Способ измерения градиента магнитного поля и устройство для его осуществления

 

Союз Советеиик

СОцивлистичвеиик

Республик

ОП ИСАНИЕ

<и19

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (5l)M. Кл. (22) Заявлено 09.. 06. 80 (2) ) 2935764/18-21

G 01 ) 33/022 с присоединением заявки М (23) Приоритет фкударетеенный камнтет

СССР ив делен нзаеретеннй н етерытнй

ОпУбликовано 30. 05. 82. Бюллетень _#_ 20

Дата опубликования описания О) . 06. 82 (53) УДК 621. 3! 7..44(088.8) (72) Автор изобретения

В. Л. Венгринович

Институт прикладной физики АН Белорусской CCP (7) ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО

ПОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к способам измерения параметров магнитного поля и может. быть использовано для обнару жения дефектов сплошности в изделиях из ферромагнитных материалов и измерения градиентов магнитного поля, например, в магнитоизмерительной аппаратуре, в частности, в рабочих зазорах электромагнитов и т.п.

Известны способ и устройство для измерения градиента магнитного поля

10 путем сканирования области пространства вращающейся катушкой без сердечника и измерении индуктируемой в катушке ЭДС, по величине которой судят о величине градиента поля, Устроист"

° г 15 во для реализации способа снабжено коммутатором, усилителем и индикатором в виде электронно-лучевой трубки Е)3.

Недостаток данного способа состоит в его относительно небольшой разрешающей способности, порядка 10 Al® - .

Известны также спосоЬ и устройство для измерения градиента магнитного поля путем сканирования области пространства насыщенным ферромагнитным сердечником, обладающим высокой магнитной проницаемостью, с намотанными на сердечник измерительной обмоткой и обмоткой возбуждения. О градиенте магнитного поля судят по величине угла сдвига фаз сигналов в указанных обмотках, измеряемого с помощью индикатора-измерителя фазового сдвига $2).

Известные способ и устройство характеризуются наличием порога чувствительности, обусловленного собственными шумами (в том числе и магнитными) сердечника, необходимостью компенсации геометрического. поля в процессе измерения, наличием ложных сиг-. налов из-за несоосности обмоток датчиков или сердечников, и обусловленное этим уменьшение чувствительнос. ти в малых полях. Кроме того, устрой932 33 ство по реализации способа характерйзуется сложностью устройства для реализации способа, вытекающей из нали-. чия обмотки возбуждения и генератора для ее питания. 5

Цель изобретения - повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в способе измерения градиента магнитного поля„ включающем сканиро- 10 вание области пространства датчиком магнитного поля, выделяют скачки

Баркгаузена, преобразуют их в импульсы электрического напряжения, а о величине градиента магнитного поля 15 судят по числу импульсов в единицу времени.

В устройство для осуществления способа измерения градиента магнитного поля, содержащее коммутатор, усилитель, индикатор и датчик с измеритель" ной обмоткой, выход которой подключен через коммутатор к входу усилителя, введен преобразователь скачков Баркгаузена, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход подсоединен к входу индикатора, при этом индикатор выполнен в виде счетчика импульсов, а датчик установлен с воЗможностью вращения вокруг оси, паГ раллельной оси чувствительности датчика.

В устройство для осуществления способа измерения градиента магнитного поля введен второй датчик, иден.

35 тичный первому датчику, при этом ось чувствительности второго датчика перпендикулярна к оси сращения.

На чертеже изображена схема пред.лагаемого устройства, реализующего

40 предлагаемый способ-.

Устройство для реализации способа содержит датчик 1, включающий ферромагнитный сердечник 2, на который намотана измерительная обмотка 3, 45 причем сердечник 2 с измерительной обмоткой 3 установлен с возможностью вращения вокруг оси 4, которая явля, ется также осью вращения подвижной части 5 коммутатора 6. Выход измерительной обмотки 3 через коммутатор

6 подключен к входу усилителя 7, выход которого подсоединен к входу преобразователя 8 скачков Баркгаузена. Выход преобразователя 8 подклю- 55 чен к входу индикатора 9, выполненного в виде счетчика импульсов, в частности осциллографа, синхронизиро-. ф ванного частотой вращения датчика 1.

Изделие, подвергающееся контролю., расположено в непосредственной близости от плоскости, в которой вращается датчик 1..

Пусть в плоскости, перпендикулярной оси вращения датчика, имеется продольная (по отношению к оси сердечника 2) составляющая градиента магнитного поля, например, магнитноI го поля рассеяния над дефектом сплошности 2 в контролируемом намагниченном изделии. Тогда при вращении сер- . дечника 2 он будет находи ься в изменяющемся во времени внешнем поле и его намагниченность будет также изменять- ся во времени. Известно, что это изменение намагниченности происходит скачкообразно (эффект Барк гаузена). Таким образом, число скачков Баркгаузена в единицу времени будет зависеть от скорости вращения сердечника 2 и градиента поля„ а при постоянно" скорости вращения - только от величины градиента поля.

Обмотка 3 подключена к обмотке подвижной. части 4 коммутатора 6. При вращении устройства в неподвижной обмотке коммутатора 6 возникают скачки электрического напряжения, которые усиливаются усилителем 7, и преобразованные в импульсы, фиксируются индикатором 9. При этом амплитуда сигнала пропорциональна градиенту магнитного поля, пересекаемого сердечником 2, В качестве преобразователя 8 в импульсы постоянного напряжения могут быть использованы„ например, последовательно включенные дифференцирующее устройство, выпрямитель, не пропускающий импульсы с отрицательной производной и усилитель, выравнивающий; амплитуды импульсов. Возможны и другие типы преобразователя 8.

В случае необходимости измерения как нормальной, так и тангенциальной составляющей градиента магнитного поля в устройство может быть введен второй датчик со своим измерительным каналом 1не показаны).

По принципу действия способ является пассивным, поэтому устройство для его осуществления упрощается.

Чувствительность при применении предлагаемого способа повышается, так как искажение формы импульсов

Баркгаузена при коммутации не влияет

5 9324 на результат, вследствие чего увеличивается отношение сигнал-помеха.

Формула изобретения

1. Способ измерения градиента магнитного поля, включающий сканирование области пространства датчиком магнитного поля, о т л и ч а ю щ и й- 1О с я тем, что, с целью повышения точности, выделяют скачки Баркгаузена, преобразуют их в импульсы электрического напряжения, а о величине гра"диента магнитного поля судят по чис- IS лу импульсов в единицу времени.

2. Устройство для осуществления способа Ilo и. 1, содержащее коммутатор, усилитель, индикатор и датчик с измерительной обмоткой, выход кото- 20 рой подключен через коммутатор к вхо-, ду усилителя, о т л и ч а ю щ е е33 d с я тем, что в него введен преобразователь скачков Баркгаузена, вход которого подключен к выходу усилителя, а выход подсоединен к входу индикатора, при этом индикатор выполнен в виде счетчика импульсов, а датчик установлен с возможностью вращения вокруг оси, параллельной оси чувствительности датчика.

3. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в него введен второй датчик, идентичный первому датчику, при этом ось чувствительности второго датчика перпендикулярна к оси вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .

1. Brawn Н. Н., Bitter Г. "Review

Scient Instruments", Ч. 27, 1956, У 12, 1009.

2. Заявка ФРГ и 2.437.958, кл. G 01 R 33/02, 1976.

Составитель В. Новожилов

Редактор 8. Пилипенко Texpeg Т Наточка Корректор Н. Швыдкая

Заказ 3777/66 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 0Я Москва Ж-Яд Раушская наб. g. 4Д

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