Способ калибровки рычажных магнитных весов и эталонный образец для его осуществления

Способ калибровки рычажных магнитных весов и эталонный образец для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения абсолютных значений удельной магнитной восприимчивости слабомагнитных веществ с помощью рычажных магнитных весов. Целью изобретения является повышение точности калибровки за счет исключения погрешности, обусловленной анизотропией свойств образца, колебаниями его состава и структуры. В способе на эталонный образец в виде углеродной матрицы, армированной углеродным волокном, воздействуют однородным полем H<SB POS="POST">X</SB> в направлении оси образца, прикладывают к нему монотонно увеличивающийся вращающий момент и фиксируют его величину M<SB POS="POST">B</SB> в момент срыва образца. Затем осуществляют два измерения восприимчивости образца в рычажных весах при ориентации образца вдоль и перпендикулярно направлению неоднородного поля их магнитной системы, фиксируя значения F<SB POS="POST">1</SB> и F<SB POS="POST">2</SB> силы, действующей на образец. Констрантину H<SB POS="POST">Y</SB>(δН<SB POS="POST">Y</SB>/δZ) рычажных магнитных весов определяют из соотношения H<SB POS="POST">Y</SB>(δН<SB POS="POST">Y</SB>/δZ)=((F<SB POS="POST">1</SB>-F<SB POS="POST">2</SB>)<SP POS="POST">.</SP>H<SP POS="POST">X</SP><SB POS="POST">2</SB>)/2M<SB POS="POST">B</SB>. 2 ил.

,SUÄÄ i4 9295 А t

СОЮЗ СОВЕТСНИХ КСПжЛИН (51)4 G 01 R 33/12

ГОСУДАРСТВЕ1 1НЫЙ HOMNTET

П И ГННТ СССР (1 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСЯСВЯУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4217212/24-21 (22) 26.03.87 (46) 07.08.89, Бил.Р 29 (72) А.С. Котосонов, С,В.Кувшинников и И.С.Володина (53) 621.317.44(088.8) (56) Иванов Е.В. и др. Оптимальная форма наконечников магнита для измерения восприимчивости методом Фарадея. — 11ТЭ, 1970, 11=- 2, с.221-223.

Чечерников В.И. Магнитные .измерения. — М., иэд-во МГУ, 1969, с.135. (54). СПОСОБ КАЛИБРОВКИ РЪ|ЧАЖНЪ|Х

МАГНИТНЫХ ВЕСОВ И ЭТАЛОННЫЙ ОБРАЗЕЦ

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть исполь. зовано для определения абсолютных значений удельной магнитной восприимчивости слабомагнитных веществ с помощью рычажных магнитных весов. ью изобретения является повышение

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения абсолютных значений удельной магнитной восприимчивости слабомагнитных веществ с помощью рычажных магнитных весов.

Цель изобретения — повышение точности калибровки за счет исключения погрешности, обусловленной анизотропией свойств образца, Колебаниями его состава и структуры.

На фиг.1 показана схема рычажных магнитных весов; на фиг ° 2 — устрой2 точности к,ьлибровки за счет нсключе- о ния погрешности, обусловленной аниэотропией свойств образца, колебаниями его состава и структуры. В способе на эталонный образец в виде углеродной матрицы, армированной углерод.ым волокном, воздействуют однородным полем Н,„ в направлении оси образца, прикладывают к нему монотонно увеличивающийся вращающий момент и фиксируют его величину M > в момент срыва образца. Затем осуществляют два измерения восприимчивости образца в рычажных весах при ориентации образца вдоль и перпендикулярно направлению неоднородного поля их магнитной системы, фиксируя значения и f< силы, действующей на образец.

dHy

Константу Н вЂ”; — рычажных магнитных весов определяют из соотношения

dH! fi — f H2 ъ

Н 2 ил. dZ 2М у ство пля определения величины аниэотропии магнитной, восприимчивости эталонного образца в однородном поле.

I

Схема содержит рычажные . весы 1, кварцевую нить 2, эталонный образец

3, полюсные наконечники 4 электромагнита, блок 5 регистрации, палюсные наконечники 6 электромагнита., создающие однородное поле Н» подвес 7 торзионных весов (кварцевая нить), гониометрическую головку 8. Способ осуществляют следующим образом.

3 1499295

Производят измерение аннзотропии магнитной восприимчивости образца при помощи торэионных ма".nèò ïè весов (фиг.2). Для этого эталонный образец

3 цилиндрической формы помещают на подвес 7 торзионных магнитных весов, выполненный в виде тонкой кварцевой нити, верхний конец которой прикреплен у гониометрической головке 8: Образец

3 находится в области стднородного магнитного поля Н „. Под действием поидеромоторных сил образец 3 занимает положение, при котором ось его минимальной по абсолютному значению восприимчивости совпадает по иаправheave с вектором Р„. 11ри этом положе1 нии образца отсчет по гониометрической головке И В = О.

Затем начинают вращать гониометри" 20 ческую головку 8. Со стороны подвеса

7 на образец действует вращающий момент

И С 8, " ю где С - упругая постоянная кварцевой нити, которую определяют по периоду Т крутильных колебаний стержня с моментом инерции 1, подвешенного на кварце- 0 вый подвес

40 Т

Т

Этот момент компенсируется действием пондеромоторных сил, возникающих при 33 повороте образца 3 на угол,Ц(ч .(8 ) относительно своего первоначального положения. Компенсирующий момент пон" деромоториых сил равен

Н

К „- — дх sin 2p (2) 4

17 Н2

С {g p- -) -"-бж

2С Г откуда d7- -- {8 - -) или

Нг кР 4

21"1в . и Х

Н"„

Таким образом по величине Ок onределяют анизотропию магнитной восприимчивости образца.

Далее образец 3 с известным значением аниэотропии магнитной восприимчивости 3у помещают на подвес рычажных магнитных весов I (фиг.1) таким образом, чтобы его ось (ось минимальной по абсолютному значению вОсприимчивости Х, совпадала по направлению с вектором неоднородного магнитного поля Й у и измеряют силу

Х, действующую на образец со сторо= ны неоднородного магнитного поля..

Затем образец 3 поворачивают так, чтобы его ось была перпендикулярна вектору неоднородного магнитного поля 17, т.е. была направлена вдоль оси Е н а фиг.1. Наличие аксиальной симметрии восприимчивости образца 3 устраняет вращение его в горизонтальной плоскости под действием пондеромоторных сил, что позволяет точно измерить силу f<, действующую на него со стороны неоднородного магнитного поля в данном случае.

По полученным экспериментальным данным рассчитывают конатанту .ры ОНч чайных весов Н у

3Z ! оку (й - Еа)Н)

Ц»»» е

gZ 2И где . д R - анизотрония магнитной восприимчивости образца 3. При увеличении df> возрастает соответственно и N„45 за счет увеличения, угла тр. Когда

Ф у величина втп 2q достигнет значения равного 1((g Г/4), пондеромоторные силы будут не в состоянии компенсировать дальнейшее возрастание крутя- .$0 щего момента 11, Поэтому при повороте гониометри" ческой головки 8 на угол Ь 6® происходит резкое угловое смещение (срыв) образца 3 иэ положения равно- $5

I весия, установившегося в магннтном поде. Условие срыва образца И,в 11к или

Повышение точности калибровки рычажных магнитных весов при использовании предложенного способа достигается за счет использования конкретного образца со значением Д у, опре; деленным абсолютным методом.

Способ используют для калибровки рычажных магнитных весов Gahn-2000 с электромагнитом N-177. Используют образец из пековой матрицы, армиро" ванной углеродным волокном. Температура обработки образца t.zg 2400oÑ, Анизотропию магнитной восприимчивости измеряют на торзиониых весах в однородном магнитном поле индукций B> 8020 Гс, определенной при помощи датчика ядерного магнитного резонанса IIII-I. Упругую константу кварсцевой нити определяют, изме,рив период крутильных колебаний

Т 30,72 «+ 0,05 с алюминиевого стержня с моментом инерции Х (3,619 3 0,03) гсм . Значение ани". эотропии магнитной восприимчивости обРаэца 4Х= 2у.- д = -(2,17 + )О и 0,01) -10 см З. Для этого же образца измеряют .силы 1 „и Е иа рычажных магнитных весах при различных значениях тоха через обмотки электромагнита. .По формуле (5) вычисляют значение 1Б

ЗНу

Н„)„; —.

При тех же значениях тока через обмотки электромагнита измеряют силы, действующие на образец поликристалли- Ю ческого графита ИЧГ-6. Используя знадНу чения Н > —, полученные предлагае мым. спосо1ом, рассчитывают удельную

) 1

Ток магнита, А

l,382 3,083 5,368 8,096

1,56 3,40 5,86 8,79

5 22 5,22

4,?9 4,81

5,26 5,22

4,6б 4,74 с ванной углеродным волокном, технола . гичеи, обладает достаточной по величине аиизотропнай магнитной восприимд0 чивостью»

1. Способ калибровки рычажных маг4 нитных весов, Ьключакппий измерение силы, действующей ка эталонный абра" зец в неоднородном постоянном магнитном поле магниткой системы рычажных . магнитных весов, о т л и ч а ю щ и й50 с я тем, что, с целью повьппеиия точности калибровки„ предварительно на анизотропный эталонный образец с . аксиальнай симметрией магнитной восприимчивости воздействуют однородным постоянным магнитным полем, направленным вдоль аси аиизотропиого эта-с лонного образца с аксиальиай симметрией магнитной восприимчивости и прикладывают к нему монотонно вазlIo предлагаемому способу

IIo известному способу

-Х„„31ЛГ-6, 10 см г

По предлагаемому способу

По известному способу

Hs данных, приведенных в таблице, видно, что разброс значений у.„д для поликристаллического графита, опреде ленных по предлагаемому способу каЯ либровки, составляет .О, 04 -1 0 см. г в та время как для известного способа разброс этих значений составляет

О, 15 » 10 см r "" т.е. в четыре раза больше.

Определение анизотрапии магнитной ,восприимчивости образца производят ! адин раз, а испольэовать этот образец для калибровки рычажных магнитных весов можно неоднократно и в течение длительного времени. Значение

Ну,-, определенное при калибровке, Ну используют в качестве основного параметра установки для определения магнитной восприимчивости при помощи рычажных магнитных весов.

Эталонный образец, выполненный

s виде углероднай матрицы, армиро95 6 восприимчивость поликаисталлическага графита по формуле

Х

fz (6)

8Ну уды где m - масса образца. поликристаллического графита.

Калибровку магнитных рычажных ве" сов проводят также по известному способу. В качестве образца для калибровки используют химически чистую платину (0,999), удельная магнитная восприимчивость которой при температуре 290 К составляет х " 0,971 х10 см г; Образец платины имеет

3 массу m р =,(116„4 < 0,1) мг. ОпредедНу ляют Н вЂ”,- и рассчитывают значения уды у» для образца поликристаллического графита. Результаты измерений приведены в таблице.: формула изобретения, 1499295 зн где Н вЂ”;— аГ

2, Эталонный образец для калибровки рычажных магнитных весов из слабомагнитного материала, о т л и ч à юшийся тем, что, с целью повышения точности калибровки, он выполнен в виде углеродной матрицы, армированной углеродным волокном. дН Й» — f 1Н» и н 1 . ох М 8

Составитель С.Шумилишская

Техред Л.Олийнык Корректор 1 . Король

Редактор С.Патрушева

Заказ 4688/45 Тираж ?13 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ "СОР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 растающий вращающий момент „направленный перпендикулярно оси анизотропного эталонного образца с аксиальной симметрией магнитной восприимчивости, фиксируют значения напряженности однородного постоянного магнитного поля и вращающего момента в момент начала углового перемещения анизо" тропного эталонного образца с аксиальной симметрией магнитной восприимчивости из равновесного положения, затем последовательно воздействуют йа анизотропный эталонный образец с аксиальной симметрией магнитной восприимчивости неоднородным постоян nbw магнитным полем магнитной системы рычажных магнитных весов в направлении оси эталонного образца с аксиальной симметрией магнитной воспри- щ имчивости и в направлении, перпенди,кулярном оси анизотропного эталонного образца с аксиальной симметрией магнитной восприимчивости, и измеряют силы, действующие на анизотропный 25 эталонный образец с аксиальной симметрией магнитной восприимчивости при обоих направлениях неоднородного постоянного магнитного поля рычажных магнитных весов, а константу рычаж- 3О ных магнитных весов определяют из соотношений константа рычажных магнитных весов; значения сил, действующих на э-алонный образец в неоднородном постоянном магнитном поле Иу магнитной системы рычажных магнитных весов при расположении оси эталонного образца вдоль направления неоднородного постоянного и магнитного поля магнитно системы рычажных весов и перпендикулярно ему соответственно;

М вЂ” значение вращающ» о мо6 мента в момент начала углового пере "-щения образца из равновесного положения;

Н вЂ” значение напряженности .

М однородного -:остоянного магнитного поля.