Способ двухчастотного определения параметров ферромагнитных материалов и изделий

Способ двухчастотного определения параметров ферромагнитных материалов и изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ДВУХЧАСТОТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ, заключающийся В одновремянном намагничивании НЛ J. низкочастотным и высокочастотньм с меньшей амплитудой полями и выделении ЭДС сигнала высокой частоты, .отличающийс я тем, что, с целью повышения точности определения , амплитуду воздействующего высокочастотного поля предварительно модулируют по закону Hmu;(t)H,.u,(..J f|cos«tt), где 5 круговая частота и амплитуда низкочастотного поля; U) и Hmui- круговая частота и амплитуда модулируемого высокочастотного поля. I I ff f -j lceiut S e,t ч1- Г1 ч1«-Я

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g(5f) G 01 R 33/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1. ь:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3405766/18-21 (22) 04.03.82 (46) 07.10.83. Бюл. М 37 (72) Б.Б.Винокуров и В.В.Гасельяик (71) Томский ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Энамени политехнический институт им. С,М.Кирова (53) 621.317.44(088.8) (56) 1, Измерительная техника, 1971, 9 12, с.59-60.

2.Авторское свидетельство СССР

9 280666, кл. G 01 R 33/02, 1970, (54) (57) СПОСОБ ДВУХЧАСТОТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ

МАТЕРИАЛОВ И ИЭДЕЛИИ, заключающийся в одновременном намагничивании

„.80„„1046724 А низкочастотным и высокочастотным с меньшей амплитудой полями и выделении ЭДС сигнала высокой частоты, .отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, амплитуду воздействующего высокочастотйого поля предварительнс модулируют по закону

9m (t)= Нп ш t+ сОЬЯ1

Я нр,Я л где Я иНл й.— круговая частота и амплитуда низкочастот ного поля; ьо и Нтш- круговая частота и амплитуда модулируемого высокочастотного поля.

1046724

Изобретение относится к магнитным измерениям M может быть использовано при неразрушающем контроле ферромагнитных материалов и.иэделий.

Известен двухчастотный способ возбуждения, используемый для магнитных измерений, заключающийся в том, что на ферромагнитный образец воздействуют низкочастотным полем в нелинейной области и со значительно меньшей амплитудой †. высокочастотным полем, а.по огибающей высокочастотного сигнала преобразователя судят о значениях магнитного параметра(1 1. 15

Недостатком способа является низкая точность измерения, ограниченная отсутствием какого-либо нормирования режимов получения высокочастотных частных циклон н различных точкахр() низкочастотной петли гистерезиса.

Известен способ определения параметров ферромагнитных материалов q заключающийся в том, что контролируемый образец одновременно намагни-. р5 чивают сильным низкочастотным и слабым нысокочастотным полями, выделяют иэ ЭДС преобразователя сигнал высокой частоты и по нему судят о качестве материала образца(2 .

Недостатком известного способа является низкая точность измерения, которая объясняется тем, что размах частных динамических циклов, а следонательно, и усло.вия их получения в разных точках низкочастотной петли не остается постоянным, а изменяется периодичес.ки с удвоенной частотой низкочастотного поля от наименьшего значения, когда мгновенное значение 40 низкочастотного поля равно нулю (об ласть остаточной индукции), до наибольшего — в момент максимума низкочастотного поля (область клювиков низкочастотной петли). 45

Кроме того, при определенных соотношениях параметров намагничивающих полей (а именно соотношениях скоростей изменения этих полей) возникают условия, когда частные циклы вообще исчезают н некоторых областях. низкочастотной петли гистерезиса, что приводит, в свою. очередь, к потере части полезной информации.

Цель изобретения — повышение точности определения параметров ферромагнитных материалов и изделий.

Поставленная цель достигается тем,что согласно способу, заключающе-60 муся в одновременном намагничивании низкочастотным и высокочастотным с меньшей амплитудой полями и выделений ЭДС сигнала высокой частоты, амплитуду воздействующего высокочастотного поля предварительно модулируют по закону

Hrnw(t>=llaw 1+ — — — со Я1(Я Hmg )( м Hmw 2 ( где Я и и(Я вЂ” круговая частота и амплитуда низкочастотного поля; м и Н п((- круговая частота и амплитуда модулируемого высокочастотного поля.

На фиг. 1 представлены кривые для случая возбуждения периодически модулированным по амплитуде высокочастотным полем; на фиг. 2 устройство для реализации предлагаемого способа.

В процессе намагничивания ферромагнетика сложным полем, представляющим сумму двух переменных полей,на низкочастотной петле гистерезиса фор-.

Мируются частные циклы, форма и размеры которых определяются параметрами возбуждающих полей (амплитудами и частотами) и их. соотношением.

Важной характеристикой частного цикла является величина обратного, .поля dH (фиг. 1,н), которая и .определяет размах частного цикла. Изменение йН неизменно приводит к изменению магнитного состояния на частном цикле.

Из теории двухчастотного намагничивания известно, что при возбуждении ферромагнетика двумя, неизменными по амплитуде переменными полями, величина дН для частных циклов, находящихся в разных точках низкочастотной петли, не остается постоянной, а периодически изменяется, принимая наименьшее значение в точках,.где низкочастотное поле проходит через нуль, и набольшее - в точках, где ниэкочастот ное поле максимально.. Таким образом, условия получения частных циклов в разных точках низкочастотной петли будут различны.

Согласно предлагаемому способу ферромагнетик перемагничивается двумя переменными .полями:низкочастотным с постоянной амплитудой (фиг. 1, а) и высокочастотным, .амплитуда которого изменяется синхронно с низкочастотным полем по закону(фиг.1(5 )

Hmw(t)=HMw 4+ H 2 (ooSatl i

Я Н(нй У (и Нmж 2 где Я ий((Я - круговая частота и амплитуда напряженности низкочастотного поля; (ииНпаи- круговая частота и амплитуда напряженности модулируемого высокочастотного поля.

1046724

Представленный закон модуляции вытекает из условия равенства размаха по напряженности (аН) динамических частных циклов независимо от того, в какой точке низкочастотной петли гистерезиса они находят- ся. Этот размах численно определяет ся отрицательными приращениями суммарного возбуждающего поля, которые собственно и вызывают появление част- ных циклов.

1D

Контролируемый ферромагнитный образец 1 (фиг. 2), наприиер, круглого сечения помещен в проходной преобразователь, содержащий две возбуждающие обмотки 2 и 3, одна иэ 15 которых 2 подключена к генератору

4 низкой частоты, и срздает сильное низкочастотное поле (фиг. l,а),достаточное для нелинейного перемагничивания контролируемого образца. 20

Другая воз буждающая обмотка. 3 подключена к генератору 5. амплитудно-мо:дулированного сигнала .высокой частоты и возбуждает в образце магнитное поле, амплитуда которого изменяется синхронно с низкочастотным полем по приведенному закону (фиг. 1 Б ).

Модуляция амплитуды высокочастотного сигнала может быть осуществлена любым известным путем, Второе слагаемое выражения, стоящее в скобках и изменяющееся по закону абсолютного косинуса (/созЯЦ), реализуется путем функционального преобразования синусоидального низкочастотного сигнала, снимаемого с генератора 4 низкой частоты. Масштаб этого преобразования определяется параметрами Я,НтЯ, ы и Ням возбуждающих полей, конкретные значения которых выбираются из усло- 40 вий контроля и измерения.

Информация снимается с измерительной обмотки б проходного преобразователя в виде электрического сигнала и преобразуется измеритель- 45 ной цепью, состоящей из интегратора 7 и осциллографа 8, на второй вход которого подается напряжение, пропорциональное напряженности сумматорного поля. Это напряжение получается в результате использования катушки 9 поля, подключенной к входу второго интегратора 10.

На экране осциллографа 8 наблюдается процесс сложного намагничивания, 55

C целью контроля можно использовать гармонический состав сигнала датчика. Для этого в устройст- ве представлена вторая. измеритель-. 60 ная .цепь, состоящая из последователь но соединенных избирательного,усилителя 11 и индикатора 12, подключенных к измерительной обмотке б.

Таким образом, изобретение обладает рядом преимуществ по сравнению с известными двухчастотными cfloco бами-контроля и измерения н позволяет нормировать заданное условие образования динамических частных циклов независимо от, расположения их на низкочастотной петле гистереэиса, что повышает точность контроля. Кроме того, принципиальное отсутствие условий, при которых происходит исчезновение частных. циклов на низкочастотной петле, исключает возможность потери части информации об образце и способствует повышению точности измерения.

В качестве базового объекта для сравнения выбран cnoco6(1 ) реализованный в устройстве для измерения обратимой магнитной проницаемости, по которому испытуемый ферромагнитный образец намагничивается двумя переменными магнитными полями— низкой частоты (50 Гц) с амплитудой, достаточной для нелинейного перемагничивания, и высокой частоты (100 кГц-10 МГц) со значительно меньшей амплитудой. Сигнал на выходе преобразователя несет информацию об измеряемом объекте.

Анализ работы устройства указывает на то, что максимальная скорость высокочастотного поля должна быть много больше (хотя бы на два порядка) максимальной скорости низкочастотного поля. Для предлагаемых условий реальные значения частоты высокочастотного поля должны быть порядка 5-15 МГц, что усложняет техническую реализацию способа. Уменьшение частоты приводит к прогрессирующему увеличению погрешности измерения. Для частот ниже 250-100 кГц устройство принципиально использовано быть не может из-эа отсутствия частных циклов на части низкочастотной петли гистерезиса.

Кроме того, в силу физических особенностей двухчастотного намагничивания при использовании возбуждающих полей с постоянными амплитудами размах динамических частных цик- лов,,находящихся в разных точках низкочастотной петли, будет разным.

Учитывая, что проницаемость на частном цикле зависит от величины обратного поля, а при двухчастотном намагничивании эта зависимость еще более сложная, становится очевндным, что точность измерения об- ратимой проницаемости с помощью рассматриваемого базового объекта будет низкой.

1046724 (Уиг. Р

Составитель В.Шульгин

Редактор Н.Стащишина Техред М.Кузьма Корректор С.Шекмар

Заказ 7725/46 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35., Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4