страница - 13
Магнитные преобразодатели
Магнитоэлектрические
1-
Наглитопехалические
5? 5 .§5
eg
Рис. 1.5.4. Классификация магнитных преобразователей
не образовывая петли. Диаметр и длина катушки зависят от размеров пространства с однородным магнитным полем, величину напряженности которого требуется определить.
Для измерения напряженности магнитного поля непосредственно у поверхности испытуемого образца применяют плоские ИК, размеры которых выбирают такими, чтобы магнитное поле в месте, занимаемом катушкой, было однородным.
ИК делают обычно очень тонкой, чтобы можно было считать, что практически она находится в поле, равном полю внутри образца. Катушка плотно прижимается к поверхности образца, ее толщина не должна превышать 1,0 - 1,5 мм, число слоев намотки делают четным.
Изменение магнитного потока в индукционном преобразователе создается:
а)изменением самого потока;
б)перемещением ИК с сохранением ее
ориентации относительно Н в область пространства с другим значением магнитного потока;
в)скачкообразным поворотом ИК вокруг ее оси;
г)непрерывным вращением ИК;
д)совершением ИК крутильных или прямолинейных колебаний.
Принцип действия веберметра, баллистического гальванометра и других измерительных устройств подобного назначения состоит в интегрировании индукционного в ИК сигнала. Чаще всего требуется измерять либо абсолютные значения Ф, Д Н, либо их конечные изменения. В соответствии с этим уравнения преобразования необходимо представить в таком виде, чтобы в них входили измеряемые величины.
Пусть катушка 1 поперечного сечения S с обмоткой, имеющей п витков, помещена в поле Н и с ней сцепляется поток Ф (рис. 1.5.5). Для постоянного магнитного поля полный магнитный поток
ц/ = пФ = Н hScosol ,
где ц - магнитная проницаемость среды; a -угол между направлением вектора напряженности магнитного поля Н и нормалью к поверхности катушки. Если ИК находится в однородном поле, при изменении Ф в цепи контура ИК индуцируется э.д.с:
е = -nS{dB/ <//)cosa = -nS\x{ dHj <//)cosa.
(1.5.3)
В (1,5.3) входит произведение числа витков ИК на ее поперечное сечение.
В общем случае ИК может быть многослойной, поэтому под величиной nS следует понимать параметр Кп, называемый постоянной измерительной катушки:
Ф(ВН) Рис. 1.5.5. Принцип действия веберметра
Следует различать применение ИК в постоянном и переменном полях. В первом случае при некотором конечном изменении полного потока А \/ за промежуток времени
можно записать
А \/ = пАФ = jedt = ridt,
где / - ток; г - сопротивление измерительной цепи прибора. Таким образом, измеряя либо импульс э.д.с. (веберметром), либо импульс силы тока (баллистический гальванометр) можно определить изменение потока А Ф , а
также изменение индукции А В или напряженности поля А Н.
Если ИК используется для измерений в переменном периодическом магнитном поле, то
тах=пФтах=Е/4кф/ = Еср/4/,
где Фтах и Н/тах - амплитуды соответственно потока и полного потока; Е - действующее значение э.д.с; Еср - среднее значение э.д.с;
/ - частота; кф - коэффициент формы кривой.
Для измерения потока в постоянном магнитном поле необходимо, чтобы полный поток, сцепляющийся с ИК, подвергся изменению. Изменение потока сцепления может быть осуществлено либо путем самого потока, либо путем перемещения ИК относительно направления потока. В соответствии с этим применяются либо стационарные, либо подвижные ИК. Среди подвижных ИК различают линей но перемещающиеся, поворотные, вращающиеся и вибрирующие.
При вращении ИК относительно объекта измерения, создающего постоянный магнитный поток Фу с угловой частотой со в ней индуцируется э.д.с.
е = -п — (0coscor) = лФсо sin со/. dty1
(1.5.4)
Интегрируя (1.5.4) за половину периода, получим среднее значение э.д.с,
Еср=4/пФ.
Следовательно, зная частоту / вращения ИК и измерив ЕСр вольтметром средних значений, можно определить магнитный поток.
е = -п
При вибрации ИК с частотой со и амплитудой А вдоль оси X э.д.с
йФ dx
~dx~dt Если х = A sin со /, то
dФ
е - -п —— Лео cosco / . dx
Интегрируя это выражение за полпериода, получим
с1Ф dt
Ecp=4fnA
Если в области вибрации обмотки
dФ I dx = const ,
то разность значений магнитного потока в двух крайних положениях ИК составляет dФ
Аф = 2А— и dx
Еср=2/пАФ.
(1.5.5)
Аналогичный результат получим и при угловых колебаниях ИК, заменяя координату х на угол а . Формулы (1.5.4) и (1.5.5) справедливы и для стационарных ИК при непрерывно меняющемся магнитном потоке (вращающееся или переменное магнитное поле, вращающийся или вибрирующий намагниченный образец).
Одной из разновидностей индукционных преобразователей является магнитный потен-циалметр. Это ИК с обмоткой, равномерно навитой по длине каркаса из изолирующего материала. Обмотка навивается либо на гибкий каркас (рис 1.5.6, а) (гибкий потенциал-метр), либо на жесткое основание призматической формы (рис. 1.5.6, б) или в виде дуги (рис. 1.5.6, в) (жесткие потенциалметры). Преобразователь предназначен для измерения разности магнитных потенциалов или м.д.с
Рис. 1.5.6. Магнитные потенциалметры
Основные требования к устройству по-тенциалметров - строго одинаковое число витков обмотки на единицу длины; постоянное сечение по длине, обмотка имеет четное число слоев и кончается в середине потенциалметра.
Магнитный потенциалметр применяется и для измерения в переменном магнитном поле, жесткий преобразователь в виде дуги с фиксированной базой применяется для измерения напряженности однородного магнитного поля.
Основные параметры ферромагнитных материалов - Нс , Br , Ms , основную кривую намагничивания, петлю гистеризаса -можно определить, используя для измерения стационарные и подвижные ИК.
При измерении коэрцитивной силы Нс ,
образец разомкнутой формы либо удаляется из стационарной катушки, либо катушка сдергивается с образца, сохраняя свою ориентацию относительно него.
Стационарные ИК, как правило, однослойные с известным числом витков л, плотно или с некоторым зазором охватывающие однородно намагниченную часть образца, позволяют определять магнитную индукцию. При наличии зазора между ИК и образцом следует учитывать влияние воздушного зазора на результат измерений.
Стационарные или линейнопереме-щающиеся катушки, о которых упоминалось выше, а также потенциалметры служат для измерения напряженности магнитного поля на поверхности образцов. Подбирая соответствующим образом параметры катушек индукции и напряженности магнитного поля, можно измерить всю основную кривую намагничивания и петлю гистерезиса ферромагнитного материала. Из кривой В (Н) определяют на-
чальную и максимальную магнитные проницаемости.
Стационарные катушки используют для измерения намагниченности в достаточно больших намагничивающих полях и поэтому
близкой к намагниченности насыщения М$ . При определении М$ по методу Штеблейна
(рис. 1.5.7) внутри используемого для намагничивания электромагнита высверливается канал, по которому перемещается латунный держатель с измеряемым (х) и стандартным
(ст) образцами. Между полюсами электромагнита зажаты две ИК, соединенные последовательно и навстречу друг другу. Катушки имеют одинаковое произведение числа витков на
сечение n\S\ = «22 • ПРИ перемещении эталона и образца через такую катушку в ней индуцируется импульс тока, пропорциональный разности намагниченностей насыщения стандартного и исследуемого образцов.
Величина намагниченности насыщения исследуемого образца
MScT±
Мй1 ~n2)Sc
где а - показания измерительного прибора; Сб - постоянная прибора; 5СТ, Sx - площади сечения стандартного и измеряемого образцов.
При испытаниях магнитных материалов в постоянных магнитных полях в качестве интегрирующего прибора к индукционным преобразователям чаще всего служит баллистический гальванометр или веберметры различных типов.
Рис. 1.5.7. Схема определения М$ по методу Штеблейна
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]