Измеритель магнитной восприимчивости
Иллюстрации
Реферат
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1182555 А (51)4 G 01 R 33/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ВО .(.ОНДЕР ig
ll>!1м п,,1.: >
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 351 3054/24-21 (22) 16. 11. 82 (46) 30.09.85 Вюл, У 36 (72) Н.Ф. Кротевич и В. Г. Сергеев (71) Сибирский .научно-исследовательский институт метрологии (53) 621.317.44(088.8) (56) Н.$сЬшЫС, Ein Iorsios — Suszeptometer und Eisen — freiheits, SonMerhaft zum 70 — jahrigen Bestehen
des Geomagnetischen Instituts Potsdam (Abh. Nr. 2/). Akademie — Ver,lag, Berlin 1961, 139-142. (54)(57) измкгиткль млгнитной восприИМЧИВОСТИ, содержащий первичный магнитостатический и вторичный емкостный преобразователи, корректор нуля и арретир, расположенные в корпусе, при этом первичный магнитостатичесикий преобразователь состоит из двухлопастного коромысла с закрепленными на концах измерительным и астазирующим магнитами в форме вытянутых цилиндров, а вторичный емкостный преобразователь содержит неподвижные симметрично охватывающие лопасти коромысла электроды и электронный усилительно-преобразовательный блок, причем электроды, соединенные попарно крест-накрест, подключены к входу усилительно-преобразовательного блока, выход которого соединен с катушкой обратной связи, о т л ич ающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности и улучшения эксплуатационных характеристик, магниты закреплены на подвижном коромысле, выполненном в виде двухлопастной пластины с отогнутыми в противоположные стороны концами, и разнесены одноименными полюсами в протовоположные стороны на одинаковые расстояния перпендикулярно плоскости коромысла, причем с корпусом шарнирно связана шина, снабженная перемещающейся по ней кареткой с постоянным магнитом и фиксаторами двух положений шины, а измерительный и астазирующий магниты изготовлены иэ сплава на основе редкоземельных металлов со следующими соотношениями геометрических параметров: >ы 4 0 (d где ы — величина зазора между полюсом измерительного магнита и внешней плосКостью корпуса;
1 — длина магнита в направлении . оси намагничивания;
Ц - диаметр или поперечный размер магнита.
1182
Изобретение относится к средствам измерения магнитных величин и может быть использовано для измерения магнитной восприимчивости слабомагнитных веществ и материалов.
Цель изобретения — повышение чувствительности и улучшение эксплуатационных характеристик за счет выбора оптимальных параметров маг нитов и конструктивных особенностей 10 системы.
На чертеже схематически изображено устройство.
Первичный преобразователь состоит из двухлопастного коромысла 1 из магниевой пластины с отогнутыми в противоположные стороны концами, измерительного 2 и астазирующего 3 магнитов дискообразной формы из сплава самарий-кобальт. Коромысло подвешено на упругих металлических растяжках 4.
Вторичный преобразователь состоит из неподвижных, симметрично охватывающих лопасти коромысла электродов
5 и электронного усилительно-преобразовательного блока 6, Электроды 5 электрически связаны между собой попарно крест-накрест и вместе с лопастями коромысла образуют дифференциальный конденсатор, электрически
30 связанный с усилительно-преобразовательным блоком 6, С выходом последнего связана катушка 7 отрицательной обратной связи, каркас которой является магнитно-индукционным демпфе- 35 ром 8.
Первичный и вторичный преобразователи размещены в герметичном корпусе, образованном крышкой 9 и основанием 10, соединенными между собой 40 через прокладку 11 винтами. Верхняя плоскость крышки является предметным столиком для из:-:еряемых образцов.
С крышкой шарнирно связана шина 12, на которой укреплена каретка 13 с запрессованным в ней постоянным магнитом 14 и сплава самарий-кобальт.
Устройство работает следующим образом.
Образец 15, установленный плос- 50 кой гранью на предметный столик, намагничивается магнитным полем измерительного магнита и взаимодействует с последним, в результате, чего измерительный магнит притягива- Я ется или отталкивается (в зависимости от магнитных свойств образцапарамагнетика или диамагнетика).
555 2
Это приводит к угловому перемещению коромысла 1 и к изменению баланса . емкостей дифференциального конденсатора.Усилительно-преобразовательная схема преобразует изменение емкостей в электрическое напряжение, причем в среднем положение лопастей (относительно неподвижных электродов) сигнал на выходе равен нулю.
К выходу усилительно-преобразовательной схемы подключены регистратор (аналоговый или цифровой) и катушка
7 обратной связи, взаимодействующая с астазирующим магнитом 3 таким образом, что при любом входном сигнале коромысло остается практически неподвижным. Глубину обратной связи можно изменять в широких пределах, тем самым можно расширить динамический диапазон до 120 — 140 дБ. Свободные колебания первичного преобразователя гасятся с помощью магнито-индук-. ционного демпфера 8 и дифференцирующей цепочки (не показана), подключенной к катушке 7. Калиборовка прибора производится стандартными образцами магнитной восприимчивости, mapнирно укрепленная на крышке шина 12 с укрепленным на ней с помощью каретки 13 магнитом 14 может фиксироваться в двух положениях, выполняя при этом функции точного корректора
"нуля" или арретира (положение, показанное на чертеже, соответствует функции корректора "нулч"). В положении "арретир" каретка с магнитом располагается над измерительньи магнитом, и они взаимно притягиваются.
Форма коромысла первичного преобразователя в виде пластинки с отоггутыми концами в сочетании с плоскими магнитами позволяет устранить влияние астазирующего магнита при сохранении симметрии первичного преобразователя; повысить помехоустойчивость прибора к магнитным полям и ослабить тем самым требование к подбору идентичности измерительного и астаэирующего магнитов.
Выбор оптимальных параметров осуществляется из следующих соображений, Если F — - сила взаимодействия; ш — магнитная масса, сосредоточенная на полюсах намагниченного тела;
Ч вЂ” объем; a2SSS 4 где Н вЂ” поле измерительного магнита, намагничивающее образец;
R — расстояние между центрами взаимодействующих между со5 бой образца и магнита
R= (— + а+ — )
11 1
2 2
10 тогда
I — - намагниченность (ш—
1 измерительного магнита, m2- образца); — магнитная восприимчивость образца; а -. расстояние между полюсом магнита и плоскостью образца;
1„ — длина измерительного магнита.,то, согласно закону Кулона, будут реализованы следующие силы магнитного взаимодействия:
t5
Fl m1 ш2 и ш, шр а2 а+1 )2(1) В выражениях (1) влиянчем верхнего полюса измерительного образца можно 20 перебречь, так как 1 а. Если допустить, что образец является чистым диа- или парамагнетиком,т.е. не обладает остаточной намагниченностью, то из выражения (1), учитывая извест-25 ное соотношение m = 1Ч!1, можно получить результирующее взаимодействие
ЗЭКАМ lee+0 а Е,, „, Е„) . Зо
Если заменить величину Ig по известным формулам I2-- ХН и Н =
=2 11Ч /R3, э„ ч ч «(е «.е ) (3)
2 3 ++ 2
Из выражения (3) следует, что уменьшение длины магнита при сохранении его объема дает более чем сто- кратное увеличение силового взаимодействия,а следовательно,и чувствительности по сравнению с прототипом.
Уменьшение длины магнита при сохранении его объема допускают только высококоэрцитивные магнитные сплавы, например, Со 5Sm, который использован в данном устройстве. С другой стороны, уменьшение длины магнита
1„ также должно иметь предел. (Из выражения (3) видно, что при
1 - 0, F 0). Анализ выражения (3) показывает, что оптимальное значение длины должно выбираться из условия
2а. Таким образом, полная длина магнита должна быть не менее четырехкратного значения 1 Ъ 4а.
1182555
3 7 17
10 9
Заказ 6110/50 Тираж 747 Подписное
ВНИИХИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель В.Вагин
Редактор Е.Копча Техред Ж.Кастелевич Корректор В.Бутяга