Способ определения размера ферромагнитных частиц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЯИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19) ( 4 С 01 И 27/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г ьныи стр А.А.8)ельс27/7ьств ловьев во СССР 1974. СССР 1979. ЗМЕРА фЕР ИЯ ожет быть использо ия размеров ферроЦель изобретения - ительности спосодостижения указанГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНРОМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение мвано для определен,магнитных частиц.повышение производба. В способе для нои цели одновременно с воздеиствиемэлектрического поля на контролируемый объем воздействуют неоднородныммагнитным полем, вектор напряженности которого вращают в плоскости расположения вектора напряженности электрического поля. При этом напряжениеэлектрического поля монотонно увеличивают до напряжения пробоя, котороефиксирует, а средний размер частицопределяют из математического соотношения, приведенного в описании к изобретению. Устройство для осуществленияспособа содержит постоянный магнит 2,кольцевой магнитопровод 3, пару электродов 4, источник питания 5, измерительный прибор 6. Контролируеьейобъем - 1. 7 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения размеров Ферромагнитных частиц во всех отраслях народного хозяйства, где применяются порошковые и гранулированные ферромагнитные материалы.Целью изобретения является повышение производительности способа определения размера ферромагнитныхчастиц за счет одновременного воздействия на контролируемый объем магнитным и электрическим полями,На фиг, 1 показана взаимная ориентация векторов напряженностей магнит 15ного и электрического полей; на фиг.2и 3 - варианты выполнения устройствадля осуществления способа, на фиг,47 - экспериментальные зависимости,Ферромагнитные частицы помещают в20объем 1, Устройство для осуществленияспособа (фиг.2) содержит постоянныймагнит 2, кольцевой магнитопровод 3с приводом вращения (Фиг.2 не пока 25зан) и пару электродов 4. Напряжениена электроды 4 подается от источника 5 питания и определяется по прибору б.Устройство (фиг.3) состоит из ин 30 дукторавращающегося магнитного поля, например статора трехфазного асинхронного двигателя, с полюсами 8, немагнитного трубопровода 9, отграничивающего объем 1 ферромагнитных частиц от поверхности полюсов 8 индуктора 7, круглых соосных электродов 10, расположенных симметричнои параллельно оси 0-0 объема и образующих разрядный промежуток длиной 1, а также диэлектрические40 стенки 11 для удержания электродов 10 и исключения потерь Ферромагнитных частиц в отсутствие магнитного поля.Способ осуществляют следующим образом,На объем 1 Ферромагнитных частиц (фиг,1) накладывают одинаковые по направлению электрическое Е и магнитное Н поля и создают между симметрично противолежащими относительно оси симметрии О-О объема 1 областями градиент чапряженности магнитного поля Н, причем напряжение магнитного поля Н вращают вокруг оси симметрии0-0 , а напряжение электрического поля Е увеличивают до напряжения пробоя, по величине которого определяют размер ферромагнитных частиц по зависимости 8 Н =а-Ь 1 д (1) где Б =, 1вС 1 осредний размер ферромагнитных частиц;1 - размер контролируемого объеома, на котором осуществляется воздействие электрическим и магнитным полями;Б - напряжение пробоя в присутпРствии ферромагнитных частицв объеме 1;Б - напряжение пробоя воздушного промежутка 2, в отсутствиеФерромагнитных частиц;а и Ь - коэффициенть, которые находят при тарировке посредством использования Ферромагнитных частиц известных размеров. Вращение магнитного поля осушествляют током промышленной частоты при индукции, равной 0,08-9,2 Т,.Физической основой способа является зависимость сопротивления образованных вдоль силовых линий магнитного поля и вращающихся за ним цепочек из ферромагнитных частиц от силы сцепления ферромагнитных частиц в в цепочках друг с другом, котораяопределяется выражением сила сцепления Ферромагнитных частиц друг с другоммагнитная восприимчивостьферромагнитной частицыобъем ферромагнитной частицы,йНН и -- напряженность и градиентс 1 хнапряженности магнитного поля,Для перехода от магнитных характеристик ферромагнитной частицы к характеристикам ее материала воспользуемся выражениями где , - магнитная проницаемость ферромагнитной частицы;1802,8 10 магнитная проницаемостьматериала ферромагнитнойчастицыкоэффициент размагничивания, определяемый как постоянная величина для конкретной формы ферромагнитной частицы отношение;:, длины ферромагнитной частицык ее диаметру Й1 4Ь в зависимости (1) определяются при тарировке шкалы источника напряжения электрического поля посредством помещения ферромагнитных частиц известных размеров в фиксированный объем рабочей зоны,На фиг.5 приведена экспериментальная зависимость напряжения пробоя от коэффициента заполнения рабочей зоны (объема 1)с 1 НВ связи с тем что 4 Н и - в цеФДхпочках из ферромагнитных частиц, образованных посредством вращающегосямагнитного поля трехфазного индуктора 7 с числом пар полюсов 8, равнымединице, изменяются незначительно,сила притяжения ферромагнитных частиц и, соответственно, величина контактных сопротивлений, из которыхскладывается сопротивление цепочки,замыкающей электроды 4 или 10 присвоем вращении в магнитном поле, определяются только объемом ферромагнитной частицы, из величины которогонаходится длина или размер ферромагнитной частицы.Возможность реализации способадля вращающегося магнитного поля, созданного индуктором 7 на базе статоратрехфазного асинхронного электродвигателя, питаемого током промышленнойчастоты, и с числом пар полюсов, равным единице, подтверждена экспериментально.Измерения проводились при значениииндукции в центре индуктора 70,13 Тли частоте вращения магнитного поля 150 об/с для различных размеров ферромагнитных частиц.При этом экспериментально установлена зависимость (1) длины ферромагнитных частиц от напряжения пробоя,На фиг,4 приведен график зависимости У от 3 для , =11,6 мм придиаметре электродов 10 4 мм,При осуществлении способа ферромагнитные частицы в количестве, достаточном для образования цепочек,помещают в объем 1, на который накладывается перпендикулярно к электродам вращающееся магнитное поле нормального индуктора и подается напряжение электрического поля от стороннего источника, по приборам которого фиксируется значение величинынапряжения пробоя, Коэффициенты а и(5) где К - коэффициент заполнения раз15 бочей зоны,Ч - суммарный объем ферромаг 2нитных частиц в рабочей зоне;Чэ- объем рабочей зоны.20 Минимальное значение коэффициента заполнения рабочей зоны определяется из отношения минимальногообъема цепочки Ч к объему тела Чт,образуемого при вращении этой цепоч ки минК = и -з,Ч фт(6) где и - коэффициент перекрытия ферЗ 0 ромагнитными частицами друг другапо длине цепочки, равный двум приустойчивом образовании цепочек.Линии а и б характеризуют напряжение пробоя в зависимости от К 35 для ферромагнитных частиц с=0,655 мм и с 1 =7 мм и й =0,5 ммсоответственно, а линия в - зависимость величины минимального напряжения, при котором начинает течь ток 40 по цепочке из ферромагнитных частицс 1 =7 мм и 6=0,5 мм, К принимаетзначения в диапазоне 0,016 - 0,2На выбранном участке прямолинеймной зависимости минимальная величина напряжения электрического поля,при котором начинает течь ток поцепочке, равна 9 В.Необходимость вращения магнитного 50поля обусловлена тем, что при наложении магнитного поля на ферромагнитные частицы они выстраиваются в цепочки по направлению между магнитными полюсами и могут идти от одного 55полюса в направлении силовых линийк другому полюсу, но не достигатьего. Вращение полюсов магнитного поля приводит к тому, что возмущенияза счет сил инерции, действующие наферромагнитные частицы при их движении, приводят к утоньшению цепочкии ее удлинению так, что цепочка замыкает полюса источника магнитногополя и электроды 4 и 10. Таким образом, вращение магнитного поля приво 1дит к образованию цепочек одинаковойтолщины, замыкающих промежуток 1 между электродами 4 и 10,Зависимость (фиг,б) напряжения 10пробоя от изменения величины разрядного промежутка 2 между электродами электрического поля показывает,что есть необходимое для пробоя зоны контакта ферромагнитных частиц 15наПряжение пробоя контактного сопротивления, которое описывается выражением 1313 с 13(1) запишется а - Ь 1 Р = 1 д (13+ с 1 ), (Я) 25 Наибольший размер ферромагнитныхчастиц, определяемый предлагаемымспособом, определяется размером расстояния 1, между электродами, т,е. 30не может быть более 1 = 1. Наименьзший размер составляет10 м,На фиг.7 приведен график зависимости минимально определяемого значения размера ферромагнитной частицы от величины разрядного промежуткаОпределение размера ферромагнитных частиц менее 35 А настоящим способом невозможновследствие разрядного промежутка 1, вне зависимости 40от того, есть или нет в зазоре цепочки из ферромагнитных частиц.Испытания показали, что время определения размера ферромагнитных частиц при изменении напряжения пробоя 45вручную порядка 0,1-0,2 мин. При автоматизации процесса возможны следующие затраты времени: на образованиецепочек 0,02 с, на изменение напряжения до пробоя О, 1-0,01 с, на определение величины пробоя 0,3-0,5 с,на подачу ферромагнитных частиц врабочую зону О, 1 с, т,е. всего 0,520,63 с, что по сравнению с известными способами меньше в 10-20 раз, К 55 тому же диапазон измеряемых размеров ферромагнитных частиц по предлагаемому способу составляет 10 10 м, т.е, 7 порядков, а по известЭным способам 10 - 10м, т,е. 2 порядка.Способ может найти применение в автоматизированных технологическихпроцессах, где получают или используют ферромагнитные частицы, для определения, контроля или регулирования размера ферромагнитных частиц.Формула изобретенияСпособ определения размера ферромагнитных частиц, включающий воздействие на контролируемый объем с ферромагнитными частицами магнитным и электрическим полями, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности способа, одновременно с воздействием электрического поля на контролируемый объем воздействуют неоднородным магнитным полем, вектор напряженности которого вращают в плоскости расположения вектора напряженности электрического поля, при этом напряжение электрического поля монотонно увеличивают до напряжения пробоя, которое фиксируют, а средний размер ферромагнитных частиц определяют из соотношенияР 13=а-Ьгдео осредний размер ферромагнитных частиц;- размер контролируемогообъема, на котором осуществляется воздействиеэлектрическим и магнитнымполями;У - напряжение пробоя в присутствии ферромагнитныхчастиц;13 - напряжение пробоя в отсутствие ферромагнитных частиц,а и Ь - постоянные коэффициенты.1302181 Яд 7 О 10 Юд ги я м о кФиг. 7 Составитель С.Шумилишская Техред М. Ходанич Редактор О.Юрковецкая рректор С.Шекмар Тираж 777 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская н