SU932433A1 - Method and device for measuring magnetic field gradient - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способам измерени  параметров магнитного пол  и может быть использовано дл  обнару жени  дефектов сплошности в издели х из ферромагнитных материалов и измерени  градиентов магнитного пол , например , в магнитоизмерительнрй аппаратуре , в частности, в рабочих зазорах электромагнитов и т.п.The invention relates to methods for measuring magnetic field parameters and can be used to detect continuity defects in products made of ferromagnetic materials and to measure magnetic field gradients, for example, in magnetic measuring equipment, in particular, in working gaps of electromagnets, etc.

Известны способ и устройство дл  измерени  градиента магнитного пол  путем сканировани  области пространства вращающейс  катушкой без сердечника и измерении индуктируемой в катушке ЭДС, по величине которой суд т о величине градиента пол . Устройство дл  реализации способа снабжено коммутатором, усилителем и индикатором в виде электронно-лучевой трубки D,A method and apparatus is known for measuring the magnetic field gradient by scanning a region of space with a rotating coreless coil and measuring the emf induced in the coil, judging from the magnitude of which the magnitude of the field is judged. The device for implementing the method is equipped with a switch, an amplifier and an indicator in the form of a cathode ray tube D,

Недостаток данного способа состоит в его относительно небольшой разрешающей способности, пор дка loA/M iThe disadvantage of this method is its relatively small resolution, on the order of loA / M i

Известны также спосоЬ и устройство дл  измерени  градиента магнитнрго пол  путем сканировани  области пространства насыщенным ферромагнитным сердечником, обладающим высокой магнитной проницаемостью, с намотанными на сердечник измерительной обмоткой и обмоткой возбуждени , О градиенте магнитного пол  суд т по величине угла сдвига фаз сигналов в указанных обмотках, измер емого с помощью индикатора-измерител  фазового сдвига 2.A method and a device for measuring the magnetic field gradient are also known by scanning a region of space with a saturated ferromagnetic core with high magnetic permeability, with measuring winding and excitation winding wound around the core. The magnetic field gradient is measured according to the magnitude of the phase angle of the signals in these windings, measuring phase shift indicator 2.

Известные способ и устройство характеризуютс  наличием порога чувствительности , обусловленного собственными шумами { в том числе и магнитными ) сердечника, необходимостью компенсации геометрического пол  в процессе измерени , наличием ложных сигт налов из-за несоосности обмоток датчиков или сердечников, и обусловленное этим уменьшение чувствительности в малых пол х. Кроме того, устройCTBo no реализации способа характер зуетс  сложностью устройства дл  реа лизации способа, вытекающей из наличи  обмотки возбуждени  и генератора дл  ее питани . Цель изобретени  - повышение точности . Указанна  цель достигаетс  тем, что в способе измерени  градиента магнитного пол , включающем сканирование области пространства датчиком магнитного пол , выдел ют скачки Баркгаузена, преобразуют их в импуль сы электрического напр жени , а о величине градиента магнитного пол  суд т по числу импульсов в единицу времени. В устройство дл  осуществлени  сп соба измерени  градиента магнитного пол , содержащее коммутатор, усилитель , индикатор и датчик с измерител ной обмоткой, выход которой подключе через коммутатор к входу усилител , введен преобразователь скачков Баркгаузена , вход которого подключен к выходу усилител , а выход подсоединен к входу индикатора, при этом индикатор выполнен в виде счетчика импульсов , а датчик установлен с возможностью вращени  вокруг оси, nafраллельной оси чувствительности датчика . В устройство дл  осуществлени  способа измерени  градиента магнитного пол  введен второй датчик, иден тичный первому датчику, при этом ось чувствительности второго датчика перпендикул рна к оси сращени . На чертеже изображена схема предлагаемого устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство дл  реализации способа содержит датчик 1, включающий ферромагнитный сердечник 2, на который намотана измерительна  обмотка 3, причем сердечник 2 с измерительной обмоткой 3 установлен с возможностью вращени  вокруг оси k, котора  . вл .етс  также осью вращени  подвижной части 5 коммутатора 6. Выход измерительной обмотки 3 через коммутатор 6 подключен к входу усилител  7, выход которого подсоединен к входу преобразовател  8 скачков Баркгаузена . Выход преобразовател  § подключен к входу индикатора Э, выполненно го в виде счетчика импульсов, в частности осциллографа, Синхронизированного частотой вращени  датчика 1. Изделие, подвергающеес  контролю., расположено в непосредственной близости от плоскости, в которой вращаетс  датчик 1.. Пусть в плоскости, перпендикул рной оси вращени  датчика, имеетс  продольна  (по отношению к оси сердечника 2) составл юща  градиента магнитного пол , например, магнитного пол  рассе ни  над дефектом сплошности D в контролируемом намагниченном изделии. Тогда при вращении сер- дечника 2 он будет нaxoдиtьc  в измен ющемс  во времени внешнем поле и его намагниченность будет также измен тьс  во времени. Известно, что это изменение намагниченности происходит скачкообразно ( эффект Баркгаузена. Таким образом, число скачков Баркгаузена в единицу времени будет зависеть от скорости вращени  сердечника 2 и градиента пол „ а при посто нной скорости вращени  - только от величины градиента пол . Обмотка 3 подключена к обмотке подвижной.части k коммутатора 6. При вращении устройства в неподвижной обмотке коммутатора 6 возникают скачки электрического напр жени , которые усиливаютс  усилителем 7 и преобразованные в импульсы, фиксируютс  индикатором 9- При этом амплитуда си1- нала пропорциональна градиенту Mai- нитного пол , пересекаемого сердечником 2. В качестве преобразовател  8 в импульсы посто нного напр жени  могут быть использованы, например, последовательно включенные дифференцирующее . устройство, выпр митель, не пропускающий импульсы с отрицательной производной и усилитель, выравнивающий , амплитуды импульсов. Возможны и другие типы преобразовател  8. В случае необходимости измерени  как нормальной, так и тангенциальной составл ющей градиента магнитного пол  в устройство может быть введен второй датчик со своим измерительным каналом (не показаны). По принципу действи  способ  вл етс  пассивным, поэтому устройство дл  его осуществлени  упрощаетс . Чувствительность при применении предлагаемого способа повышаетс , так как искажение формы импульсов Баркгаузена при коммутации не вли етThe known method and device is characterized by the presence of a sensitivity threshold due to intrinsic noise (including magnetic) of the core, the need to compensate for the geometric floor during the measurement process, the presence of false signals due to the misalignment of the windings of the sensors or cores, and the resulting sensitivity in small fields x In addition, the CTBo device of the implementation of the method is characterized by the complexity of the device for implementing the method arising from the presence of the excitation winding and the generator for powering it. The purpose of the invention is to improve accuracy. This goal is achieved by the fact that in the method of measuring the gradient of a magnetic field, including scanning a region of space with a magnetic field sensor, Barkhausen jumps are selected, converted into electrical voltage pulses, and the magnitude of the magnetic field is judged by the number of pulses per unit time. A device for measuring the gradient of a magnetic field containing a switch, an amplifier, an indicator and a sensor with a measuring winding, the output of which is connected through the switch to the amplifier input, has a Barkgausen jump converter whose input is connected to the amplifier output and the output is connected to the input indicator, while the indicator is designed as a pulse counter, and the sensor is mounted for rotation around an axis nafleralny axis of sensitivity of the sensor. A second sensor, identical to the first sensor, is inserted into the device for carrying out the method of measuring the gradient of the magnetic field, while the sensitivity axis of the second sensor is perpendicular to the splicing axis. The drawing shows a diagram of the proposed device that implements the proposed method. A device for implementing the method comprises a sensor 1 comprising a ferromagnetic core 2 onto which measuring winding 3 is wound, the core 2 with measuring winding 3 being rotatably mounted about the axis k, which. It also has an axis of rotation of the movable part 5 of the switch 6. The output of the measuring winding 3 through the switch 6 is connected to the input of the amplifier 7, the output of which is connected to the input of the Barkgausen jumps 8. The converter output is connected to the input of indicator E, made in the form of a pulse counter, in particular, an oscilloscope synchronized by the rotation frequency of sensor 1. The product being monitored is located in close proximity to the plane in which the sensor 1 rotates. perpendicular to the axis of rotation of the sensor, there is a longitudinal (relative to the axis of the core 2) component of the magnetic field gradient, for example, the magnetic field scattered over the continuity defect D in a controlled magnetized elii. Then, when the core 2 rotates, it will fall in an external field varying with time and its magnetization will also vary with time. It is known that this change in magnetization occurs in steps (the Barkhausen effect. Thus, the number of Barkhausen jumps per unit time will depend on the speed of rotation of core 2 and the field gradient, and at a constant speed of rotation only on the value of the field gradient. Winding 3 is connected to the winding the movable part k of the switch 6. When the device rotates in the fixed winding of the switch 6, electrical voltage surges occur that are amplified by the amplifier 7 and converted into pulses, the indicia are fixed With this, the amplitude of the Si-nal is proportional to the gradient of the Mai-nit field intersected by the core 2. As a converter 8 into the DC voltage pulses, for example, a series-connected differentiating device can be used, a rectifier that does not transmit pulses with a negative voltage. derivative and amplifier equalizing pulse amplitudes Other types of transducer are possible 8. If necessary, measure both the normal and tangential components of the magnetic field gradient in the device ystvo can be introduced with its second sensor measuring channel (not shown). By the principle of operation, the method is passive, so the device for its implementation is simplified. The sensitivity of the application of the proposed method increases, since the distortion of the Barkhausen pulse shape during switching does not affect

на результат, вследствие чего увеличиваетс  отношение сигнал-помеха.as a result, the signal-to-interference ratio increases.

Claims (3)

1.Способ измерени  градиента магнитного пол , включающий сканирование области пространства датчиком магнитного пол , отличающийс   тем, что, с целью повышени  точности , выдел ют скачки Баркгаузена, преобразуют их в импульсы электрического напр жени , а о величине гра диента магнитного пол  суд т по числу импульсов в единицу времени.1. A method for measuring the magnetic field gradient, including scanning a region of space with a magnetic field sensor, characterized in that, in order to improve the accuracy, Barkhausen jumps are selected, converted into electrical voltage pulses, and the number of magnetic field gradients is measured by pulses per unit time. 2.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1, содержащее коммутатор , усилитель, индикатор и датчик2. A device for implementing the method according to claim 1, comprising a switch, amplifier, indicator and sensor с измерительной обмоткой, выход которой подключен через коммутатор к входу усилител , отличающеес   тем, что в него введен преобразователь скачков Баркгаузена, вход которого подключен к выходу усилител , а выход подсоединен к входу индикатора, при этом индикатор выполнен в виде счетчика импульсов , а датчик установлен с возможностью вращени  вокруг оси, параллельной оси чувствительности датчика.With a measuring winding, the output of which is connected through a switch to the amplifier input, characterized in that it incorporates a Barkhausen jump converter, the input of which is connected to the amplifier output, and the output is connected to the indicator input, while the indicator is designed as a pulse counter, and the sensor is installed rotatably around an axis parallel to the axis of sensitivity of the sensor. 3. Устройство по п. 2, отличающеес  тем, что внего введен второй датчик, идентичный первому датчику, при этом ось чувствительности второго датчика перпендикул рна к оси вращени .3. A device according to claim 2, characterized in that a second sensor identical to the first sensor has been introduced, the sensitivity axis of the second sensor being perpendicular to the axis of rotation. Источник информации, прин тые во внимание при экспертизеSource of information taken into account in the examination 1.Brown Н. Н., Bitter F. Revieu Sclent Instruments, V. 27, 1956,1.Brown N. N., Bitter F. Revieu Sclent Instruments, V. 27, 1956, № 12, 1009.No. 12, 1009. 2.За вка ФРГ № 2.37-958, кл. G 01 R 33/02, 1976.2. Forward Germany No. 2.37-958, cl. G 01 R 33/02, 1976. ///О Л/// O L