля этого паракак соп оти ен 25метра,45 Для обеспеченияледовательно-всобмоток 5 и 6 ншение витков этравенствунЧко (г И 2Дк ГЕ+ (2Для однородннекие равенстватрудностей, так р вл ие любого участка такого кольца пропорционально его длине. Пусть, например, длина средней магнитной линии контролируемого участка кольца 13, находящегося под потенциалметром 1, равна 0,1 длины средней магнитной линии всего кольца.Для однородного кольца 13 с общим магнитным сопротивлением справедливо Ему= 0 ь 9 Ем; Ем = 0,1 ЕмфПусть, кроме того, магнитное сопротивление сердечника потенциалметра 1 равно 2 = О, 1 2. В соответствии с (3) отношение И, /Ив этом случае равно 0,5. Наложение сердечника потенциалметра 1 на однородное кольцо 13 при наличии компенсирующей 5 и корректирующей 6 обмоток с указанным соотношением витков не приводит к искажению магнитного поля в контролируемой области. В результатепадения напряжения на образцовом резисторе 7, пропорциональное напряженности магнитного поля в контролируемой области, равно (при соответствующем подборе сопротивлений образцовых резисторов) падению напряжения на образцовом резисторе 12, которое пропорционально среднему значению напряженности в кольце. Наличие разности падений напряжения на образцовых резисторах 7 и 12 свидетельствует об отличии магнитной проницаемости контролируемой области от среднего для Наличие корректирующей обмотки 6в цепи обратной связи потенциалметра 1 позволяет исключить влияние измерительного преобразователя на объ ект контроля, повышая достоверностьдопускового контроля с шириной поля допуска +1,5 Е,в среднем в 2-2,5 раза для колец из феррита и на 75-80 Х для колец из электротехнических сталей.Переналадка устройства при переходе на другой типоразмер колец или дру" гую марку материала сводится к изменению соотношений числа витков компенсирующей 5 и корректирующей 6 об моток и сопротивлений образцовых резисторов 7 и 12, один из которых можно выполнить регулируемым. Настройку устройства производят с одно.родным эталонным кольцом. Формула изобретения Устройство для контроля ферромагнитных колец, содержащее потенциал- метр с индикаторной обмоткой, источник намагничивающего тока, первый выход которого соединен с первым вы" водом намагничивающей обмотки, второй вывод которой соединен с первым выводом первого образцового резистора, второй вывод которого соединен с вторым выходом источника намагничивающего тока, а также компенсацион- ную обмотку, расположенную между поорректор Э.Лонча Тираж 563комитета по изобретениям и Москва, Ж, Раушская набз 455 исно КНТ СССР открьгг у де 4осударственного 113035, оизводственно -издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 лЬсами потенциалметра, и второй образцовый резистор, первый вывод которого соединен с первым входом блока вычитания, выход которого соединен с входом регистратора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последова" твльно соединенными фазовращателем и усилителем тока компенсации, а также 1 р кэрректирующей обмоткой, соединенной1 п следовательно-встречно с компенса-онной обмоткой и размещенной вне п люсов потенциалметра, при этом второй вывод корректирующей обмотки соединен с первым выводом второго образцового резистора, второй вывод которого соединен с вторым выходом и 6"точника намагничивающего тока, причемвыход усилителя компенсационного то".ка соединен с вторым выводом компенсационной обмотки, выводы индикаторной обмотки потенциалметра соединеныс входами фазовращателя, а первый вывод первого образцового резистора -с вторым входом блока вычитания.