CC BY
10
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 221 1976
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДВУХЧАСТОТИОГО НАМАГНИЧИВАНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРИВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Б. Б. ВИНОКУРОВ, И. Г. ЛЕЩЕНКО
(Представлена научно-техническим семинаром кафедры информационно-измерительной техники)
Применение двух переменных магнитных полей для намагничивания ферромагнетика имеет ту особенность, что процесс перемагничива-ния сопровождается возникновением частных циклов, форма и расположение которых на низкочастотном гистерезисном цикле определяются соотношением частот, амплитуд, а в ряде случаев и фаз намагничивающих полей [1]. Появление частных циклов связано с наличием в кривой суммарного поля периодически чередующихся максимумов и минимумов.
Анализ процесса перемагничивания ферромагнетика в сложном поле [2] позволил путем разложения в ряд Фурье получить полное выражение э.д.с. измерительной обмотки датчика. Из него следует, что на выходе двухчастотного трансформаторного датчика имеет место сложный сигнал, в состав которого входят низкочастотная и высокочастотная составляющие. Ограничиваясь рассмотрением одних лишь высокочастотных составляющих, можно заметить, что амплитуды отдельных гармоник не остаются постоянными, а модулируются по вполне определенному закону с двойной частотой низкочастотного поля. Характер огибающих определяется как свойствами перемагничиваемого ферромагнетика, так и абсолютными значениями параметров намагничивающих полей и их соотношением.
Выделим из всего спектра составляющую, изменяющуюся с частотой возбуждающего высокочастотного поля. Ее огибающая согласно [2] имеет вид
(1)
где ш, 2, Нтю, Нщя -- соответственно частоты и амплитуды высокочастотного и низкочастотного возбуждающих полей,
}гэ (/) — „эквивалентная проницаемость возрастания", физический смысл которой рассмотрен в [1], у, Щ — временная зависимость обратной проницаемости. Для временной зависимости справедливо выражение
ь (0 = р, (0 - ~ггг~Т7г Ь (О - IV (01 ■ (2)
ьн+а)
мо + мо ш Итт +М0-М0 яНт9 соз а I
В этом выражении
\idlt) —дифференциальная динамическая проницаемость,
А#-(0 и А#+(/)—соответственно отрицательное и положительное
приращения суммарного поля за период низкочастотного.
Анализ выражения (2) показывает, что «эквивалентная проницаемость возрастания» может принимать значения дифференциальной или обратимой проницаемостей, либо значения, лежащие между ними (рис. 1).
Интерес представляет случай намагничивания ферромагнетика полями, параметры которых удовлетворяют (неравенству т Я 2 Нт (о (3). Для области, где выполнено это неравенство, на низкочастотной петле гистерезиса существуют области, свободные от частных циклов. Поэтому в выражение (1) огибающей первой гармоники необходимо вместо |Лэ(0 и подставлять \idit). По этой причине второе слагаемое в (1) обращается в нуль, а и (¿) = уу23 и Нтт- ^ (*). (4)
Чем сильнее указанное выше неравенство, тем меньшую роль играет второе слагаемое в формировании огибающей первой гармоники, тем больше ее форма напоминает временную зависимость дифференциальной динамической проницаемости. При этом, однако, не следует забывать что чрезмерное увеличение неравенства (3) приводит к уменьшению общего уровня выходного сигнала.
При постоянстве коэффициентов перед \idit) в выражении (4) для получения временной зависимости дифференциальной проницаемости
достаточно выделить огибающую первой гармоники. Реализация этого метода может быть осуществлена установкой, блок-схема которой приведена на рис. 2.
Ферромагнитный образец перемагничивается в двух переменных магнитных полях, источниками которых являются генераторы Г«, и Гц . Измерительная обмотка подключена к избирательному усилителю, настроенному на основную гармонику высокочастотного возбуждающего поля. Амплитудно-модулированный сигнал с выхода усилителя детектируется линейным детектором и подается на вертикальный вход электронного осциллографа. Для компенсации начальной составляющей первой гармоники, обусловленной неидеальностью коэффициента заполнения катушки, служит компенсирующее устройство с раздельной регулировкой фазы и модуля компенсирующего напряжения. При работе осциллографа в режиме развертки на экране
КГЦ -т -500 -500 аг
ч
/ ✓
У У, ——
у £ л \
и—-
Рис. 1. Зависимость проницаемости !-ьэ (¿) от частоты высокочастотного намагничивающего поля для Нто =
= Юэ
Рис. 2. Блок-схема экспериментальной установки
имеет место временная зависимость дифференциальной динамической проницаемости. В случае питания горизонтальных пластин от опорного сигнала — зависимость =/г(#).
Рис. 3
Исследования проводились при частотах возбуждающих полей й/2я = 50 гц и со/2я = 10 кгц+200 кгц. В качестве примера можно привести кривую дифференциальной динамической проницаемости, показанную на рис. 3.
ЛИТЕРАТУР,А
1. Б. Б. В и н о к у о о в, И. Г. Л е щ е н к о. Исследование закономерностей двух-частотного намагничивания ферромагнетиков. Сб. «Многопараметрический индуктивный контроль качества деталей машин методом высших гармоник». Киев, РДНТП, 1972.
2. Б. Б. Винокуров, И. Г. Л е щ е н к о. Теоретическое исследование метода двухчастотного намагничивания ферромагнетиков. Сб. докладов I Всесоюзной межвузовской конференции по электромагнитным методам контроля качества материалов и изделий, ч. II, М., Ротапринт МЭИ, 1972.
