Устройство для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски нСоциалистическихРеспублик(51)М. Кл. а 01 Н 27 Л 2 с присоединением заявки М 3 неудврстненный квинтет СССР но адам нзабретеннй н вткрытнй(23)Приоритет Опубликовано 07 05 82 Бюллетень17 Дата опубликования описания 07.05.82(5 Ь) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля механических деформаций и напряжений по величине анизотропии магнитных свойств деталей и конструкций из ферромагнитных материалов во всех областях машиностроения. Известно устройство для измерения анизотропии магнитных свойств, по величине которой определяют наг 1 ряжения и деформации в материале детали, содержащее электромагнитный датчик, магнитная система которого выполнена в виде Ш-образного магнитопровода,15 на среднем стержне которого расположены обмотка возбуждения и измерения, источник переменного тока и схемуиз-. мерения.,Магнитопровод по вертикаль20 нои оси соединен с электродвигателем, приводящим его во вращение. В измерительной обмотке модулируется сигнал, пропорциональный магнитной ани 1зотропии, по величине которой судято состоянии материала детали Г 13,Недостатком этого устройства является то, что наличие подвижных частей и токосъемника снижает его надежность в целом и точность измерений,Наиболее близким к предлагаемомуявляетсяустройство для измерения магнитной анизотропии ферромагнитныхматериалов, содержащее электромагнитный датчик, магнитная система которого выполнена в виде двух взаимно перпендикулярно расположенных П-образных сердечников с возбуждающими и индикаторными,обмотками, подключенныйк возбуждающим обмоткам блок питанияв виде источника переменного тока, блок обработки и измерения сигнала, подключенный к индикаторным оЬмоткам, электронный коммутатор, вход которого подключен к источнику переменного тока, а выход соединен с возбуж" дающими обмотками сердечников, например П-образных. Сердечники датчи9265 35входы вычислителя блока 11 обработкии измерения сигнала, который выполняет необходимые операции над сигналами,пропорциональными магнитным. индукциям ВХ и О. Таким образом, на вы 40.ходе вычислителя получают напряжения,пропорциональные величинам интересующих параметров магнитной анизотропиив любом направлении, которое задается углом измерения 1, Этими парамет 45 рами являются - магнитная индукция Вв материале (параметр, измеряемый вустройстве-прототипе) В = 18+ В ,магнитная проницаемость М.щтв"- +вюссставаасщаа иаснитН Ннои индукции В, нормальная к намагничивающему полю В = Вв 1 ьК.,где55, В,К:р-;рс 1 гс -бХ 1Ьч (фиг. 2) 3ка снабжены независимыми упругимипружинами (2 1.Известное устройство характеризуется недостаточной точностью измерений из-за наличия электронного ком 5мутатора.Цель изобретения - повышение точности измерений анизотропии ферромагнитных материалов,Указанная цель достигается тем,что в устройстве для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов, содержащем электромагнитный датчик, магнитная система которого выполнена в виде двух взаимно перпендикулярно расположенных П-образных сердечников с возбуждающими ииндикаторными обмотками, подключенный к возбуждающим обмоткам блок питания, блок обработки и измерениясигнала, подключенный к индикаторным обмоткам, блок питания выполненв виде источника двух переменныхнапряжений, каждая возбуждающая ииндикаторная обмотки состоят издвух секций, расположенных симметрично с двух сторон от места соединения сердечников, а выходы блока питания соединены с соответствующими возбуждающими обмотками и входами блока обработки и измерения.На фиг. 1 представлена конструкция и принципиальная схема устройства; на фиг. 2 - векторная диаграммапреобразователя, установленного наанизотропном материале.Устройство содержит электромагнитный датчик 1 в виде П-образныхсердечников 2 и 3, соединенных крестообразно под прямым углом, на которых размещены возбуждающие обмотки 4 и 9 и индикаторные обмотки 6и 7, состоящие каждая из двух секций. Блок 8 питания выполнен, например, в виде синусно-косинусноговращающегося трансформатора, к выходам 9 и 1 О которого подключеныобмотки возбуждения. Выходы блока 8питания и индикаторные обмотки соединены также с блоком 11 обработкии измерения сигнала преобразователя.Устройство работает следующимобразом.Датчик 1 устанавливают полюсамисердечников на исследуемую поверхность (не показана)Включают блок 8питания, который запитывает обмотки 4 и 5 возбуждения, Магнитныепотоки, создаваемые этими обмотками,79направляются сердечниками 2 и 3 в исследуемый материал. Благодаря соединению сердечников под прямым углом и секционированию обмоток возбуждения векторы напряженности составляющих магнитного поля образуют также прямой угол. Результирующий вектор напряженности Н- в материале имеет направление, которое определяется амплитудами составляющих напряженности. При синусоидальном возбуждении эти составляющие имеют вид Н = Н бп 1 Ъ бп ю и Нх -- = Нсов 1 ь ц 1 пм . Задавая одинаковые максимальные значения амплитуд Н а затем изменяя амплитуду однои составляющей по закону синуса угла измерения 1 между выбранным направлением начала отсчета и вектором На второй - по закону косинуса этого же угла, обеспечивают поворот вектора Н с неизменной амплитудой беэвращения самого датчика. Направлением вектора Нопределяется направление измерений. Величины электрическихсигналов индикаторных обмоток 6 и 7 определяются проекциями вектора магнитной индукции В на направления сердечников 2 и 3, Оба этих выходных сиг нала подают в блок 11 обработки и измерения сигнала, в котором после интегрирования они поступают в схемы компенсации начального сигнала измерительных обмоток (не показаны), Далее выходные сигналы пост пают на926579В качестве блока 8 питания удобно испольэовать синусо-косинусный вращающийся трансформатор. Амплитуда напряжений на выходах трансформатора изменяется по законам синуса и коси нуса угла измерения Р, который задается поворотом ротора трансформатора относительно выбранного начала отсчета, Этим углом 9 определяется положение векто а ез льтирующего по О ля Нлг = Н + Н . в исследуемомЪ материале. Блок 8 питания может быть выполнен также в виде электронного генератора переменного напряжения с двумя выходами, Амплитуды напряжений 15 на выходах можно регулировать по синусу и косинусу, например, с помощью потенциометров с переменным шагом намотки.Схемы компенсации нала выполнены по принципу компенсации, когда компенсируемый и компенсирующий сигналы выпрямляютсяЬаправляются навстречу друг другу и выравниваются до полной компенсации. Устойчивая компенсация в данном устройстве достигается тем, что напряжения компенсации подаются с выходов блока питания, т.е. иэ цепи, которая формирует началь- .зв, ный сигнал. Компенсация начального сигнала для выбранного начала отсчета позволяет получить кривую анизотропии, исходящую из нуля, и расширить диапазон измерений.35Предлагаемое устройство позволяет с большей надежностью и точностью снимать кривые магнитной анизотропии в ходе усталостного процесса непосредственно на рабочем объекте.формула изобретенияУстройство для измерения магнитной анизотропии ферромагнитных материалов, содержащее электромагнитныйдатчик, магнитная система котороговыполнена в виде двух взаимно перпендикулярно расположенных П-образных сердечников с возбуждающими и индикаторными обмотками, подключенныйк возбуждающим обмоткам блок питания, блок обработки и измерения сигнала, подключенный к индикаторнымобмоткам, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности измерений, блок питания выполненв виде источника двух переменныхнапряжений, каждая возбуждающая ииндикаторная обмотки состоят из двухсекций расположенных симметрично сдвух сторон от места соединения сердечников, а выходы блока питания соединены с соответствующими возбуждающими обмотками и входами блока обработки и измерения.Источники информации,принятые во внимание при эксп1, Зацепин Н,Н., Лухвич А,Мельгуй М .А. физические методырушающего контроля. "Наука ика" 1979, с31-34.2. Авторское свидетельство СССРй 397834, кл. 6 01 М 27/72 1974976/38 Тираж 883 8 НИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, РПодпис омитета открытий аская на