Способ измерения магнитной индукции

(72) Л,Н.Губанова (53) 621.317.44 ( 17и А.И,Губанов88,8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОВРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 6) Авторское свидетельство СССР 8281 33, кл. С О 1 К 33/02, 1 981.4) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОЙ ИН(57) Изобретение относится к измерительной технике, Способ измерениямагнитной индукции реализован в устройстве. Сердечник 1 с помощью генератора 4 перемагничивают периодически изменяющимся полем возбуждения. Наанализаторе (А) 7 гармоник поочередноустанавливают частоты ГГ , одновременно убеждаясь, что амплитудысигналов на А 7 проявляют немонотонность спадания общего спектра гармоник Ьеррозонда. С помощью А 7 воспроизводят Ферромагнитный резонанс материала сердечника в четной гармонике 2частоты возбуждения согласно Формуле,приведенной в описании изобретения.Таким образом, сердечник периодическинасыщают продольным переменным магнитным полем возбуждения с помощьюгенератора 4 на частоте, соответствующей определенному условию резонанса. Значение магнитной индукции внешнего поля вдоль направления поля возбуждения определяют по амплитуде установившейся второй гармоники частотыоптимального возбуждения с помощьюобмотки 3 и селективного вольтметра5. Способ наиболее эфФективен при измерении постоянной и медленно меняю"щейся магнитной индукции, посколькуименно в этот диапазон измерений сигнала вносится погрешность за счетвозмущения поля сигнала второй гармоники при переходе поля возбуждениячерез ноль из-за ложных сигналов,возникающих при совпадении собственных резонансов сердечника с нечетнымигармониками частоты возбуждения.2 ил 1 табл,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке магнитометрови градиентометров, в метрологическихисследованиях, а также для изучениясвойств ферромагнитных материалов,елью изобретения является повышение точности измерений магнитной индукции. ОНа фиг, 1 представлено устройство,реализующее предлагаемый способ; нафиг, 2 - схема установки экспериментальной проверки предлагаемого способа. 5Основой" предлагаемого способаявляется осуществление широкой внутренней стабилизации процессов, происходящихферромагнитном сердечникепад действием поля возбуждения, пу Отем создания условий, при которыхсобственные частоты колебаний различных типов совпадают с высшими четными гармониками частоты перемагничивания сердечника. 25Устройство, реализующее способ(фиг. 1), содержит феррозонд, состоя -щей иэ ферромагнитного сердечника 1в виде плоского стержня и двух продольных обмоток - возбуждения 2 и иэ Омерительной 3, генератор 4 возбуждения, присоединенный к обмотке 2, селективный вольтметр 5, подключенныйк обмотке 3, поперечную обмотку в виде кольца 6 установленную параллель-.Ф35но плоскости сердечника 1 ферроэонда,анализатор 7 гармоник, соединенный собмоткой 6.Нредлагаемый способ реализуетсяследующим образом (фиг. 1),40Сердечник 1 с помощью генератора 4перемагничивают периодически изменяющимся полем возбуждения.На анализаторе 7 гармоник поочередно устанавливают частоты Е -Е э 45Чсигнала Е = в в в в , где Ч - ско%,Эрость распространения магнитоакустических волн в сердечнике; Фэ - длины волн магнитоакустических колебаний, равные соответственно удвоеннойтолщине, ширине и удвоенной ширинесердечника на высших четных гармониках частоты возбуждения, одновременноубеждаясь что амплитуды сигналовФ55на анализаторе 7 проявляютЭнемонотонность спадания общего спектра гармоник Ферроэонда, т.е, являютсядля него резонансными и определяютсясоответствующими размерами сердечниака при условии Ь ( -2-, где а - ширина сердечника; Ь - его толщина.С пдмощью анализатора 7 гармоник воспроизводят ферромагнитный резонанс материала сердечника в четной гармонике частоты возбуждения согласно формуле Е =1, , где- гиромагнитное. соотношение; Ь я, - эффективная напряженность внутренйего магнитного поля, в котором находятся резонирующие магнитные моменты сердечника,Таким образом, сердечник периодическй насыщают продольным переменным магнитным полем возбуждения с помощью генератора 4 на частоте, соответствующей условию резонанса= 2 п Егде 2 П - малое четное число;2 П- номер одного из резонансов(гармоник) Е 1 - Ез 12 п - номер четной гармоники, накоторой удвоенное ферромагнитный резонанс,Оптимальное значение частоты возбущцения Ео также соответствует фор- муле Е Е 2 п ( 2 П 2 пэ Ьъ 26,фгде 2 Ппз - номера резонансных частот гармоник возбуждения, соответствующих .ф.гармоническим магнито- акустическим колебаниям сердечника в его удвоенной толщине, ширине и в удвоенной ширине соответственно;2 П - номер четной гармоникивозбуждения, на которой воспроизведен ферромагнитный резонанс материала сердечника.Значение магнитной. индукции внешнего поля вдоль направления поля возбуждения определяют по амплитуде установившейся второй гармоники частоты оптимального возбуждения с помощью;1" обмотки 3 и селективного вольтметра 5.Использование предлагаемого способа будет наиболее эффективно при измерении постоянной и медленно меняю5 15щейся магнитной индукции, посколькуименно в этот диапазон измерений вносится погрешность за счет возмущенийсигнала второй гармоники при переходеполя возбуждения через нуль из-за,.ложных сигналов, возникающих при совпадении собственных резонансов сер"дечника с нечетными гармониками частоты возбуждения.На предприятии изготовлен макетустановки, на которой экспериментально, проверен способ измерения магнитной индукции.Блок-схема (Фиг, 2) установки экспериментальной проверки заявляемогоспособа содержит ферроэонд 8, помещенный в трехслойный Ферромагнитныйэкран 9 и соленоиц 1 О, соединенныйсо стабилизированным источником 11питания типа Б 5-12 через магазин 12сопротивлений типа Р-ЗЗ, поперечнуюобмотку 13 в виде кольца, накладываемую на Феррозонд 8 и соединенную сселективным микровольтметром в режиме анализатора 14 спектра типа ЯМЧ,генератор возбуждения - источник 15синусоццальных электромагнитных колебаний типа ГЗ-ЗЗ, подключенный черезсопротивление 16 1 Рм к обмотке возмбуждения феррозонда 8 и к фазочувствительному нановольтметру 17 типа232 В "Упрап" через удвоитель 18 частоты, При этом параллельно сопротивлению 16 подключен цифровой вольтметр19 типа В 7-28, а к удвоителю частоты18 - стабилизированный источник 20питания типа Б 5-12.На макете установки ( Фиг,2) исследованы два ферроэонда (АЗ) . фЗпредставляет собой серийный образец ссердечниками из материала марки 79 Н 1 ф,залитыми уплотнителем. ФЗимеетстандартный каркас и обмотки, идентжные Ф 3-1, материал сердечников такжемарки 79 НМ. Геометрические размерыиз имевшихся в наличии стандартныхсердечников и частота возбуждения подобраны возможно ближе к требуемым попредлагаемому способу,Исследования проводились следующимобразом.ФЗи ФЗвозбуждали генератором8, устанавливая с помощью сопротивления,16 и вольтметра 19 ток возбуждения 40 мА.ФЗи ФЗпомещались в соленоид10 и Ферромагнитный экран 9. Подключения ФЗи ФЗк схеме измерения,Кроме того, еще одним положительным эффектом способа является возможность неразрушающего контроля и отбраковки серийных ФЗ по их резонансным характеристикам, так как отбраковка только по интегральным характеристикам (по петле гистерезиса) недостаточна.Как показано в результате1562867Составитель А.Дивеевктор Л.Гратилло Техред М,Ходанич Корректор И,Муска Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 ЗакаВНИИПИ 1063 Тираж 564Государственного комитета по113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., д. 4/5