Датчик для измерения магнитных характеристик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
368562
Союз Советскик
Содиалистическик
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 25Л.1971 (№ 1613835/18-10) с присоединением заявки №
Приор,итет
Опубликовано 26Л.1973. Бюллетень № 9
Дата опубликования описания 28.IV.1973
М. Кл. G Olt 33/00
G 0lII 27/72
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 621.317.421 (088.8) Авторы изобретения
М. E. Зубков, М. Г. 1 охман и А. А. Торбин
Заявитель
Харьковский Государственный педагогический институт им. Г. С. Сковороды
ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
МИ КРООБРАЗЦОВ
Изобретение предназначено для измерения осциллографическим методом магнитных характеристик образцов малого сечения, изготовленных из магнитотвердых (или иных) материалов.
В известных датчиках намагничивающее поле с напряженностью более 1000 э создается в зазоре магнитопровода из ферромагнитного материала. Для выделения напряжения, пропорционального намагниченности исследуемого образца, он вводится в отверстие измерительной катушки датчика, устанавливаемого в зазоре. Рядом с измерительной катушкой в корпусе датчика располагается идентичная ей компенсационная катушка. Измерительная цепь канала намагниченности состоит из последовательно и встречно включенных измерительной и компенсационной обмоток и интегрирующего усилителя. При этом предполагается, что напряжения, индуктируемые в обмотках намагничивающим переменным полем, равны и взаимно компенсируются. Однако на практике в зависимости от напряженности намагничивающего поля амплитуда напряжения некомпенсации может составлять от единиц до десятков милливольт. При малых размерах исследуемых образцов напряжение некомпенсации оказывается соизмеримым с полезным сигналом, что вносит недопустимую погрешность в результаты измерения. Причина появления напряжения некомпенсацип состоит в различии параметров магнитной цепи для потоков, пронизывающих обе катушки. Вследствие нелинейности кривой намагничивания ма5 териала магнитопровода напряжение обмоток имеет различный спектральный состав. Условия компенсации для основной и высших гармоник не совпадают, что и приводит к появлению напряжения некомпенсацпп. Компенса10 ция высших гармонических составляющих путем подмешивания стороннего напряжения требует наладочных работ при малейшем изменении намагнпчивающего поля, чго сущсственно затрудняет процесс измерении.
15 Цель изобретения — снижение напряжения некомпенсации. Эта цель достигается тсм, п о магнитный поток, пронизывающий пзмсрителную и компенсационную обмотки, проходит через одни и те же участки магнптопровода.
20 На фиг. 1 показан предлагаемый датчик; на фиг. 2 — электрическая схема датчика; на фиг. 3 — размещение датчика в рабочем зазоре намагничивающего устройства.
Датчик (см. фиг. 1) содержит каркас 1, вы25 полненный из изоляционного материала. Размеры и конфигурация каркаса определяются размерами рабочего зазора, а также размерами и формой исследуемых образцов. На каркас наматываются измерительная 2 и ком30 пенсационная 8 обмотки. Геометрические оси
368562
К = "(1. Зи
8и (4) 15 где еи и е„—
Д— к
К=—
W;, обмоток должны совпадать. Число витков в обмотках должно удовлетворять неравенству:
W„S„< W„S„, (1) где SÄ и S„; сумма площадей витков измерительной и компенсационной обмоток.
Исследуемый образец помещается в отверстие 4. Измерительная 2 и компенсационная 8 обмотки включаются (см. фиг, 2) последовательно и встречно. Причем, с компенсационной обмотки снимается часть напряжения при помощи делителя из безиндуктивных сопротивлений 5 и б. На фиг. 3 показано размещение датчика 7 в рабочем зазоре намагничивающего устройства 8 таким образом, чтобы геометрическая ось обмоток совпадала с направлением силовых линий поля.
Настройка датчика заключается в подборе сопротивлений делителя по минимуму напряжения некомпенсации и осуществляется при отсутствии исследуемого образца. При этом коэффициент деления оказывается равным: и и в $ (2)
Ri+ и и8и
Коэффициент деления а может быть измерен известными методами с высокой точностью и остается постоянным для каждого датчика.
При введениями в отверстие датчика исследуемого образца на его выходе имеет место напряжение,полезного сигнала:
U = 1и — l„= 4,44 10 fqw„(1 — Ка)
dt напряжения, индуктируемые в измерительной,и компенсационной обмотках; частота перемагничивания образца; площадь сечения образца; отношение числа витков компенсационной и измерительной обмоток; у — намагниченность образца.
Полезный сигнал, пропорциональный произ.водной намагниченности материала исследуемого образца, подается на вход интегрирующего усилителя осциллографической установ5 ки, предназначенной для исследования параметров петли гистерезиса.
Из сопоставления уравнений 2 и 3 вытекает, что по сравнению с обычным датчиком, со10 держащим две самостоятельные катушки, полезный сигнал ослабляется на величину:
Некоторое ослабление полезного сигнала в предлагаемом датчике сочетается с уменьшением нескомпенсированного напряжения по к райней мере в 80 — 100 раз, Более точная компенсация достигается за счет того, что через окно измерительной и компенсационной обмоток проходит практически один и тот же поток намагничивающего поля.
25 Снижение величины нескомпенсированного напряжения от намагничивающего поля позволяет наблюдать и оценивать параметры петли гистерезиса материала образцов весьма малого (до 0,0001 мм ) сечения в намагничиваЗо ющем поле большой напряженности, создаваемой в рабочем зазоре ферромагнитного (или иного) магнитопровода.
35 Предмет изобретения
Датчик для измерения магнитных характеристик микрообразцов, содержащий измерительную и компенсационную обмотки и дели40 тель напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения напряжения некомпенсации, индуктируемого намагничивающим переменным полем, компенсационная обмотка намотана поверх измерительной и включена
45 встречно через делитель напряжения, причем геометрические оси измерительной и компенсационной обмоток совпадают.
368562
Риг 1
Фиг 3
Составитель Л. Устинова
Техред Л. Грачева
Редактор В. Фельдман
Корректор Е. Миронова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 1142/3 Изд. № 365 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, 3К-35, Раушская наб., д. 4/5
