Способ определения начальной магнитной проницаемости

 

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