RU2239182C1 - Device for determination of content of ferrite in material - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology; testing of magnetic materials.

SUBSTANCE: proposed device has two permanent magnets and conducting circuit in form of inductance coil connected to induction emf recorder. First two opposite poles of magnets are oriented towards each other and are separated by air gap. Two other opposite poles of magnets are interconnected by means of C-shaped magnetic circuit on which conducting circuit is wound. Material under test is placed on rod secured on electric motor axle for rotation at constant angular velocity through air gap between poles of permanent magnets in vertical plane relative to field lines connecting these poles.

EFFECT: enhanced sensitivity and accuracy of measurements.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к испытаниям магнитных материалов.The invention relates to measuring equipment, namely to testing magnetic materials.

Известно устройство (а.с. СССР №1756813, 1992 г., G 01 N 27/72) для определения содержания феррита в материале, содержащее кольцеобразный постоянный магнит и жестко закрепленный внутри него проводящий контур в виде катушки индуктивности, подключенной к регистратору ЭДС индукции, выполненному в виде последовательно соединенных детектора, усилителя, интегратора и индикатора.A device is known (USSR AS No. 1756813, 1992, G 01 N 27/72) for determining the ferrite content in a material, containing a ring-shaped permanent magnet and a conductive circuit rigidly fixed inside it in the form of an inductor connected to an induction EMF recorder made in the form of series-connected detector, amplifier, integrator and indicator.

Устройство работает следующим образом. Образец испытуемого материала перемещают сквозь внутреннее отверстие постоянного кольцеобразного постоянного магнита. При прохождении образца в поле магнита происходит намагничивание образца, а при выходе - его размагничивание. Это изменение индукции материала вызывает в цепи катушки, жестко закрепленной внутри кольцеобразного постоянного магнита, ЭДС индукции, которая поступает на детектор. При этом электрический сигнал, пропорциональный содержанию феррита в материале, представляет собой два импульса различной полярности. Детектор отфильтровывает импульс одной полярности, после чего сигнал усиливается усилителем, затем интегрируется интегратором и визуализируется при помощи индикатора. По величине полученного сигнала с использованием градуировочной зависимости, связывающей величину сигнала с содержанием феррита в образце, определяют содержание феррита в испытуемом материале.The device operates as follows. A sample of the test material is moved through the inner hole of the permanent annular permanent magnet. As the sample passes through the magnet field, the sample is magnetized, and upon exit, the sample is demagnetized. This change in the induction of the material causes in the coil circuit, rigidly fixed inside the annular permanent magnet, the induction EMF, which is fed to the detector. In this case, an electrical signal proportional to the ferrite content in the material is two pulses of different polarity. The detector filters out a pulse of one polarity, after which the signal is amplified by an amplifier, then it is integrated by an integrator and visualized using an indicator. The magnitude of the received signal using a calibration dependence that relates the signal to the ferrite content in the sample determines the ferrite content in the test material.

Недостатком устройства является низкая чувствительность и низкая точность измерений.The disadvantage of this device is the low sensitivity and low measurement accuracy.

Задачей изобретения является повышение чувствительности и точности измерений.The objective of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements.

Решение данной задачи достигается тем, что в устройстве для определения содержания феррита в материале, содержащем так же, как в прототипе, постоянный магнит и проводящий контур в виде катушки индуктивности, подключенной к регистратору ЭДС индукции, согласно изобретению дополнительно введен постоянный магнит, причем первые два противоположные полюсы постоянных магнитов ориентированы навстречу друг другу и разделены воздушным промежутком, а другие два противоположные полюсы магнитов соединены С-образным магнитопроводом, на который намотан проводящий контур в виде катушки индуктивности. Испытуемый материал размещен на штоке, закрепленном на оси электродвигателя с возможностью вращения с постоянной угловой скоростью через воздушный промежуток между полюсами постоянных магнитов в вертикальной плоскости относительно магнитных силовых линий, соединяющих их полюса.The solution to this problem is achieved by the fact that in the device for determining the content of ferrite in a material containing, as in the prototype, a permanent magnet and a conductive circuit in the form of an inductor connected to an induction EMF recorder, a permanent magnet is additionally introduced according to the invention, the first two the opposite poles of the permanent magnets are oriented towards each other and are separated by an air gap, and the other two opposite poles of the magnets are connected by a C-shaped magnetic circuit, onto which Motan conductive circuit in the form of an inductor. The test material is placed on a rod mounted on the axis of the electric motor with the possibility of rotation with constant angular velocity through the air gap between the poles of the permanent magnets in the vertical plane relative to the magnetic field lines connecting their poles.

Для испытания сыпучих материалов шток может быть снабжен капсулой из немагнитного материала.For testing bulk materials, the stem may be provided with a capsule of non-magnetic material.

Повышение чувствительности по сравнению с прототипом достигается за счет увеличения величины наводимой ЭДС индукции в проводящем контуре. Это происходит вследствие увеличения величины переменной составляющей магнитного потока, пронизывающего проводящий контур в момент перемещения испытуемого материала между полюсами магнитов. Повышение точности измерений достигается за счет большой величины ЭДС сигнала, снимаемого с проводящего контура, которая достигает значений единиц Вольта. В результате отпадает необходимость в дополнительном усилении сигнала, а значит внесения искажений. Как следствие возрастает точность измерений.The increase in sensitivity compared to the prototype is achieved by increasing the magnitude of the induced emf induction in the conductive circuit. This is due to an increase in the magnitude of the variable component of the magnetic flux penetrating the conductive circuit at the time of movement of the test material between the poles of the magnets. Improving the accuracy of measurements is achieved due to the large value of the emf of the signal taken from the conductive circuit, which reaches values of Volta units. As a result, there is no need for additional signal amplification, which means introducing distortions. As a result, measurement accuracy increases.

На фиг.1 приведено устройство для определения содержания феррита в материале.Figure 1 shows a device for determining the content of ferrite in the material.

На фиг.2 приведена градуировочная зависимость содержания феррита К в материале от величины сигнала ЭДС индукции U.Figure 2 shows the calibration dependence of the content of ferrite K in the material on the magnitude of the signal EMF induction U.

Устройство содержит два постоянных магнита 1, два противоположных полюса которых разделены воздушным промежутком, С-образный магнитопровод 2, соединяющий другие два противоположных полюса постоянных магнитов, проводящий контур в виде катушки индуктивности 3, который намотан на С-образный магнитопровод 2, выполняющий роль сердечника для катушки индуктивности 3, регистратор ЭДС индукции 4, подключенный к выводам катушки индуктивности 3. Капсула 5 из немагнитного материала с испытуемым порошкообразным материалом расположена на одном конце штока, закрепленном на оси электродвигателя 6, так, чтобы эта капсула находилась в воздушном промежутке между постоянными магнитами. Если исследуемый материал имеет массивную форму, то он крепится на штоке.The device contains two permanent magnets 1, two opposite poles of which are separated by an air gap, a C-shaped magnetic circuit 2 connecting the other two opposite poles of permanent magnets, a conductive circuit in the form of an inductor 3, which is wound on a C-shaped magnetic circuit 2, acting as a core for inductor 3, an EMF recorder 4 connected to the terminals of the inductor 3. A capsule 5 of non-magnetic material with the test powder material is located at one end Current fixed to the motor axis 6, so that the capsule was in the air gap between the permanent magnets. If the studied material has a massive shape, then it is mounted on the rod.

Постоянные магниты 1 представляют собой параллелепипеды из самарий-кобальтовой магнитной керамики. С-образный магнитопровод 2 изготовлен из феррита марки 3 СЧ19, проводящий контур представляет собой катушку индуктивности 3, намотанную проводом марки ПЭЛШО сечением 0.2 мм с количеством витков 3000. Регистратор ЭДС индукции 4 представляет собой вольтметр переменного тока с пределами измерений (0.1-100) В. Капсула 5 представляет собой полый цилиндр со съемной крышкой, выполненные из фторопласта, жестко закрепленный на штоке из дюраля. Электродвигатель 6 представляет собой стандартный электродвигатель постоянного или переменного тока, обеспечивающий стабильную фиксированную частоту вращения в пределах (100-1000) об/мин.Permanent magnets 1 are parallelepipeds made of samarium-cobalt magnetic ceramics. The C-shaped magnetic circuit 2 is made of grade 3 SCH19 ferrite, the conductive circuit is an inductor 3 wound with a PELSHO grade wire with a cross section of 0.2 mm with a number of turns 3000. The induction EMF recorder 4 is an alternating current voltmeter with measurement limits (0.1-100) V Capsule 5 is a hollow cylinder with a removable lid, made of fluoroplastic, rigidly mounted on a rod of duralumin. The electric motor 6 is a standard electric motor of direct or alternating current, providing a stable fixed frequency of rotation in the range (100-1000) rpm

Устройство работает следующим образом. Капсулу 5 с испытуемым материалом перемещают с заданной частотой через объем воздушного промежутка между полюсами магнитов путем вращения штока с равномерной угловой скоростью вокруг оси вращения с помощью электродвигателя 6. Во время перемещения капсулы 5 с испытуемым материалом между полюсами магнитов 1 происходит намагничивание испытуемого материала, что приводит к изменению магнитной проницаемости промежутка между магнитами. В результате происходит изменение величины магнитного потока в С-образном магнитопроводе 2, соединяющем внешние по отношению к воздушному промежутку полюса магнитов. В свою очередь, изменение магнитного потока приводит к возникновению ЭДС на катушке индуктивности 3, величина которой пропорциональна содержанию феррита в испытуемом материале. По величине полученного сигнала U с использованием градуировочной зависимости фиг.2, полученной по результатам измерений ЭДС индукции материала с различным известным содержанием феррита К, определяют содержание феррита К в испытуемом материале.The device operates as follows. The capsule 5 with the test material is moved with a given frequency through the volume of the air gap between the poles of the magnets by rotating the rod with a uniform angular velocity around the axis of rotation using the electric motor 6. During the movement of the capsule 5 with the test material between the poles of the magnets 1, the test material is magnetized, which leads to to a change in the magnetic permeability of the gap between the magnets. As a result, there is a change in the magnitude of the magnetic flux in the C-shaped magnetic circuit 2, connecting the poles of the magnets external to the air gap. In turn, a change in the magnetic flux leads to the appearance of an EMF on the inductor 3, the value of which is proportional to the ferrite content in the test material. The magnitude of the received signal U using the calibration dependence of figure 2, obtained by measuring the EMF of induction of a material with different known contents of ferrite K, determine the content of ferrite K in the test material.

Claims (2)

1. Устройство для определения содержания феррита в материале, содержащее постоянный магнит и проводящий контур в виде катушки индуктивности, подключенной к регистратору ЭДС индукции, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено вторым постоянным магнитом, причем первые два противоположные полюсы постоянных магнитов ориентированы навстречу друг другу и разделены воздушным промежутком, а другие два противоположные полюсы магнитов соединены С-образным магнитопроводом, на который намотан проводящий контур в виде катушки индуктивности, а шток для размещения испытуемого материала закреплен на оси электродвигателя для вращения испытуемого материала с постоянной угловой скоростью через воздушный промежуток между полюсами постоянных магнитов в вертикальной плоскости относительно магнитных силовых линий, соединяющих их полюса.1. A device for determining the content of ferrite in a material containing a permanent magnet and a conductive circuit in the form of an inductor connected to an induction EMF recorder, characterized in that it is additionally equipped with a second permanent magnet, the first two opposite poles of the permanent magnets oriented towards each other and are separated by an air gap, and the other two opposite poles of the magnets are connected by a C-shaped magnetic circuit, on which a conductive circuit in the form of an inductance coil is wound ty, and the rod for placing the test material is mounted on the axis of the electric motor for rotation of the test material with a constant angular velocity through the air gap between the poles of the permanent magnets in the vertical plane relative to the magnetic lines of force connecting their poles. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что шток снабжен капсулой из немагнитного материала для размещения в ней испытуемого материала.2. The device according to claim 1, characterized in that the rod is equipped with a capsule of non-magnetic material for placement of the test material in it.

Images