Устройство для определения магнитных свойств ферромагнитных материалов
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик н>949565 (61) Дополнительное к авт. свид-ву
151)М Кл з (22) Заявлено 31. 12. 80 (21) 3228170/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
G 01 R 33/12
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (Щ УДК 621. 317. .41 (088 ° 8) Опубликовано 07,08.82.Бюллетень ¹29
Дата опубликования описания 07.08.82 (72) Авторы изобретения
) - ДЯ (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ MAPHHTHblX
СВОЙСТВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Изобретение относится к области магнитных измерений и предназначено для определения характеристик ферромагнитных изделий.
Известно устройство для контроля магнитных свойств ферромагнитных сердечников, содержащее магнитопровод с намагничивающей и измерительной обмотками и измеритель воздушного зазора, выполненного в виде .конденсатора, образованного тонким слоем диэлектрика, стороны которого покрыты металлической фольгой и примыкают к торцам магнитопровода датчика и исследуемого сердечника (11 .
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения магнитных свойств сердечника, в котором параллельно измерительной обмотке датчика включен конденсатор, емкость которого определена иэ равенства реактивных составляющих магнитного сопротивления, вносимых измерительной обмоткой и воздушным зазором $2j .
Однако ввиду существенной нелинейности характеристики магнитопровода датчика магнитных свойств невозможна полная композиция нелинейного индуктивного сопротивления вторичной обмотки, обусловленного магнитопроводом датчика и воздушным зазором, емкостью, имеющей линейную вольткулонную характеристику. В данном случае имеет место феррорезонанс токов, потому условие равенства реактивных составляющих компенсируемых сопротивлений выполняется только для первой гармоники намагничивающего тока, что вносит определенную погрешность при измерении магнитных параметров.
Эта погрешность становится особенно существенной при глубоком насыщении исследуемого феррообразца. Кроме того дополнительная погрешность обусловлена гистереэисом в магнитопроводе датчика, влияние которого также не может быть скомпенсировано емкостью.
Ввиду различного характера изменения реактивных .сопротивлений индуктивности и емкости частотный диапазон устройства ограничен набором нескольких фиксированных значений, что связано с необходимостью при каждом значении частоты изменять величину компенсирующей емкости.
Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапа30 зона. определения магнитных свойств.
Н. Е. Кондратьева, В. К.Новиков и В.T. Кондратыев 3 г.
1
Омский политехнический институт
949565 эта цель достигается тем, что в устройство для определения магнитных свойств ферромагнитных материалов, содержащее датчик, состоящий иэ магнитопровода с намагничивающей и измерительными обмотками, введены усилитель, вход которого подключен параллельно намагничивающей обмотка, а также дополнительный магнитопровод с обмоткой, включенной между входом и выходом усилите- 10 ля, причем дополнительный магнитопровод идентичен магнитопроводу датчика.
На чертеже представлена функциональная схема устройства ° 15
Устройство содержит магнитопровод датчика 1 с намагничивающей 2 и измерительной 3 обмотками, исследуемый сердечник 4, усилитель 5, а также дополнительный магнитопровод >0
6 с обмоткой 7 и источник 8 напряжения.
Устройство работает следующим образом.
При намагничивании исследуемого ферросердечника часть магнитодвижущей силы F = Iw, т.е. часть тока, . потребляемого от источника 8 напряжения U, затрачивается на преодоление изменяющихся во времени магнитных сопротивлений магнитопровода датчика 1 и воздушных зазоров между исследуемым сердечником 4 и полюсами магнитопровода датчика 1.
Эта часть тока компенсируется входным током усилителя 5, форми- 35 руемым с помощью дополнительного магнитопровода 6 с обмоткой 7, включенной в цепь обратной связи усилителя 5. Поэтому при идентичности магнитных свойств магнитопровода дат-40 чика 1 и дополнительного магнитопровода б происходит полная компенсация магнитных сопротивлений, а результирующий ток определяется только магнитными свойствами исследуемого сер- 45 дечника 4.
Нагрузка для генератора состоит из параллельно включенных индуктивного сопротивления намагничивающей обмотки 2 датчика и входного сопротивления усилителя 5, между входом и выходом которого включена обмотка
7 дополнительного магнитопровода.
Поэтому в данном случае можно записать 55
Ь „ z„zд, ЕМ Р Еэх Емц ZÂII где Е ц — полное сопротивление намагничиваннцей обмотки 2, обусловленное прохождени- 60 ем магнитного потока по магнитной цепи, состоящей иэ магннтопровода датчика
1, воздушных зазоров и исследуемого сердечника 4:
Ен„ вЂ” входное сопротивление усилителя 5 с обмоткой 7 допол. нительного магнитопровода б в цепи обратной связи.
Если принять входное сопротивление усилителя 5 2 «оо. выходное сопротивление Z ö„ О, то согласно закону
Кирхгофа для рассматриваемой цепи можно составить следующее уравнение:
It
П = Хвх. Емй+Пвых у где I „ — входной ток усилителя 5 с обмоткой 7 дополнительного магнитопровода 6 в обратной связи;
Е м, - полное сопротивление обмотки 7 дополнительного магнитопровода б, обусловленное прохождением магнитного потока по магнитной цепи, состоящей иэ дополнительного магнитопровода
6 и воздушного зазора между его полюсами.
Учитывая последнее соотношение, Енх можно определить как в 4х зх 1 1) -КЦ Phu < или при обеспечейии коэффициента усиления К=2
2Bõ Емц (2)
Если воспользоваться известными соотношениями (3) ми= zpl„„„„ó
Е н„=zpq,p +Е н„+2,,81 (4)
Z»Ä= Е„ +Е н, (5) где 2„„ и Е „ - магнитное сопротив.ление соответствующей магнитной цепи;
Е оэр, Е,- составляющие магнитЕ, Е„й ного сопротивления, обусловленные наличием исследуемого сердечника 4 магнитопровода, датчика 1, дополнительного магнитопровода б и воздушных зазоров соответственно, . то выражение (1) для тока потребля-емого от источника напряжения, с учетом (2)-(5) можно записать в виде 1 яИ 4I W
Е, +Е м+2 С +Z +Z S
Zoos@ +Е м.+Еф Z pg Еф При обеспечении равного количества витков намагничивающей 2 и дополнительной обмоток 7 выполнение дополнительного магнитопровода б с той же длиной средней магнитной линии и того же сечения, что у магнитопровода 1, а также при выполнении условия равенства воздушных зазоров в обоих магнитных системах 949565 Составитель И.Клыков Редактор Г.Кацалап Техред Т. Маточка Корректор М.Шароши Заказ 5743/35 Тираж 717 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 последнее выражение окончательно записывается как ° U 7 ровр из которого видно, что состояние первичного преобразователя определяется только магнитными свойствами исследуемого сердечника 4. Таким образом, введение усилителя 5 и дополнительного магнитопровода 6 с обмоткой 7 позволяет полнос- 10 тью скомпенсировать как влияние воздушного зазора, так и нелинейность характеристики магнитопровода датчика 1, а также влияния гистерезиса, а следовательно, повысить 15 точность определения магнитных параметров и характеристик. Кроме того, ввиду одинакового характера изменения индуктивных сопро- >0 тивлений намагничивающей обмотки 2 и . обмотки 7 дополнительного магнитопровода 6 полная компенсация влияния воздушного зазора и наличия магнитопровода датчика 1 автоматически выполняется в широком диапазоне частот. формула изобретения . Устройство для определения магнитных свойств феррсмагнитных материалов, содержащее датчик, состоящий иэ магнитопровода с намагничивающей и измерительной обмотками, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона определения магнитных свойств, в него введены усилитель, вход которого подключен параллельно намагничивающей обмотке, а также дополнительный магнитопровод с обмоткой, включенной между входом и выходом усилителя, причем дополнительный магнитопровод идентичен магнитопроводу датчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР В 317009, кл. G 01 R 33/12, 1971. 2. Авторское свидетельство СССР М 241543. кл. G 01 R 33/12, 1969.
