Способ определения начальной магнитной проницаемости

Способ определения начальной магнитной проницаемости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для контроля магнитных параметров сердечников из ферромагнитных материалов. Способ определения начальной магнитной проницаемости состоит в следующем. На образец воздействуют переменным током с изменяющейся амплитудой Н или суммой менного и постоянного полей фиксированной амплитуды. В момент смены знака напряженности определяют дифференциальную магнитную проницаемость, находят зависимость дифференциальной магнитной проницаемости для момента смены знака напряженности от амплитуды напряженности поля, а значение начальной магнитной проницаемости определяют по результатам линейной экстраполяции этой зависимости в области нулевого значения напряженности магнитного поля. При больших измеряемых величинах (Н„ .п.мвкс где значение максимальной амплитуды напряженности магнитного поля соответствует максимальному значению амплитудной магнитной проницаемости образца) улучшается точность экстраполяции и одновременно повышается чувствительность измерения. 5 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 11 4 G 01 R 33/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BT0PCRQbhY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

{21) 4162664/24-21 (22) 16. 12 ° 86 (46) 15.03.89. Бюл. № 10 (71) Владимирский политехнический институт (72) В.Д. Сыров, В.К. Новиков и Н.И. Туманова (53) 621.317.44(088.8) (56) Хек К. Магнитные материалы и нх техническое применение. М,: Энергия, 1973, с. 8.

Авторское свидетельство СССР

¹ 901957, кл. G 01 R 33/12, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАЧАЛЬНОЙ

МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ (57) Изобретение может быть использовано для контроля магнитных параметров сердечников из ферромагнитных материалов. Способ определения начальной магнитной проницаемости состоит в следующем. На образец воз" действуют переменным током с изменя1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть ислользовано для контроля магнитных параметров сердечников из ферромагнитных материалов.

Цель изобретения — повышение точности определения начальной магнитной проницаемости путем увеличения отношения сигнал/шум.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 — зависимость амплитудной магнитной проницаемости Ц и дифференциальной, соответству„ SU„„1465851 А 1 ющейся амплитудой Н или суммой пере"

hl менного и постоянного полей фиксированной амплитуды. В момент смены знака напряженности определяют дифференциальную магнитную проницаемость, находят зависимость дифференциальной магнитной проницаемости для момента смены знака напряженности от амплитуды напряженности поля, а значение начальной магнитной проницаемости определяют по результатам линейной экстраполяции этой зависимости в области нулевого значения напряженности магнитного поля. При больших измеряемых величинах (Н и Н где значение максимальной амплитуды напряженности магнитного поля соот" ветствует максимальному значению амплитудной магнитной проницаемости образца) улучшается точность экстраполяции и одновременно повышается чувствительность измерения. 5 ил. ющей моментам смены знака напряженно- Q© сти поля (Н = О) p> „от амплнту" Ю ды П перемагничиваюыего поля; на Э ®4 фиг. 3 - экспериментальные кривые

4 н о f (H ); на фиг, 4 — физические процессы, происходящие в образце при перемагничивании; на фиг.5- р кривая намагничивания образца и хай рактер изменения нама гничивающе го поля.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения: генератор 1 нама гничивающего тока; амплитудный детектор 2; усилитель 3; намагничивающая обмотка 4;

1465851!

55 измерительная обмотка 5; третий ключ

6у делитель частоты 7; триггер 8; второй ключ 9; первый ключ 10; четвертый ключ 11; усилитель-ограничитель 12; дифференцирующий усилитель

13; интегратор 14; нуль-орган 15; токосъемиый транзистор 16; сумматор

17;д элементы И 18 и 19; фильтр 20 низкой частоты (конденсатор). Усили" тель 13 выполнен в виде парафаэного дифференцирующего усилителя 21 и диодов 22 и 23. Интегратор 14 может быть выполнен в виде операционного усилителя 24 и конденсатора 25. Сумматор

17 содержит резисторы 26-28 °

Сущность изобретения в том, что зависимость И,1 („ = f (Б ) сохраняет линейный характер при больших значениях амплитуды напряженности магнитного поля, чем зависимость амплитудной магнитной проницаемости от напряженности fbi =: f (Б ) в известном способе (фиг. 2). Зависимость М = f (Н ) имеет линейный

Т арактер только в очень малом диапазоне полей, когда отсутствуют потери ("вязкая" составляющая амплитудной проницаемости) и этот диапазон не превышает 0,04-0,4 А/м, что и является основным недостатком известного способа определения магнитной проницаемости, который ограничивает точность измерения, так как приходит ся оперировать очень малыми по значению сигналами.

На фиг. 3 представлены экспериментальные зависимости дифференциальной магнитной проницаемости

jUg l< от напряженности магнитного ! поля для различных марок ферритов.

Объяснить увеличение линейного участ-. ка зависимости Р4 ц„о =- Е (и ) можно следующим образом. Понятие "вязкая" и "упругая" составляющие исполь- зуются в малых полях, когда не проявляется нелинейность намагничивания и петля гистереэиса представляет собой эллипс. При увеличении поля эти составляющие в физике ма.гнитных явлений носят названия "необратимая" и "обратимая".

Кривую намагничивания В(Н) при из"менении напряженности от 0 до Е „можно представлять в виде двух составляющих (фиг. 4) В (Н) — В (Н) + В„(Н).

40 где В (и), В „, (Н) — соответст-:: венно обратимая и необратимая составляющие индукции.

Начальная магнитная проницаемость при Н О. обусловлена только обратимыми процессами в ферромагнитном материале, т.е. углом наклона касательной olнц в точке Н = О, В = О.

При уменьшении напряженности магнитного поля от H „„с до О изменяется только обратимая составляющая индукция, а необратимая составляющая

Вц (Н) остается равной остаточной индукции В„. Поэтому в точке Н = О, В = В,„ где определяется р,Т которая пропорциональна еС имеют место только обратимые процессы, интенсивность которых и определяет в данной точке начальную магнитную проницаемость (кривая В (и) приподнята по оси индукции на величину В,,).

Обр

В идеальном случае р1 „ была бы равна начальной магнитной проницаемости при любом значении 11, однако в реальном ферромагнетике (фиг. 2) в данной точке (Н = О, В = В„) имеют место и необратимые процессы небольшой интенсивности (например скачки

Баркгаузена), поэтому p J jap линейно возрастает с увеличением поля. Линейный участок зависимости ц,1 „ (Н„,) увеличивается в 10-15 раз по сравнению с p = f (Н). Вследствие этого улучшается точность экстраполяции. В частности, для двух значений амплитуд напряженности магнитного поля (Н„, и Н „„ ), взятых в пределах

Щ диапазойа линейной экстраполяции и соответствующих им значений:дифференциальной проницаемости pd, j

Способ осуществляют следующим образом.

На образец 29 воздействуют переменным полем с изменяющейся амплитудой Н,„ или суммой переменного и постоянного полей и,„ + Н, фиксированной. амплитуды. При этом значения амплитуд напряженности переменного магнитного поля выбирают из условия

Н„„ 4 Н „ „, где значение максималь1 Н 11 науч 2 PdI tí о (1) — 14,1 „(— — 1), (2) о

Н вЂ” постоянная составо ляющая напряженно25 сти магнитного где 1 и р соответственно значения дифференциальной магнитной проницаемости на нисходящей и восходящей ветвях несимметричного гистерезисного цикла в моменты равенства нуло напряженности суммарного поля; поля.

В режиме одновременного действия постоянного и переменного магнитного

30 поля Н = Н + Н sinu t дифференциальная проницаемость в момент смены знака напряженности суммарного поля АС1 н-о ра

dB/dt е1но (3) Р3 н-о dHjdt

H01

1д Н cos (arcsin (- — )) III

Начальная магнитная проницаемость с учетом (2) и (3) равна — ЭДС в измерительной обмотке в моменты смены знака напряженности суммарного по.ля перемагничивания. где е е н-о (Н + Н )

Р нач

2Н,ц Н cos

При Условии Н . = 2 Н выражение (4) упрощается — е„ н.о (Н вЂ” Н,) (4) arcs in (- — )

Н. 1

Н ) I чивания соответственно на нисходящей и восходящей ветвях гистереэисного цикла.

Для определения начальной магнитной проницаемости (фиг. 5) сумма сигналов генератора I и амплитудного детектора 2 через усилитель 3 падает. ся на намагничивающую обмотку 4, обеспечивая тем самым режим одновременного действия постояннога и переменного магнитного поля Н = Н„ +

Зе, 1н — e

1н нац— .ГЗЫН (5) ! где е, и е — ЗДС в измерительной обмотке в моменты смены знака напряженности суммарного поля перемагни5 1465851 6 ной амплитуды напряженности магнит- экстраполяции этой зависимости в обного поля соответствует максимально-. пасть нулевого значения напряженному значению амплитудной магнитной сти магнитного поля. проницаемости образца 29 ° Определяют В устройстве, реализующем способ в момент смены знака напряженности определения начальной магнитной про5 дифференциальную магнитную проницае- ницаемости, образец 29 перемагничивамость РС1 )н о, находЯт зависимость ют в Режиме одновРеменного действиЯ дифференциальной магнитной проницае- переменного и постоянного (Н а 1 ) о мости для момента смены знака напря- 10 магнитных полей, а начальная магнитженности от амплитуды напряженности ная проницаемость может быть опредеполЯ 11,1 н = f (Н ), а значение на- лена в пРеделах одного цикла пеРечальной магнитной проницаемости р II II магничивания, исходя иэ соотношения определяют по результатам линейной (равенство (1) и фиг. 5):

1 11, „, (Н„+ Н.) — Р „ „, (Н вЂ” Н„)

Рна (Н„+ Н.) — (Н - Н,) 1465851

+ Н sin t. Значения ЗДС в измерительной обмотке 5 е, „и е („ в моменты смены знака напряженности суммарного поля перемагничивания через ключи 9 и 10, которые управляют" ся сигналом, .поступающим с намагничивающей обмотки 4 через усилительограничитель 2, дифференцирующий усилитель 13 и резисторы 26 и 27, 10 подаются на вход интегратора 14 в течение интервала времени t, который формируется ключом 6, делителем 7 и триггером 8. По окончании этого интервала времени триггер 8 изменяет 15 свое состояние,.ключи 9 и 10 размыкаются, а ключ 1! замыкается, и начинается второй такт работы, К началу второго такта напряжени» на выходе интегратора и выходной шине 30 равно 20

Ф

1 и„,„= 1 (зе1J„, - ),,)ае, о т ° е ° п ропорционально 10 н °

Конденсатор 25 разряжается сигна- 25 лом, пропорциональным 11,„в течение интервала t„, ко торый и ропо рционален

1М,щц, до тех пор, пока Свих не становится равным нулю. После этого нуль-орган 15 дает сигнал на ключ 6 З0 и триггер 8, возвращающий схему в исходное состояние ° При больших измеряемых величинах П Н „, „,улучшается точность экстраполяции li одновремен1 ио повышается чувствительность измерения.

Проведенные расчеты и данные эксперимента свидетельствуют о том, что отношение сигнал/шум, а значит и точ-, ность определения начальной магнитной проницаемости увеличиваются согласно предлагаемому способу в 1015 раз по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

Способ определения начальной магнитной проницаемости, включающий перема гн ич ива ние о б ра з ца и е ременным магнитным полем, регистрацию зависимости магнитной проницаемости от амплитудного значения переменного магнитного поля и линейную экстраполяцив этой зависимости в область нулевого значения напряженности переменного магнитного поля, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, в процессе регистрации зависимости магнитной проницаемости от амплитудного значения переменного магнитного поля регистрируют дифференциальную магнитную проницаемость в моменты смены знака напряженности переменного магнитного поля, величину амплитудного значения которого выбирают из условия

Н :.Н где Н вЂ” амплитудное значение напряженности переменного магнитно го поля

И вЂ” коэрцитивная сила материала образца, 146585 l

Составитель С. Шумилншская

Текред Л.Олийнык Корректор Л. Латай

Редактор С. Лисина

Закаэ 943/48 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводственно-иэдательсккй комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101