Устройство для измерения магнитных характеристик замкнутых образцов

(4 б) 23.05,85. ст на н на ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСИОМ,Ф СВИДЕТЕЛ Бюл. У 19(71) Институт физики твердого телаАН СССР(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯМАГНИТНЪХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАИКНУТЪХОБРАЗЦОВ, содержащее намагничивающуюобмотку, нанесенную на полый торо,801157489 А идальныи каркас,и измерительную обмотку, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чув вительности измерений, измерител обмотка нанесена на дополнительн полый тороидальный каркас, разме ный соосно внутри каркаса намагн вающей обмотки,при этом оба карк выполнены незамкнутыми с величин зазора между торцами не более О внутреннего диаметра намагничив щей обмотки и зафиксированы один носительно другого с помбщью монтажных пластин, установленных на торцах каркасов.Изобретение относится к областимагнитных измерений и может найти применение в научных исследованиях и впромышленности для определения магнит.ных характеристик ленточных или про" 5волочных образцов преимущественноиз магнитомягкого материала.Известно устройство для испытанияобразцов, в котором образец представляет собой тороидальный ферромагнит- Оный сердечник с наматываемыми на него намагничивающей и измерительнойобмотками 1 .1.Недостатком такого устройстваявляется невысокая относительная 5точность измерений за счет того,что необходимо проводить сменуобмоток при каждом новом измерении.Кроме того, необходимость изготовления обмоток для каждого образца приводит к повышенной трудоемкости измерений.Наиболее близким к изобретениюОо своей технической сущности является устройство для измерения магнит.25ных характеристик замкнутых образцов, содержащее намагничивающуюобмотку, нанесенную на полый тороидальный каркас, и измерительную обмотку, Для того, чтобы сделать возможным установление образца внутрькаркаса с обмотками, каркасы обмоток и сами обмотки выполнены разъемными каждый виток обмотки имеет дваразъемных контакта 2135Однако данному известному устройству свойственна невысокая чувствительность,которая при прочих равных условиях пропорциональна числу витков измерительной обмотки ( уве личение числа витков связано с резким усложнением конструкции, так как необходимо значительное увеличение количества разъемных контактов, и соответственно технологии иэго товления устройства) ; невысокая надежность, так как чем больше число витков, тем больше вероятность отказа контактов и одном из витков; невысокая производительность труда 50 при измерениях, так как для испытания каждого нового образца нужно производить разборку и сборку устройства и большая трудоемкость изготовления, в особенности когда для обеспе чения высокой чувствительности требуется изготовить измерительную обмотку с большим числом витков. Цель изобретения - повышение чувствительности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения магнитных характеристик замкнутых образцов, содержащем намагничивающую обмотку, нанесенную на полый тороидальный каркас, и измерительную обмотку, измерительная обмотка нанесена на дополнительный тороидальный каркас, раэмещенньп соосно внутри каркаса намагничивающей обмотки, при этом оба каркаса выполнены незамкнутыми с величиной эаэора между торцами не более 0,3внутреннего диаметра намагничивающейобмотки и зафиксированы один относительно другого с помощью монтажныхпластин, установленных на торцах каркасов,На фиг.1 показано предлагаемоеустройство, общий вид; на фиг,2 -сечение по А-А на Фиг.1.Устройство для измерения магнитных характеристик замкнутых образцов содержит намагничивающую 1 иизмерительную 2 обмотки, при этомизмерительная обмотка 2 нанесенана полый тороидальный каркас 3размещенный соосно внутри каркаса 4 намагничивающей обмотки 1.Оба каркаса выполнены незамкнутыми свеличиной зазора между торцами, достаточной для установки разомкнутогообразца 5 .внутрь каркаса 3 измери"тельной обмотки 2, но не более 0,3внутреннего диаметра намагничивающейобмотки 1. При этом каркасы 3 и 4зафиксированы один относительно другого с помощью монтажных пластин 6 и 7,установленных на торцах каркасов 3и 4,В качестве материала для изготов"ления каркасов 3 и 4 могут бытьиспользованы нержавеющая сталь,текстолит, эбонит. Обмотки 1 и 2намотаны обычным медным проводом(например, ПЭВ), при этом длянамотки измерительной обмотки 1используется провод диаметромоколо 0,1 мм, а для намагничивающей обмотки 2 - диаметром около0,5 мм. Концы каркаса 3 измерительной обмотки 2 снабжены монтажнымипластинами 6, а концы каркаса 4 намагничивающей обмотки 1 - монтажными пластинами 7, Монтажные пластины б и 7 на концах каркасов служат для фиксации каркасов с обмотками один относительно другого и обес- печения электромонтажа. Материалом для изготовления монтажных пластин может служить текстолит или эбонит.Максимальный размер зазораравный 0,3 внутреннего диаметра д намагннчнвающей обмотки 1 , выбирается нз условий однородности поля в зазоре. При 1 =. 0,3 И напряжен О ность магнитного поля в центре зазора отличается от напряженности магнитного поля у концов нама ничнвающей обмотки 1 на 2 . СогласноГОСТУ 18334-73 такая погрешность в определении поля вполне приемлема. При 1 7 0,33 неоднородность поля в зазоре может привести к появлению дополнительной погрешности в измерениях. 20Образец 5 в виде тонкой ленты или проволоки вводится через зазор внутрь каркаса 3 измерительной обмотки 2. Концы образца 5 после помещения его внутрь каркаса 3 нзмери- д тельной обмотки 2 склеиваются. Образец 5 испытывается в замкнутом положении для устранения размагничивающего эффекта формы. Это важно при исследовании материалов с больши 30 ми значениями магнитной восприимчивости. При больших значениях восприимчивости даже небольшой размагничивающий фактор может сильно исказить результаты, Измеряемоефи истинное значения восприимчивости связаны между собой соотношением Х)иэм Т+ Хист где и - размагничивающий фактор Х и Х - измеряемая и истиннаявосприимчивости.Иэ соотношения 11)видно, что при достаточно больших значениях восприимчивости,например Х .,= 10становятся неприемлемыми даже образцы с размагничивающим фактором-зМ = 10 , так как прн, этом измеряе 1ю мая восприимчивость Х вдвое меньше истинной восприимчивости Х.Дпя того чтобы уменьшить эту ошибку до 103,необходимо иметь М10 , что соответствует образцу в форме зллипсоида с отношением полуосей пример"зно 10 ., Это означает, что при толщнйе образца 1 мм его длина должна з 11574 ВЭ 4составлять 1 м, а длина соленоида,создающего магнитное поле для этихизмерений, должна быть в несколькораз больше. Если восприимчивостьХ,= 1 О и требуемая точность вформуле 1) не 10 , а например,3 ., то размеры образца и соленоида становятся неприемлемо большими.Измерения в тороиде устраняют этотисточник погрешности, так как дляобразцов 5 в форме кольца при намагничивании их вдоль окружности кольца размагничивающий фактор точноравен нулю.Переменный ток подается на намагничивающую обмоткуи создаетпеременное намагничивающее поле. Вобразце 5,вставленном через зазорвнутрь каркаса 3 измерительной обмотки 2, возникает переменная намагниченность, На измерительной обмотке 2 появляется электрическоенапряжение, пропорциональное производной по времени от намагниченности образца 5. Напряжение, возникающеена измерительной обмотке 2, интегрируется и затем измеряется,Предложенное устройство по сравнению с известным снижает трудоеикость измерений и повышает их производительность. Смена образца и замер его характеристик в предложенном устройстве занимает 5-10 мин,визвестных устрЬйствах эти операциизанимают время, в 2-3 раза большее.Повышается надежность устройства вработе, так как отпадает необходимость разъемных контактов. Разъемные контакты всегда обладают меньшей(М)40надежностью так как для смены обэразца необходимо произвести разборку устройства, при этом контактымогут быть деформированы, окисленыи т.д, Это при последующей сборкеприводит к потере контакта, Невысокаянадежность разъемных контактов приводит также к тому, что их число всегда невелико, следовательно, невелико и число витков измерительной и50намагничивающей обмоток. Это приводит к тому, что напряженностьмагнитного поля также невелика такЭюкак напряженность магнитного поля Ндля тороида определяется по формуле55Н = 04 Титэ эгде 1 - сила тока в цепи намагничи-вающей обмотки;о - число витков иамагничиваощейобмотки на 1 см.Таким образом, применение. разъемныхконтактов приводит к ограничениюинтервала магнитных полей, в которых производится испытание,Ограничение числа витков иэмерительной обмотки ведет к уменьшениювеличины сигнала, снимаемого с этойобмотки, т.е, к снижению чувствительности.Число витков измерительной инамагничивающей обмоток в предложенномустройстве порядка 2000 ( в устройствах с разъемными каркасами обычноне больше 100 ). Величина сигнала,возникающего в витках измерительной 15катушки дФ- иа где ф - магнитный поток;п - число витков на единицудлины катушки.Таким образом, при указанных параметрах сигнал с измерительной катушки в предложенном устройстве в 20 раз больше, что позволяет либо повысить чувствительность в 20 раз, либо соответственно снизить требования к тракту усиления сигнала, либо уменьшить в 20 раз массу исследуемого образца.Предложенное устройство по сравнению с известным позволяет снизить трудоемкость измерений в 2-3 раза т.е. повысить производительность измерений, на порядок повысить чувствительность измерений,При этом повышается надежность устройства в работе.Заказ 3364/45 Тираж 748 Подписное ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва,Ж,Раушская иаб.,д.4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4