Устройство для контроля свойств магнитных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 7385 3/12 1)5 0 ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОСУДАРСТВЕННЫИ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ АВ(56) Авторское свидетельство СССРЛЬ 1420563, кл. 6 01 В 33/12, 1988.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯСВОЙСТВ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Сущность изобретения: устройство содержит генератор 1 переменного напряжения, первый магнитопровод 2 с намагничивающей обмоткой 3, внутри которого расположен второй магнитопровод 4 с измерительной обмоткой 5, токосъемный резистор 8, усилители-выпрямители 9 и 10, масштабирующий 11 и вычитающий 12 блоки, индикатор 13 нуля, аналоговый умножитель 14 и регистратор 15. Между полюсами магнитопроводов 2 и 4 и контролируемым участком 7 изделия, размещена пластина 6 из немагнитного материала. Устройство позволяет контролировать магнитные свойства изделий как в виде пластин, так и в виде любых крупногабаритных изделий. 3 ил.Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для контроля магнитных свойств на локальных участках изделий из магнитомягких прецизионных сплавов с высокой магнитной проницаемостью.Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение области применения устройства,На фиг. 1 представлена блок схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - схема замещения магнитной цепи; на фиг. 3 - фрагмент участка магнитной цепи, поясняющие работу устройства.Устройство содержит генератор 1 переменного напряжения, первый магнитопровод 2 с намагничивающей обмоткой 3 и второй магнитопровод 4 с измерительной обмоткой 5, контактирующие торцами через пластину 6 из немагнитного материала с участком 7 контролируемого изделия, токо- съемный резистор 8, первый 9 и второй 10 усилители-выпрямители, масштабирующий блок 11, вычитающий блок 12, индикатор 13 нуля, аналоговый умножитель 14 и регистратор 15, при этом к выходам генератора 1 переменного напряжения подключены последовательно соединенные намагничивающая обмотка 3 и токосъемный резистор 8, выход которого через второй усилитель-выпрямитель 10 подключен к первому входу аналогового умножителя 14 и через масштабирующий блок 11 - к первому входу вычитающего блока 12, к второму входу которого через первый усилитель-выпрямитель 9 подключена измерительная обмотка 5, а выход вычитающего блока 12 подключен к индикатору 13 нуля и второму входу аналогового умножителя 14, выход которого соединен с регистратором 15,Устройство работает следующим образом.Переменный ток с амплитудойс выхода генератора 1 переменного напряжения, протекая по намагничивающей обмотке 3 с числом винтов В/создает магнитодвижущую силу (МДС) с амплитудой Е =Ю.в магнитной цепи (фг г,2), образованной первым магнитопроводом 2 с магнитным сопротивлением Вм 1, зазорами между магнитопроводом 2 и изделием 7 с магнитными сопротивлениями Вз 1 и участком аЬ изделия, длина которого равна расстоянию О между центрами полюсов магнитопровода 2, вторым магнитопроводом 4 с магнитным сопротивлением В 2, подключенным к участку сб изделия с длиной б, равной расстоянию между центрами полюсов второго магнитопровода 4, через магнитные сопротивления Взг зазоров.50 55 Магнитодвижущая сила Ед, приложенная к участку сб изделия 7 с учетом условий (1), связана с потоком Фр, отвегвляющимся во второй магнитопровод с контролируемого изделия, соотношениемЕсб = Ф 2 2 В 32 ф 2 = Есб/2 В 32 (3) Второй усилитель-выпрямитель 10 формирует постоянный уровень напряжения О, для которого справедливоО = КЕ = К(Ф 2 Г(з), (4) где К 1 - известный коэффициент пропорциональности. При этом за счет того, что индуктивноесопротивление намагничивающей обмотки 3 выбирается много большим активного сопротивления В токосъемного резистора 8, 5 напряжение с выхода генератора 1 падаетполностью на намагничивающей обмотке 3 и его амплитуда однозначно задает величину амплитуды с 11 магнитного потока в первом магнитопроводе 2 и равного ему потока 10 через изделие.Толщина пластины 6 выбирается такой,чтобы магнитное сопротивление создаваемых ею зазоров Вз 1 было много большим магнитного сопротивления первого 2 и вто рого 4 магнитопроводов и участков аЬ и сбконтролируемого изделия 7. Дополнительные зазоры, являющиеся предметом отстройки, и обусловленные наличием покрытия, усилием прижатия, неровностью 20 поверхности, как. правило, не превышают(5-10) мкм и при суммировании с толщиной пластины 6 не нарушают условий, которые можно записать в видеВЗ 1 Вм: ВЗВаЬ; ВЗг Вмг;25 В 32 Всд (1)где Вь и Всд - магнитные сопротивления соответствующих участков изделия 7,С учетом условий (1) справедливо соотношение30 Е = Ф 1 2 Вз 1 (2)Для уменьшения влияния потока расстояния Фр на выполнение соотношения (2) магнитное сопротивление потоку рассеяния обеспечивается много большим магнитного 35 сопротивления Вз, При близких сеченияхобъема, в котором замыкается поток рассеяния, и объема, через который проходит поток Ф 1 в зазоре, обеспечение этого условия можно свести к обеспечению ус ловияд гдеи д соответственнорасстояние между первым 2 и вторым 4 магнитопроводами и толщина пластины 6 (фиг,З). Так, для обеспечения достаточного для измерений условий100 д при д 45 =0,1 мм требуется выбирать) 10 мм, чтовполне приемлемо.Оз= К 2 Кз Е= К 2 Фр, (6) а на выходе вычитающего блока 12 будет уровень 04, для которого в соответствии с выражениями (5) и (6) справедливо соотношение04= К 2 Ф 2 (7) Аналоговый умножитель 14 перемножает уровни 04 и 01, поступающие на его входы, и на выходе его реализуется уровень 50 55 Первый усилитель-выпрямитель 9 формирует постоянный уровень напряжения 02, для которого справедливо02 = К 2(Ф 2+ Фр), (5) где К 2 - известный коэффициент пропорциональности;51Фр - часть потока рассеяния Фр, замыкающегося через магнитопровод 4, которая охватывается измерительной обмоткой 5;Ф 2 - поток, ответвляющийся с контролируемого иэделия 7 в магнитопровод 4.Поток Ф 2 в силу условий (1) много меньше потока Ф 1, что, во-первых, позволяет считать поток через участок со изделия равным Ф 1 и, во-вторых, не позволяет пренебречь в соотношении (5) слагаемым фр 1, несмотря на то, что поток рассеяния обеспечивается малым по сравнению с Ф 1,Значительное уменьшение величины потока Фр достигается за счет расположе О1ния измерительной обмотки 5 вблизи полюса магнитопровода 4 (фиг.3). В результате большая. часть потока Фр, замыкающегося через магнитопровод 4, не проходит через измерительную обмотку 5, Конечное значе ние потока Фр (ненулевое) окончательно1компенсируется (исключается из суммы Ф 2 + Фр) в процессе измерений за счет1формирования сигнала на выходе масшта бирующего блока 11, пропорционального Фр. и последующего вычитания его из указанной суммы, Составляющая Фр потока рассеяния пропорциональна МДС с Е и об ратно пропорциональна сопротивлению рассеяния, которое является постоянной величиной при заданных размерах магнитопроводов 2 и 4. Таким образом, справедливо выражение Фр = К, Е, где Кз - 40 коэффициент пропорциональности, постоянный для заданных размеров магнитной цепи. Коэффициент передачи Км масштабирующего блока 11 устанавливается равным КзК 2/К 1 в процессе регулировки устройст ва после его изготовления, в результате чего на выходе масштабирующего блока 11 формируется уровень напряжения Оз, для которого справедливо 05= К 2Ф 2 К 1 Е или в соответствии ссоотношениями (3) и (4)05 = К 2К 1Ф 1В 31Есд/В 32 (8)С учетом того, что длйны зазоров, создаваемых пластиной 6 и дополнительных,обусловленных качеством контакта, одинаковы, для контактов между первым магнитопроводом 2 и изделием 7 и для контактовмежду вторым магнитопроводом 4 и изделием 7 отношение Вз 1/Вз 2 обратно пропорционально площадям сеченияммагнитопроводов 2 и 4, т.е, является известной величиной.Таким образом05= К 4Ф 1Есд: К 4= В К 2 К 1 (9)В 31где К 4 - известный постоянный для данноймагнитной системы коэффициент,а регистратор 15 фиксирует величину Есдпадения МДС на участке сб изделия 7 призаданном магнитном потоке Ф 1 в изделии(поток задается величиной переменного напряжения на намагничивающей обмотке).Величина падения МДС однозначно связана с магнитным полем, а поток Ф 1 - с индукцией в изделии.При этом обеспечивается отстройка откачества контакта, от наличия покрытия наизделии по крайней мере в диапазоне дополнительных зазоров (0-10 мкм), создаваемых последними.Физическая суть работы устройства вЕсбтом, что поток Ф 2 = 2 через второй2 В 32магнитопровод 4 пропорционален падениюМДС Ес 1 на участке изделия и обратно пропорционален магнитному сопротивлениюВз 2 (суммарной толщине зазора), а МДС Есдпропорциональна магнитному сопротивлению Вз 1(суммарной толщине зазора) и произведение этих величин (Ф 2 и Е) уже независит от суммарной толщины зазора, чтопозволяет отстроиться от последней. Формула изобретения Устройство для контроля свойств магнитных материалов, содержащее первый и второй 0-образные магнитопроводы, на одном из которых размещена намагничивающая обмотка, одним выводом соединенная с выходом генератора переменного напряжения, другим - с токосъемным резистором, измерительную обмотку, подключенную по входу усилителя-выпрямителя, регистратор и вычитающий блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, в него введены второй усилитель-выпрямитель, масштабирующий1737385 ставитель О, Раевскхред М.Моргентал Корректор Т. Малец едактор М. Келем аказ 1889 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 блок, нуль-индикатор и аналоговый умножитель, при атом выход токосъемного резистора через второй усилитель-выпрямитель подключен к первому входу аналогового умножителя и к входу масштабирующего блока, выход которого соединен с первым входом вычитающего блока, второй вход которого подключен к выходу первого усилителя-выпрямителя, а выход соединен с нуль-индикатором и .вторым входом аналогового умножителя, выход которого подключен к регистратору, второй магнитопровод с размещенной на нем измерительной обмот кой расположен внутри первого магнитопровода, а между полюсами обоих магнитопроводов и контролируемым участком изделия размещена пластинаиз немагнитного материала.