Шпоры по ФОПИ

36. Измерение параметров магнитных материалов

Определение того или иного параметра возможно двумя путями: либо измерением специализированным средством измерений,либо соответствующей обработкой информации, содержащейся в предварительно определенном семействе магнитных петель.Во втором случае явным преимуществом является необходимость иметь всего одну магнитоизмерительную установку для определения любого параметра испытуемого материала.

Измерение координат магнитных петель заключается в измерении мгновенных значений магнитной индукции и напряженности в образце. Поскольку индукция в толще материала может быть определена лишь интегрированием индуцируемой ЭДС, то важно правильно выбрать интегрирующие преобразователи при проведении измерений. При этом необходимо учитывать, что на инфразвуковых частотах намагничивания значение интегрируемой ЭДС чрезвычайно мало, поэтому возникает проблема повышения чувствительности. С повышением частоты намагничивания необходимо увеличивать полосу пропускания каналов измерений магнитной индукции и напряженности для сведения к минимуму частотных и фазовых погрешностей. Кроме того, на повышенных частотах трудно реализовать регистрацию результатов измерений.

Существуют две группы методов определения магнитных петель. Для первой характерна синхронность процессов перемагничивания и измерения магнитной индукции и напряженности в непрерывном или дискретном множестве точек, т. е. измерение и регистрация петли производятся за один цикл перемагничивания или повторяются в каждом последующем цикле с целью поддержания непрерывного отображения петли на регистрирующем устройстве или на экране осциллографа. Прочие методы характеризуются отсутствием зависимости между периодом намагничивания и временем определения петли. Последнее обычно многократно превышает указанный период. Первую группу методов измерений координат магнитных петель можно назвать синхронными методами, вторую — методами с преобразованием спектра.

Синхронные методы. К синхронным методам измерений координат магнитных петель можно отнести индукционно-импульсный, квазистатический и осциллографический методы.

Индукционно-импульсный метод основан на интегриро-вании импульсов ЭДС баллистическим галь-ванометром (в после-днее время гальвано-метры практически вытеснены вебермет-рами). Импульсы ЭДС возникают при скачкообразном изменении магн.индукции вследствие скачкообразных приращений напряженности в дискретном числе точек. Этот метод устарел вследствие трудности его автоматизации.

Квазистатический метод, называемый индукционно-непрерывным, получается из предыдущего при замене гальванометра или веберметра электрон-ной интегрирующей цепью и при переходе от скачкообразного из-менения напряженно-сти к непрерывному. Результаты измере-ний регистрируются в ана-логовом виде – в виде изображения пе-тли на графопостро-ителе или в цифровом виде.Измерение нап-ряжений может быть осуществлено АЦП с небольшим быстродей-ствием,в кач-ве кот.можно исп-вать цифровой вольтметр пост. тока.

Осциллографический метод:

Методы с преобразованием спектра. К ним относятся фазочувствительный (феррометрический) и стробоскопический методы, основанные на переносе спектров высокочастотных периодических сигналов в каналах измерения магнитной индукции и напряженности. Иногда одновременно с переносом спектра в область низких частот вплоть до нуля (постоянный ток) производится операция интегрирования. Выигрыш, получаемый при этом, — использование более дешевых и точных низкочастотных средств измерений и регистрации, проигрыш — увеличение времени измерений.

Фазочувствительный (феррометрический) метод основан на

применении феррометра — прибора с фазочувствительным преобразователем, предназначенного для измерения мгновенных значений интеграла от периодического входного сигнала. Сущность работы феррометра состоит в усреднении входного сигнала за часть его периода. Например, усредняя ЭДС е2 от

момента t — Т/2 ее периода T=l/f в течение половины этого периода

36(1)

где S — площадь поперечного сечения образца.

Простейший феррометр состоит из быстродействующего ключа и интегрирующей RС-цепи, к которой ключ в течение половины периода намагничивания подключает входной сигнал. На вход феррометра поступают сигналы с частотой намагничивания, а на выход – напряжение постоянного тока, пригодное, например, для регистрации на графопостроителе. Важным преимуществом рассмотренного преобразователя является осуществление вместе с переносом спектра операции интегрирования.

Феррометр представляет собой одну из разновидностей устройств, которые носят названия синхронного детектора, управляемого выпрямителя, векторметра.

Стробоскопический метод, используемый во многих областях измерительной техники для исследования высокочастотных периодических процессов посредством низкочастотных каналов, успешно применяется и для магнитных измерений.

Сущность стробоскопического метода состоит в измерении временного масштаба измеряемых сигналов в каналах магнитной индукции и напряженности в сторону замедления, с тем чтобы производить измерение