|
Umax пропорционально локальному изменению mO магнитного момента, а коэффициент пропорциональности зависит от временного изменения m(t) и расположения области СБ внутри ферромагнетика. В том случае, если импульс ЭДС СБ имеет большую длительность (из-за реакции вихревых токов, наложения нескольких импульсов), для измерения магнитных моментов областей СБ m(t) требуется увеличение постоянной времени контура измерительной катушки т0Это приводит к большому «мертвому» времени экспериментальной установки. Чтобы избежать этого явления, к выходу 1111 после предварительного усилителя включают электронный интегратор. В контроле качества материалов достаточно пользоваться относительными измерениями и интегратор, усложняющий устройство контроля, обычно не включают. Далее приведены результаты исследований, используемого в комплекте прибора АФС, первичного преобразователя накладного типа, изображенного на рисунке 4.3. Внешний вид конструкций преобразователей представлен на фотографиях 4.4. Преобразователи с П-образной системой перемагничивания хорошо исследованы [5, 21, 67]. Остановимся на особенностях использования ПП с круговой системой перемагничивания для контроля одноосных напряжений [101,105]. Результаты анализа параметров ОМШ, приведенные в пп.2.2, 2.4 предполагает совпадение главных осей действия механических напряжений и направления перемагничивания первичного преобразователя. Обычно такой режим реализуется в ПП накладного типа с П-образной системой намагничивания (например, рис.4.3 и 4.46). Равнозначность направлений перемагничивания в преобразователях с круговой диаграммой (например, смотри рис.4.4а) при направленном приложении механических напряжений создает проблемы, связанные с наличием анизотропии магнитных свойств ферромагнетиков. 101 |
Если длительность импульса ЭДС e(t) мала по сравнению с постоянной времени контура ПП То, то соотношение (3.23) становится особенно простым. Действительно, ЭДС СБ можно представить e(t)«m 0Wo5(t), a jcoS(co)«wom0, где 8(t) функция единичного скачка. Следовательно, U(t) будет определяться частотными свойствами контура Z т1——— Если, например, параметры контура задать так, что — » RBX ; l a+Z, а с R bx » R ; ц = Цобр (то есть вносимое сопротивление Ro=0, a L не зависит от частоты), то из (3.23) получим U » —Р—Рmax Го ' (3.24) Umax пропорционально локальному изменению то магнитного момента, а коэффициент пропорциональности зависит от временного изменения m(t) и расположения области СБ внутри ферромагнетика. В том случае, если импульс ЭДС СБ имеет большую длительность (из-за реакции вихревых токов, наложения нескольких импульсов), для измерения магнитных моментов областей СБ m(t) требуется увеличение постоянной времени контура измерительной катушки тоЭто приводит к большому“мертвому времени экспериментальной установки. Чтобы избежать этого явления, к выходу ПП после предварительного усилителя включают электронный интегратор. В контроле качества материалов достаточно пользоваться относительными измерениями и интегратор, усложняющий устройство контроля, обычно не включают. Для оценки влияния мешающих факторов на результат контроля и выбора оптимального режима контроля проведем исследование используемых в комплекте приборов АФС и ТЭБ первичного преобразователя накладного типа, изображенного на рисунке 3.16. Внешний вид конструкций преобразователей приведен на рис. 3.17. На рис. 3.18 и 3.19 показаны зависимости эффективного напряжения магнитного шума от положения измерительной катушки относительно центра межполюсного расстояния S 1111 для различных значений перемагничивающего тока Im. Видно, что при такой конструкции ПП желательно располагать измерительную катушку точно по центру между полюсами перемагничивающего сердечника. Такое расположение измерительной катушки нужно для компенсации собственных скачков Баркгосузена в материале сердечника ПП (см. рис. 3.20 и 3.21) и дискрет частоты перемагничивающего поля. Следует отметить, что симметричное расположения первичного преобразователя относительно полюсов 133 = w — dt i где wчисло витков обмотки преобразователя. Увеличивая w и Ф] (за счет увеличения сечения магнитопровода или его обратимой проницаемости), можно значительно усилить e(t) и добиться величины порядка милливольт. Наиболее важным параметром преобразователя с концентратором является зазор S. От соотношения его ширины и размеров области СБ зависит величина ЭДС, наводимая в обмотке преобразователя. Например, при ширине зазора много большей размеров области СБ вместо усиления наблюдается ослабление амплитуды импульса ЭДС СБ за счет того, что большая часть потока ФСб замыкается в зазоре, не попадая в сердечник преобразователя. Кроме того, необходимо учитывать уменьшение магнитного потока Ф! за счет зазора между ферромагнитным образцом и концентратором. В качестве материала концентраторов используется магнитомягкие материалы, отличающиеся малой коэрцитивной силой и соответственно узкой петлей гистерезиса. Высокая магнитная проницаемость р таких материалов позволяет получать большую индукцию В при малой напряженности магнитного поля Н. Кроме того, материалы концентраторов должны иметь достаточно большую начальную магнитную проницаемость Ф, рн, при которой отношение — —получается близкой к 1; малые потери Ф СБ энергии на повышенных частотах; хорошую механическую обрабатываемость; равномерную структуру и отсутствие посторонних включений. Отметим, что расчет таких преобразователей является сложной задачей, поэтому их параметры подбираются экспериментально. Так на рис. 3.26 и 3.27 показаны зависимости напряжения ЭДС СБ от числа витков w и глубины вкручивания ферромагнитного стержня h в преобразователь рис. 3,14 “з”. Видно, что следует брать w > 300 и вкручивать стержень на высоту ППЬ. 3.5.2 Особенности использования первичных преобразователей с круговой диаграммой перемагничивания для контроля одноосных макронапряжении. Результаты анализа параметров ОМШ, приведенные в пп.2.2 и 3.4 предполагает совпадение главных осей действия механических напряжений и направления перемагничивания первичного преобразователя. Обычно такой режим реализуется в ПП накладного типа с П-образной системой намагничивания (например, рис.3.176). Равнозначность направлений 141 перемагничивания в преобразователях с круговой диаграммой (например, смотри рис. 3.17а) при направленном приложении механических напряжений создает проблемы, связанные с наличием анизотропии магнитных свойств ферромагнетиков. В отсутствии макронапряжений и изотропности микронапряжений в исследуемом материале все направления перемагничивания равнозначны, т.е. величина Кэф для всех направлений постоянна и равна К. Очевидно, что в этом случае для описания характеристик ОМШ выражение (2.43) может быть использовано без каких-либо изменений. Воздействие на материал макронапряжений по схеме одноосного растяжения, принятой в качестве одного из необходимых условий корректности полученных в разделах 2.2 и 3.4 соотношений, приводит к анизотропии величины при сохранении уровня и изотропности параметра ах . Иллюстрация характера изменения Кзф в различных направлениях при воздействии макронапряжений а0 приведена на рис.3.28. График изменения эффективной кристаллографической анизотропии в плоскости перемагничивания трансформируется из окружности, для случая сг0=0, в эллипс с большой осью, направленной вдоль действующей растягивающей нагрузки и пропорциональной величине К°ф= К + Ла0, и малой, перпендикулярной направлению <т0 и пропорциональной, с учетом коэффициента Пуассона г, величине К9эф= k -гЛсг0. Аналитическое выражение для характера изменения Кэф в декартовых координатах будет иметь вид: Допустимо предположить, что поток импульсов МШ при перемагничивании по круговой диаграмме направленности вектора напряженности магнитного поля будет определяться суммой импульсов, полученных из элементарных участков Ь<р (см. рис. 3.28а). Описание характера изменения ОМШ в этих условиях относительно изотропного состояния может быть получено заменой величины в выражении (2.43) на К]ф, определяемую интегрированием соотношения (3.25) по одной из координат: 2 2 х . У (3.25) (3.26) 142 |