Способ измерения коэрцитивной силы
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 773543
Авторы: Прудвиблох, Филюшин
Текст
Союз Советскик Социалнстическик Республнк(22) Заявлено 250477 (21) 2479297/18-21 Р)М3 а 01 Н 33/12 с присоединением заявкн Йо Государственный комитет СССР по де,еаи изобретений и открытий(71) Заявител Львовский ордена Ленина политехнический институт СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерения коэрцитивной силы Ферромагнитных изделий,Иэвестнь способы определения коэр цитивной силы в разомкнутой магнитной цепи, заключающиеся в том, что образец намагничивают посредством электромагнита или соленоида, после чего подвергают действию размагничивающего поля, а коэрцитивную силу определяют по значению напряженности внешнего размагничивающего поля в момент, когда намагниченность (или индукция) образца принимает нулевое значение. Коэрцитивная сила указанным способом может быть определена как для изделия, так и для участка изделия (при локальном определении коэрцитивной силы) 13.20К недостаткам данного способа и устройств, реализующих его, следует отнести наличие погрешности измерения, обусловленной неточным опреде лением состояния нулевой намагниченности иэделия, что объясняется, в частности, наличием порога чувствительности нуль-индикатора и нестабильностью коэффициента передачи сиг- З 0 нала, пропорционального индукции(или намагниченности) иэделия.Наиболее близкимпо техническойсущности является способ измерениякозрцитивной силы ферромагнитных иэделий, заключающийся в том, что впроцессе размагничивания предварительно намагниченного изделия (илиего участка) фиксируют два значениявозрастающего во времени внешнегомагнитного поля, одно из которых несколько меньше, а второе несколькобольше коэрцитивной силы, причем обазначения пропорциональны модулю индукции (или намагниченности) иэделия,а коэрцитивную силу определяют по полусумме полученных значений напряженности внешнего раэмагничивающего поля,В данном способе достигнуто значительное уменьшение погрешности, обусловленной неточным определением состояния нулевой намагниченности (или индукции) иэделия, полученное при статическом или кваэистатическом режимах размагничивания 21,Однако статический и кваэистатический режимы характеризуются большой длительностью процесса размагничивания, что снижает производительность контроля. Кроме того, длительный процесс размагничивания при измерении высококоэрцитивных иэделий, т.е. при больших значениях напряженности раэмагничивающего поля, вызывает нагрев источника поля (соленоида или электромагнита), а это приводит к необходимости испольэовать систему принудительного охлаждения или увеличивать габариты и вес источника поля для уменьшения активного сопротивления его обмоток. Указанные недостатки усложняют использование данного способа и устройств, реализующих этот способ, в условиях производства при массовом контроле, Устранение этих недостатков достигается повышением быстродействия процесса измерения, например переходом от квази- статического режима размагничивания к динамическому прииспользовании коэрцитиметров с цифровым отсчетным устройством. Однако динамический режим перемагничивания Ферромагнитного материала характеризуется тем, что материал, находясь под воздействием возрастающего или убывающего внешнего магнитного поля, запаздывает в получении тех значений индукции и намагниченности, которые он должен был бы получить при квазистатическом режиме, т.е. значения параметров материала, измеренные на динамической петле гистерезиса, не совпадают со статическими значениями этих параметров. Указанные недостатки значительно снижают точность измерения и ограничивают возможности коэрцитиметров, реализующих известный способ измерения при динамическом режиме размагничивания.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия процесса измерения.Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения коэрцитивной силы, заключающемся в размагничивании воэрастаюцим во времени магнитным полем при одновременном определении намагниченности иэделия и определении коэрцитивной силы по среднему значению напряженности внешнего размагничивающего поля, размагничивание ведут в динамическом режиме до получения первого нулевого сигнала с датчика намагниченности затем уменьшают напряженность внешнего размагничиваю- щего поля на величину, пропорциональную запаздыванию намагниченности, .накладывают на раэмагничиваюцее полепеременное мм нитное поле с амплитудой в пределах магнитной упругости материала, после чего продолжают размагничивание, увеличивая напряженность постоянной составляющей внешнего размагничиваюцего поля до получения нулевой намагниченности изделия.На фиг. 1 представлены временные диаграммы напряженности размагничивающего поля, на фиг. 2 - структурная схема автоматического коэрцитиметра.Процесс размагничивания начинаютс быстрого увеличения напряженностивнешнего размагничиваюцего поля, причем напряженность этого поля (кривая1 на Фиг. 1) в каждый момент временипревышает значение (кривая 2), пропорциональное Фактическому магнитному состоянию материала изделия на величину, пропорциональную запаздыванию намагниченности (или индукции)изделия. Такое запаздывание обусловлено влиянием вихревых токов, образующихся в поверхностных слоях изделия и защищающих внутреннюю часть 15 его от быстрых изменений внешнего поля, а также влиянием магнитной вязкости материала изделия. По мере нарастания внешнего размагничивающегополя амплитуда выходного сигнала Щ нуль-индикатора уменьшается и достигает нулевого значения, что, однако,не отражает Фактического магнитногосостояния материала изделия. К моменту поступления первого нулевого сигнала (момент временифиг. 1) свыхода нуль-индикатора напряженностьвнешнего размагничивакдего поля оказывается большей значения, соответствующего коэрцитивной силе изделия(уровень Н). Поэтому после поступления такого сигнала внешнееразмагничивающее поле уменьшают (момент)на величину, пропорциональную запаздыванию. Б результате напряженностьвнешнего размагничивающего поля становится ниже уровня, соответствующего коэрцитивной силе. Затем на размагничиваюцее поле накладывают переменное магнитное поле, амплитуду которого выбирают и в дальнейшем под О держивают в пределах магнитной упругости материала изделия, т.е. в пределах обратимых процессов, протекающих в материале при его перемагничивании. Продолжают размагничивание(от моментадо с), увеличивая напряженность постоянйой составляющейвнешнего размагничивающего поля дополучения нулевой намагниченности(или индукции) изделия.Наложенное переменное магнитноеполе совершает работу гистерезисапри перемагничивании материала изделия в полях, близких к значению коэрцитивной силы, что способствует установлению обратимых частотных циклов с малой амплитудой, петля гистерезиса которых близка к элипсу, а это исключает влияние магнитной вязкостиматериала на точность измерения коэрцитивной силы. Кроме того, наложениепеременного поля на постоянное приводит к установлению разновесного магнитного состояния материала изделия, стремление к которому создается постоянной составляющей поля, не способной самостоятельно завершить пере 773543сигнал, пройдя через Формирователь 3поступает на один кэ входов схеиы 4совпадения в виде прямоугольных импульсов (кли близких к прямоугольнойФорме). На второй вход схемы совпаде 5нкя поступают строб-импульсы от генератора 5, синхронизированные генератором 2 возбуждения. При совпаденииэтих импульсов во времени онк появляются на выходе схемы совпадения к поступают на вход блока б, на выходекоторого появляется потенциал, поступающий на вход блока 7, Этот потенциал приводит к нарастанию напряжения на конденсаторе 9 по мере егозаряда через резистор 8, в результате чего на резисторе 10 формируетсядополнительное напряженке, пропорциональное току заряда конденсатора9. Величина Формируемого дополнительного напряжения определяется сопротивлением резистора 10 и выбираетсяна уровне, пропорциональном запаздыванию намагниченности (кли индукции)материала изделия, обусловленномвлиянием вихревых токов и магнитнойвязкости материала прк динамическомрежиме размагничивания. Суммарноеуправляющее напряженке, снимаемое сконденсатора 9 и резистора 10, поступает на вход регулятора 11, включенного между источником 12 тока разлагнкчкве.нкя к источником 13 размагничквающего поля, что приводит к возрастанию этого поля,По мере возрастания размагничивающего поля импульсы, поступающие с выхода нуль-индикатора 1, уменьшаютсяпо амплитуде к в какой-то момент времени достигают нулевого значения, апрк дальнейшем увеличении напряженности поля вновь возрастают по амплитуде, кзменкв свой знак на обратный. Перемена знак, выходных импульсов приводит к несовпадению кх вовремени со строб-импульсами, что приводит к исчезновению потенциала навыходе блока б, и, следовательно, кпрекращению заряда конденсатора 9. Врезультате прекращается Формированиедополниельного управляющего напряжения и на вход регулятора 11 начинаетпоступать только напряжение, накопленное на конденсаторе 9, а это приводит к уменьшению тока размагничивания и, следовательно, к уменьшениюнапряженности внешнего магнитного поля на величину, пропорциональную запаздыванию намагниченности (клк индукции) изделия,Так как после уменьшения напряженности величина внешнего размагкичивающего поля становится ниже значения,соответствующего коэрцитивкой силе,с выхода нуль-индикатора 1 вновь поступают кмпульсы совпадаюпе во времени со строб-импульсами, т.е, ка выходе блока б вновь появляется потенциал. Однако теперь вступае г в дейстход к этому равновесному состояниюиз-за наличия магнитной аккомодации.В этом случае наступление магнитногоравновесия достигается перемагничиванием материала в пределах его магнитной упругости, что исключает многозначность функции намагниченности(или индукции) материала от значениянапряженности установившегося размагничивающего поля, а это также повышает точность измерения. установившиеся частные циклы с малой амплитудой,получаемые при наложении указанногопеременного поля, исключают влияниемагнитной вязкости материала на время установления магнитного равновесия, так как при перемагничивании матеркала в пределах его магнитной упругости влияние магнитной вязкостистановится законопеременным, а этотакже повышает быстродействие процесса измерения. После установлениямагнитного равновесия материала изделия, т.е. после достижения изделием (или его участком) нулевой намагниченности (илк индукции), выдерживают время (от момента е . до с ) прохождения достаточного количества циклов перемагничквания материала в магнитном поле, близком к значению коэрцитивной силы, что обуловлено магнитной аккомодацией материала, и производят измерение среднего значениявнешнего размагничивающего поля равного коэрцитивной силе,Лвтоматический коэрцитиметр (Фкг.2)для осуществления предложенного способа содержит нуль-индикатор 1 (датчик намагниченности или индукции изделия), генератор 2 возбуждения, Формирователь 3 прямоугольных импульсов,схему 4 совпадения, генератор 5 стробимпульсов, блок б разрешения, блок 7 40управляющего напряжения, в состав которого входит генератор нарастающегонапряжения, образованный резистором8 и конденсатором 9, и Формировательуправляющего напряжения образованный 45резистором 10, регулятор 11 и источник 12 тока размагничивания, источник13 размагнкчивающего поля (соленоид),цифровое отсчетное устройство 14 сэлектронно-преобразовательной схемой15, Нуль-индикатор 1, формирователь3, схема 4, блок б, блок 7, регулятор11 и источник 13 образуют цепь обратной связи, замкнутую через магнитнуюсвязь между источником 13, контролируемым изделием 16 к нуль-индикатором 1 (магнктная связь показана пунктиром).Коэрциткметр работает следующимобразом.Нуль-индикатор 1 возбуждается от ц)генератора 2. После намагничиванияконтролируемого иэделия с выходануль-индикатора поступает сигнал,пропорциональный модулю намагниченности (кли индукции) изделия. Этотвие обратная связь, что приводит к ,периодическому исчезновению этого потенциала, т.е. к периодическому изменению суммарного управляющего напряжения, снимаемого с конденсатора 9 и резистора 10, а следовательно, к периодическому изменению напряжейности 5 внешнего размагничивающего поля. Такое изменение внешнего поля эквивалентно изложению на постоянное поле переменного поля. Кроме того, вследствие обратной связи амплитуда изме О нения напряженности внешнего поля устанавливается в пределах, обусловленных влиянием магнитной упругости материала изделия, т.е. в пределах обратимых процессов, протекающих в материале ри перемагничивании,По мере заряда конденсатора 9 среднее значение напряженности внешнего размагничивающего поля возрастает, что эквивалентно увеличению постоянной составляющей этого поля. Возрастание продолжается до установления равновесного магнитного состояния материала иэделия в размагничивающем поле, т.е. до получения нулевой намагниченности (или индукции) изделия, После прохождения достаточного количества циклов перемагничивания материала наложенным переменным полем электронно-преобразовательная схема 15 открывает вход циФрового от- ЗО счетного устройства 14, обеспечивая Фиксацию среднего значения напрякенности установившегося внешнего размагничивающего поля, соответствующего коэрцитивной силе. По истечении 35времени, необходимого для Фиксации напряженности поля, схема 15 выключает регулятор 11 до следующего цикла измерения, переводя все элементы коэрцитиметра в исходное состояние. О Применение предложенного способа позволяет снизить затраты времени на одно измерение в десятки раз по сравнению с временем, затрачиваемым на одно измерение козрцитиметрами, реализующими известные способы, а также снизить в несколько раз массу источника размагничивающего поля.Формула изобретенияСпособ измерения коэрцитивной силы, заключающийся в размагничиваниивозрастающим во времени магнитным по-.лем при одновременном определении намагниченности изделия и определениикоэрцитивной силы по среднему значению напряженности внешнего размагничивающего поля, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и. быстродействия процесса измерения, размагничивание ведут в динамическом режиме до получения первогонулевого сигнала с датчика намагниченности, затем уменьшают напряженность внешнего размагничивающего поля на величину, пропорциональную запаздыванию намагниченности, накладывают на размагничивающее поле переменное магнитное поле с амплитудой впределах магнитной упругости материала, после чего продолжают размагничивание, увеличивая напряженность постоянной составляющей внешнего размагничивающего поля до получения нулевой намагниченности изделия,Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Февралева Н.Е. Магнитотвердыематериалы и постоянные магниты. 1969,с. 188-197.2. Авторское свидетельство СССРР 458792, кл. С 01 8 33/12, 1975773543 Составитель М,Клыковедактор О.Колесникова Техред Н. Ковалева КорректорА.Грице исно илиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная аказ 7495/58 ВИИИПИ ГосУд по делам 113035, Москва
СмотретьЗаявка
2479297, 25.04.1977
ЛЬВОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ПРУДВИБЛОХ ИГОРЬ АЛЕКСЕЕВИЧ, ФИЛЮШИН БОРИС СЕРГЕЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01R 33/12
Метки: коэрцитивной, силы
Опубликовано: 23.10.1980
Код ссылки
<a href="https://patents.su/5-773543-sposob-izmereniya-koehrcitivnojj-sily.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ измерения коэрцитивной силы</a>
Предыдущий патент: Магнитоконтактный датчик
Следующий патент: Способ измерения коэрцитивной силы магнитных носителей
Случайный патент: Способ получения 1-хлорбутена-2