Устройство для измерения магнитных параметров магнитно мягких материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН А 1(19) (11) 51) 4 ТЕНИЯ юл. В 4(088. свиде С 01 К видете С 01 ельство СС 33/12, 198 ьство СССР 33/12,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИ НЫХ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНО-МЯГКИХ МАТЕ РИАЛОВ(57) Изобретение относится к измери тельной технике, в частности к магнитным измерениям, и может быть использовано при испытании полос или листов магнитно-мягких материалов, Целью изобретения является повышени точности измерения за счет снижения1490657 составляющей погрешности, возникающей в сильных полях и обусловленнойнесинусоидальной формой индукции вобразце, равномерного намагничиванияобразца. Полосы 1 и 2 образца намагничиваются секциями 7,8,17,18 двухнамагничивающих обмоток, через которые протекает ток от источника 23.Число витков регулируется переключателями 24, 25. Этот же ток протекает через катушку 26 взаимной индукИзобретение относится к измерительной технике, в частности к магнитным измерениям, и может быть исполь зовано при испытании полос или листов магнитно-мягких материалов.Целью изобретения является повышение точности измерения за счет снижения составляющей погрешности, возни кающей в сильных полях и обусловленной несинусоидальной формой индукции в образце, равномерного намагничивания образцаНа фиг,1 изображена магнитная сис тема предлагаемого устройства с испытуемым образцом, на фиг2 - его 1принципиальная схема.Магнитная система для намагничивания испытуемого образца в виде двух35 или более полос или листов 1 и 2 магнитно-мягкого материала состоитиэ каркасов 3 и 4, на каждый иэ которых намотаны секции 5 и 6 первойизмерительной, а также секции 7 и 8 40первой намагничивающей обмоток,Магнитная цепь устройства замыкается магнитопроводом, который включаетнаружные 9 и 10 и внутренние 11и 12 ярма, на которых размещены карка сы 13 и 14 с вторыми иэмерительной инамагничивающей обмотками с секциями 15, 16 и 17, 18 соответственно.Пообе стороны от каркасов 3 и 4 размещены магнитные потенциалметры 19-22,50Размеры каркасов 3 и 4 выбирают такими, Чтобы они охватывали средниеучастки полос 1 и 2, а их выступающиечасти имеют длину около 50 мм приобщей длине полос 1 и 2 300-750 мм,Концы полос 1 и 2 располагаются в55зазорах между наружными 9,10 и внутренними 11, 12 ярмами, что обеспечивает хороший контакт, однородное тивности и преобразователь 27 токав напряжение, Измерение осуществляется, секциями 5,6 и 15,16 измерительных обмоток, потенциалметрами 19-22,Лелитель 31 и индикатор 32 напряжения служат для индикации достижениярежима однородного намагничивания.Информация о напряженности поля ииндукции в образце формируется сумматорами 28, 29 и регистрируетсяблоком 30 измерения, 2 ил,намагничивание образца и малые потери на вихревые токи,Потенциалметры 19-22 расположеныв непосредственной близости от каркасов 3 и 4. Торцовые поверхности потенциалметров соприкасаются с полосами 1 и 2,Устройство для измерения магнитных свойств магнитно-мягких материалов содержит также источник 23 переменного тока, переключатели 24 и 25,катушку 26 взаимной индуктивности,преобразователь 27 тока в напряжение,первый сумматор 28, второй сумма"тор 29, блок 30 измерения, делитель31 напряжения и индикатор 32 напряжения.Секции 17 и 18 выполнены с отводами 33, подключенными к входам переключателей 24 и 25.Устройство работает следующим образом.Ток от источника 23 протекает посекциям 7,8 и 17,18 намагничивающихобмоток (фиг.1). Количество витковв секциях 17 и 18 выбирается с помощью переключателей 24 и 25, Кроме того, намагничивающий ток протекаетпо первичной обмотке катушки 26 ипо входной цепи преобразователя 27,в качестве которого может быть использован беэреактивный резистор илиастатическая система катушек взаимной индуктивности, Напряжение, пропорциональное магнитодвижущей силена однородно намагниченном участкеобразца длиной 1 (фиг.1), расположенном на участке между плоскостями симметрии магнитных потенциалметров 19 и 20, формируется на выходепервого сумматора 28, на входы которого поступает напряжение с выходов1490657 напряжение Ув равно: преобразователя 27 и потенциалметров 19 и 20, Если в качестве преоб-разователя используется резистор, тона входе сумматора 28, соединенномс потенциалметрами 19 и 20, включается интегрирующее звено. НапряжениеУ на выходе сумматора 28 пропорционально напряженности магнитного поля.На входы сумматора 29 подаются выходные сигналы компенсационной катушки 26, потенциалметров 21 и 22 и секций 6 и 7 измерительной обмотки,Напряжение Б на выходе сумматора 2".Ьсвязано с магнитной индукцией, Сигналы Ун и ив подаются на входыизмерительного блока 30, содержащеговольтметры для измерения средневыпрямленного значения напряжения для определения амплитуды магнитной индукции и напряженности магнитного поляи ваттметр для измерения активноймощности, В качестве блока 30 можетбыть использовано измерительное устройство установки У,где КК, К- коэффициенты преобразования сумматора 29К,1 ,2 - коэффициент преобразования потенциал 10метра 21, м 2, и егодлина, м, соответственно;М - взаимная индуктив 2ность катушки 26, Гн,15И - общее число витковИв секциях 6 и 7,Б - площадь поперечногоНсечения немагнитногозазора,который охва 20тывается витками секции 6;В, Н - магнитная индукцияи напряженность магнитного поля25 Измерение производят следующим образом,Переключателями 24 и 25 включаютминимальное число витков секций 17и 18. По напряжению 08 устанавливают30 требуемую амплитуду магнитной индукции В в соответствии с формулой (5).После этого переключателями 24 и 25увеличивают число витков в обмотках17 и 18 до тех пор, пока показаниеЗБ индикатора 32 не будет минимальным,что соответствует однородному намагничиванию всех участков магнитнойцепи, После этого производят подстройку амплитуды магнитной индукции, ес 40 ли в этом возникает необходимостьи определяют магнитные величины с помощью блока 30: напряженность магнитного поля, магнитную индукцию,удельные магнитные потери. Как видно45 из Формул (2) и (5), входные сигналыБи Б в блока 30 не зависят отпараметров потенциалметров 19-22,Для получения требуемой величины Унтребуется выполнение условия (1),од 50 нако при этом не требуется знать параметры потенциалметров 19 и 20,С этой целью проводят два измеренияУк, первое - в соответствии с приведенным описанием, второе - при вве 55 денни прокладок (например, бумажных)между концами образца и ярмами 9-12.Очевидно, что при правильном подборепараметров 9 и и напряжение Бвобоих случаях должно быть одинаковым При выполнении условия (для преоб" раэователя 27 в виде катушки индуктивности) где 11пф о коэффициенты передачи по напряжению сумматора 28, коэффициент преобразования одного потенциалметра (например, 19), м2 и его длина, м,Кп 2 М 2К 1 К1 о 2онИв2 КаМ 2 Ро ън 1 Но(4) Р.=,Д 10 Гн/м - магнитная постоянная;,- М - взаимная индуктивностькатушки преобразователя 27, Гн,Ч и - полное число витков намагничивающей обмотки,напряжение Бн равно: ц = 2 - ---(2) а 1 о М йН н Я де 1 - длина однородно намагниченоного участка (полосы 1 и 2) между плоскостями симметрии потенциалметров 19 и 20.При выполнении условий: 0 =-К КИ - (5) оВ 8 О )спри одной и той же амплитуде магнитной индукции, Так, увеличение цамагничивающего тока в 2 раза за счет прокладок после настройки приводит к 5 изменению Бц не более, чем на 0,37., для выполнения равенств (3) и (4) достаточно определить параметры К , 1потенциалметров 21 и 22 и 11 катушки 26 с невысокой точностью, так как эти звенья введены для компенсации составляющей выходного напряжения секций 5 и 6, обусловленной магнитным потоком вне образца. Эта составляющая не превышает 3 Е,При использовании изобретения точность измерения параметров матерна. лов в сильных полях повышается по сравнению с известным устройствами в 1,5-2 раза. Предлагаемое устройство позволяет контролировать образцы в виде полос или листов в условиях однородного намагничивания, т,е. с 11той же точностью, что и кольцевые образцы в известных установках, 25Формула изобретенияУстройство для измерения магнитных параметров магнитно-мягких материалов, содержащее источник переменного тока, первый выход которогоподключен к первому выводу намагничивающей обмотки, магнитопровод,делитель напряжения, потенциалметр,первый вывод которого соединен с об 35щей шиной, индикатор напряжения исумматор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено вторымсумматором, преобразователем тока внапряжение, тремя потенциалметрами,двумя переключателями, второй намагничивающей и двумя измерительнымиобмотками, катушкой взаимной индуктивности и блоком измерения, приэтом магнитопровод выполнен в видедвух пар наружных и внутренних ярм,между концами которых расположеныпервый и третий, второй и четвертыйпотенциалметры соответственно, намагничивающие и измерительные обмотки выполнены секционированными, асекции второй намагничивающей обмотки выполнены с отводами, секции первой намагничивающей обмотки соединены последовательно-согласно и расположены между парами потенциалметровкоаксиально соответствующим секциямипервой измерительной обмотки, соединенным последовательно-согласно,секции второй измерительной обмоткисоединены последовательно-согласнои расположены на соответствующихпарах внутренних и наружных ярм коаксиально секциям второй намагничивающей обмотки, причем второйвывод первой намагничивающей обмоткисоединен с началом первой секции второй намагничивающей обмотки, отводыкоторой соединены с входами первогопереключателя, выход которого соединен с началом второй секции второйнамагничивающей обмотки, отводы которой соединены с входами второго переключателя, выход которого соединенс первым выводом первичной обмоткикатушки взаимной индуктивности,второй вывод которой соединен с первым входом преобразователя тока в напряжение, второй вход которого соединен с вторым выходом источника переменного тока, второй вывод первогопотенциалметра соединен с первымвыводом второго потенциалметра, второй вывод которого соединен с первымвходом первого сумматора, второй входкоторого соединен с выходом преобразователя тока в напряжение, первыйвход второго сумматора соединен спервым выводом третьего потенциальетра, второй вывод которого соединенс первым выводом четвертого потенциалметра,общая шина соединена с первым выводом вторичной обмотки катуш"ки взаимной индуктивности, второйвывод которой соединен с вторымвыводом четвертого потенциалметра ивторым входом второго сумматора, третийвход которого соединен с входом делителя напряжения и первым выводом первойизмерительной обмотки, второй выводкоторой соединен с общей шиной, выход делителя напряжения соединен спервым выводом второй измерительнойобмотки, второй вывод которой соединен с входом индикатора напряжения,а выходы первого и второго сумматоровсоединены с входами блока измерения.1490657 Составитель С.ШумилишскаяРедактор А,Лехнина Техред Л.Олийнык Корректор Т. Ко роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ухгород, ул. Гагарина каз 3752/54 Тирах 713 НИИПИ Государственного комите 113035, МоскваПодписноепо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР