Осциллографический феррометр

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 111) 512637 Дополнитель ид.ву екавт,с(51) М. Кл.01 К 33/12 Государственный комнт Совета Мнннстров ССС по делам нзобретеннй н открытнй) Авторы изобретен гилевский, В,П, Екимов и симо нститут физики им. Л.В. Киренского и Новосибирский государственный ордена "Знак Почета" завод точного машиностроения) Заявител 4) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ФЕРРОМЕ тике быстневых обр тельной катушки енсации изм с тотнь обретение относится магнитных измерений изделий из феррома решности индуктивн тчика-делител еидентичность стер рых гнала поля, костей ме связанныежду жилами нитных матери- магнитных погуто ител в в сильных переменнь нои обмотки Цель изо измерений и зона.тения - и сширение ышение астотног чности диапаых однородное намагничивающее тся намагничивающим устройстенным в виде понижающего трансс П-образной одновитковой втооткой, соединенной с однослойоидальным соленоидом с постом витков по образующей, в коы, воле с зд пол вом, вь формат ричной ным эл янным ра обм и шаго м размещены измерительная коаксиально тоководу ик поля ной обсационная катушки вторичной обмотки с многожильной жг тановлен дат вой делитель откой. Однаконы одноро рометр ля так характерая дляойстваядерной ть поля, недостаточ магничивающего уст аттестации абсолютным етодом вынуж енно прецессии, сеяния, суж льная индуктивн частотный диап сть расзон и ачит ю вносящая погрешности ком о олнительнь звестны осциллографические ерром Это достигается тем, что в предлагаемом осциллографическом феррометре эллипсоидальный соленоид выполнен с коэффициентом сжатия К = 0,6179 и относительным радиусом рабочего отверстия й =0,4423, а вторичная обмотка понижающего трансформатора выполнена в виде охватывающего трансформатор незамкнутого объемного витка кольцевой формы, соединенного последовательно с первичной обмоткой трансформаторного датчика поля, также выполненной в виде объемного витка, охватывающего сердечник датчика, по периметру которого центрально-симметрично расположены бинарные элементы делительной обмотки и компенсационная обмотка, причем бинарные элемен - ты своими отводами присоединены к пере12637 Я еУ ф 4 35хлючателю, расположенному на внешней стороне первичной обмотки датчика. На чертеже показана функциональная схе- ма предлагаемого осциллографического феррометра.В намагничивающем устройстве источник однородного магнитного поля выполнен в ви де однослойного эллипсоидального соленоида 1, намотанного трубчатым проводником с постоянным шагом витков по образующей и включенного во вторичную обмотку тороидального трансформатора 2, первичная обмотка 3 которого присоединена к источнику тока, Образующая эллипсоида вращения, проходящая через центры поперечных сечений обмотки, имеет Относительный радиус рабочего отверстия йь Ь =. 0,4423 и коэффициент сжатия К=0,6179,. Вто; 11-1 а. - , Об мотка выполнена в виде Объемного в. т 1,а, охватывающего трансфоомчтор, состоит из цилиндрического корпуса 4 с тр .:натой:,.О- дяной рубашкой 5 и верхней . 11 цн- " к:яшками 6 и 7 с кольцевыми пазам 1 8 х.л 1 хдения, соединен 1 ыми с водяной рубец:.О": штуцерами 9, Полый централь 1 цай стержень вторичной Оомотки 1 0 соединен на 1 сльпс - вой врезке с первичной Обмоткой 1 1 датчика 12 поля и тоководом 13 соено 11 да От крышек центральный стержень электри - чески изолирован кольцевыми втулка.:,и 14. Первичная Обмотка датчика поля соединена с нижней крышкой. Тоководы соленоида, соединяющие соленоид с централь, а 1 м стержнем и верхней крышкой, имеют каналы для охлаждающей жидкости, соединиОщ.,:с,1; Ослэдовательно с водяной рубашкой и:.1 азами в верхней и нижней крышках.Датчик поля - делитель представляет с.- бой трансформатор с первичной обмоткой в виде объемного витка, охватываютдего не- магнитный тородиальный серд 1 ечни;:. с целительной вторичной обмоткой, уст 1 овл н а го коаксиально центральному стержню так, что его первичная обмотка соединяется последовательно с объемным витком - вторичной обмоткой трансформатора. Делительная обмотка с коэффициентом деления 1:ть сэстс ит изъ бинарных элементов, выполненных в виде двух спирально свитых проводников, соединенных согласно- последовательно, Бинарные элементы располагаются центрально-симметрично по периметру сердечника и соединяются согласно- последовательно- -параллельно так, что средняя точка и конец каждого элемента соединены соответственно с началом и со средней точкой следующего элемента, а отводы присоединены к центрально-симметричному переключателю со скользящим контактом 15, например галет- ному, через отверстия 16 в первичной Обмотке датчика, расположенные над отводами, причем переключатель установлен непосредственно на первичной обмотке датчика. На сердечнике же датчика размещена компенсациОнная обмотка 17, экранируемая первичнойобмоткой от внешних полей, в том числе ОХполя рассеяния образца, Компенсационнаяобмотка включена параллельно с регулируюсцими сопротивлениями, скользящие контакты которых соединены встречно-послед Овательно с измерительной катушкой 18, ориентированной коаксиально намагничивающемуполю,Измерительная катушка присоединена квходу линейного предусилителя 19, выходкоторого с помощью двухпозиционного переключателя 20 подключается к входу электронного переключателя 21 или к одному извходов д:дферэн:ааьного усилителя 22, Кдругому в:;од, электронного коммутаторапосредством переключателя присоединяется3 аПОМИ На 1 ОСЧЕ Е ус рс ЙСТво, ВЬ 1 Х Од ЭЛЕКТР ОН.:Ого коь 1 мутатора псдк 1-.ючеи к входу интеггритора .5, . И 1 хс., которого сь:зан с калибгратсвс 1.1 2 4 каналаи входом фазокорректора 25. Выход фазокорректора присое -динан к вертика 1.ьному входу осциллографического Слака 26.Запс.минаю 1 цее устройство содержит двухдорожечный магнитный оарабан на воздушной смазке 27, ф:1 ксируемый в двух аксиальнъ 1 х псложеениях 1 и . посредствомпоступательно перемещающейся кулисы 28,связанной с гибким валом 29 барабана,Вал телескопической муфтой 30 соединен ссинхронным электродвигателем 31, на корпусе которого коаксиально валу установлена червячнач пара 32,В корпусе ":,агитного барабана 33 диаметрально противоположно установлены кольцевые воспроизводящие головки 34, причемрасстояние между поверхностью барабана играоочим зазором головок лежит в зоне линейного убывания остаточного потока записи.Одна из головок 34 присоединена черезфазосдвигающие устройства 35 и 36 к первым входам сумматора 37 и вычитающегоустройства 38, а другая - через регулятор39 уровня - к вторым входам сумматора ивычитающего устройства, На выходе вычитающего устройства включен нуль - индикатор 40, а выход сумматора с помощью переключателя 41 подключен к вертикальномувходу осциллографического блока или к переключателю, контакты которого присоединены к входу электронного переключателя идифференциального усилителя, Выход переключателя датчика - делителя поля присоединен к входу интегратора канала Н, включающего калибратор и фазокорректор, вд 1 хо 4которого присоединен к горизонтальномувходу осциллографического блока.Феррометр работает следующим образомАксиальная компонента магнитного поляна оси выражается в видеСО Чн = г,ПР (соар)05= 2 Л 6,гогде ) - плотность ампервитков по обраЬзующей;(р - азимутальный угол элементарного контура;Р - полиномы Лежандра;Ъ - радиус - вектор элементарного0контура.Разложением в ряд Маклорена со степеням и )( безразмерной функциибХХ в Хб = С(о)+6(0) + (О) - и решением на ЭЦВМ системы уравненийс" (х=о,к, в Ь)С,"(х =О, к, в/ )где К - коэффициент сжатия образующей; К ( Ь - относительный радиус рабочего отверстия ( , =), найдены значения К = 06179 и В, / - = 04423, при которых коэффициенты при Х и Х обра 2.шают в нуль с точностью до шестого десятичного знака (при значениях Р =0,617908 и В / Ь = 0,442305 эти коэффициенты обращаются в 0 с точностью до восьмого десятичного знака),Предлагаемый осциллографический феррометр обеспечивает однородность, лучшую чем у известных, и в области, достаточной для размещения ампулы устройства ЯМР Выполнение вторичной обмотки намагничивающего устройства в виде объемного витка, охватывающего понижающий трансформатор, приводит к резкому снижению индуктивности рассеяния и тем самым увеличению магнитного к.п.д, и частотного диапазона. Кроме того, существенно снижается погрешность, вносимая наводками от полей рассеяния в измерительной и компенсационной катушках намагниченности ,( , Экранирование первичной обмоткой трансформаторного датчика, выполненной в форме обьемного витка, делительной обмотки датчика в сочетании с симметрированием этой обмот ки путем расположения бинарных элементов центрально-симметрично по периметру сердечника и индуктивно- гальванической связи между ними, а также малые наводки в отводах, обеспечивают существенное расширение частотного диапазона.Запоминающее устройство в канале Э работает следующим образом.На двухдорожном магнитном барабане записывается сигнал д ( г ) нормального12637 5 10 5 Формула изобретения Осциллографический феррометр, содержащий намагничивающее устройство в виде понижающего трансформатора с одновитксвойвторичной обмоткой, соединенной с однослойным эллипсоидальным соленоидом с постоянным шагом витков по образующей, каналы намагниченности 3 и поля Н с измерительной и компенсационной катушками,запоминающим устройством сигнала с 3/д 1эталонного образца, трансформаторным датчиком поля с делительной вторичной обмоткой, фазокорректорами, интеграторами, калибраторами и осциллографический блок, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений и расшире -ния частотного диапазона, эллипсоидальныйсоленоид выполнен с коэффициентом сжатияК = 0,6179 и относительным радиусом рабочего отверстия Й, / 1- = 0,4423, а вторичная обмотка понижающего трансформатора выполнена в виде охватывающего трансформатор незамкнутого обьемного виткакольцевой формы, соединенного последовательно с первичной обмоткой трансформаторного датчика поля, также выполненной в виде объемного витка, охватывающего сердечник датчика, по периметру которого центрально-симметрично расположены бинарныеэлементы делительной обмотки и компенсационная обмотка, причем бинарные элементы своими отводами присоединены к переключателю, расположенному на внешней стороне первичной обмотки датчика,6образца и тактовый сигнал синусоидальной формы, Перед измерением симметрируются сигналы головок при воспроизведении тактового сигнала посредством регулятора уровня и нуль - индикатора, после чего барабан переводится в положение 1 считывания сигнала 3 ( ). Сумматор осуществляет сложение сигналов, головок, причем равные по величине и противоположные по знаку отклО- нения мгновенных значений сигналов голо - вок взаимно компенсируются, а суммарный сигнал, скорректированный по фазе поворотом двигателя барабана вокруг оси посредством червячной пары, поступает одновременно с сигналом измерительной катушки на электронный коммутатор или дифференциальный усилитель, в результате чего на экране электронно- лучевой трубки индицируются совмещенные петли перемагничивания испытуемого 3, ( Н) и эталлоного образца 3 З (Н ) или их разностная петля (-з ) = (н),и ЭЗаказ 5395/164 Тираж 1029 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по дедам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4