[go: up one dir, main page]

RU2592727C1 - Method to determine relative magnetic permeability of ferromagnetic components - Google Patents

Method to determine relative magnetic permeability of ferromagnetic components Download PDF

Info

Publication number
RU2592727C1
RU2592727C1 RU2015104482/28A RU2015104482A RU2592727C1 RU 2592727 C1 RU2592727 C1 RU 2592727C1 RU 2015104482/28 A RU2015104482/28 A RU 2015104482/28A RU 2015104482 A RU2015104482 A RU 2015104482A RU 2592727 C1 RU2592727 C1 RU 2592727C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic
inductor
magnetic permeability
poles
relative magnetic
Prior art date
Application number
RU2015104482/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Михайлович Дунилин
Original Assignee
Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики" filed Critical Межрегиональное общественное учреждение "Институт инженерной физики"
Priority to RU2015104482/28A priority Critical patent/RU2592727C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2592727C1 publication Critical patent/RU2592727C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: invention can be used for nondestructive determination of relative magnetic permeability of parts made of ferromagnetic material. This invention consists in the fact that during induction of a magnetic field by inductor 2, its magnetomotive force is measured by sensor 6 and amplitude of magnetic induction on the opposite ends of magnetic poles of inductor Bind and in gap Bsurf between them; the value of relative magnetic permeability of ferromagnetic part is determined with the help of the following ratio:
Figure 00000008
EFFECT: higher accuracy and speed of determining relative magnetic permeability.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительной техники магнитных величин и может быть использовано для неразрушающего определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных их ферромагнитного материала.The invention relates to the field of measuring technology of magnetic quantities and can be used for non-destructive determination of the relative magnetic permeability of parts made of their ferromagnetic material.

Из уровня техники известен способ измерения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, характеризующийся тем, что подключают генератор переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определяют значение намагничивающего тока частотой f, измеряют падение напряжения на образцовом резисторе, включают во вторичную обмотку понижающего трансформатора через образцовый резистор исследуемый цилиндрический проводник радиуса r с удельной проводимостью σ, измеряют на середине проводника падение напряжения на участке длиной 1 м, рассчитывают его сопротивление Z и определяют магнитную проницаемость по соотношению (Патент RU 2255346, МПК G01R 33/12, 1988):The prior art method for measuring the magnetic permeability of cylindrical ferromagnetic conductors, characterized in that the alternating current generator is connected to the primary winding of a step-down transformer, the magnetizing current is determined by frequency f, the voltage drop across the reference resistor is measured, and the studied a cylindrical conductor of radius r with specific conductivity σ, a drop is measured in the middle of the conductor pressure on the site with a length of 1 m, calculate its resistance Z and determine the magnetic permeability by the ratio (Patent RU 2255346, IPC G01R 33/12, 1988):

Figure 00000001
Figure 00000001

Недостаток известного способа состоит в том, что определение магнитной проницаемости требует реализации электрического контакта, жесткие требования к формфактору исследуемого образца и получение усредненного значения относительной магнитной проницаемости на всем исследуемом образце.The disadvantage of this method is that the determination of magnetic permeability requires the implementation of electrical contact, stringent requirements for the form factor of the test sample and obtaining the average value of the relative magnetic permeability of the entire test sample.

Наиболее близким к предлагаемому известным техническим решением в качестве прототипа является способ измерения магнитнойпроницаемости ферромагнитных материалов стержневых образцов, который характеризуется тем, что индуцируют в них магнитный поток, сформированный магнитодвижущей силой индуктора в виде соленоида, в рабочую полость которого помещают исследуемый образец, при этом управляют интенсивностью и конфигурацией магнитного поля путем воздействия на испытуемый образец переключением секций соленоида индуктора, определяют кажущуюся магнитную проницаемость и магнитную проницаемость с учетом относительной длины индуктора и его части (Патент RU 2022292, МПК G01R 33/12, 1988).Closest to the proposed known technical solution as a prototype is a method of measuring the magnetic permeability of ferromagnetic materials of rod samples, which is characterized in that they induce a magnetic flux formed by the magnetomotive force of the inductor in the form of a solenoid, into the working cavity of which the sample to be studied is placed, and the intensity is controlled and the configuration of the magnetic field by acting on the test sample by switching sections of the inductor solenoid, each schuyusya magnetic permeability and magnetic permeability according to the relative length of the inductor and parts thereof (Patent RU 2022292, IPC G01R 33/12, 1988).

Недостаток прототипа заключается в том, что кажущаяся проницаемость зависит от формфактора исследуемого образца, необходимости помещения образца в рабочую полость индуктора, чувствительности баллистического метода измерений от электромагнитных и геометрических характеристик электромагнитной измерительной цепи, включающий сам образец.The disadvantage of the prototype is that the apparent permeability depends on the form factor of the test sample, the need to place the sample in the working cavity of the inductor, the sensitivity of the ballistic measurement method from the electromagnetic and geometric characteristics of the electromagnetic measuring circuit, including the sample itself.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности измерительных действий по неразрушающему определению относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала.An object of the invention is to increase the efficiency of measuring actions for non-destructive determination of the relative magnetic permeability of parts made of ferromagnetic material.

Технический результат изобретения состоит в том, что повышается точность и оперативность определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала.The technical result of the invention is that the accuracy and efficiency of determining the relative magnetic permeability of parts made of ferromagnetic material is increased.

Сущность изобретения заключается в том, что, кроме известного и общего существенного действия, характеризующегося тем, что индуцируют в ферромагнитных деталях магнитный поток, сформированный магнитодвижущей силой индуктора, в предлагаемом способе определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей располагают исследуемую деталь вне рабочей полости индуктора и производят измерения амплитуды магнитных индукций в выбранных зонах у полюсов намагничивания индуктора и в выбранных зонах между совокупностью полюсов с противоположной намагниченностью, соответствующей приложенной магнитодвижущей силе магнитного поля, и определяют относительную магнитную проницаемость из соотношения:The essence of the invention lies in the fact that, in addition to the well-known and general essential action, characterized in that the magnetic flux generated by the magnetomotive force of the inductor is induced in the ferromagnetic parts, in the proposed method for determining the relative magnetic permeability of the ferromagnetic parts, the investigated part is placed outside the working cavity of the inductor and measurements are made the amplitudes of the magnetic inductions in the selected zones at the magnetization poles of the inductor and in the selected zones between the set of poles with the opposite magnetization corresponding to the applied magnetomotive force of the magnetic field, and determine the relative magnetic permeability from the relation:

Figure 00000002
где K - градуировочный корреляционный коэффициент,
Figure 00000002
where K is a calibration correlation coefficient,

Винд - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне у полюса индуктора исходящего намагничивающего потока, Впов - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне между полюсами индуктораThe individual control - value of the magnetic field in the selected zone in the outbound pole inductor magnetizing flux in dressing - the value of the magnetic field in a selected region between the poles of the inductor

Новизна изобретения состоит в том, что в предлагаемом способе определения магнитной проницаемости ферромагнитных деталей располагают исследуемую деталь вне рабочей полости индуктора, измеряют амплитуды магнитных индукций в выбранных зонах у полюсов намагничивания и в выбранных зонах между совокупностью полюсов с противоположной намагниченностью, соответствующей приложенной магнитодвижущей силе магнитного поля, и определяют относительную магнитную проницаемость из соотношения:The novelty of the invention lies in the fact that in the proposed method for determining the magnetic permeability of ferromagnetic parts, the investigated part is located outside the working cavity of the inductor, the amplitudes of the magnetic inductions are measured in the selected zones at the magnetization poles and in the selected zones between the set of poles with opposite magnetization, corresponding to the applied magnetizing force of the magnetic field , and determine the relative magnetic permeability from the ratio:

Figure 00000003
где K - градуировочный корреляционный коэффициент, Винд - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне у полюса индуктора исходящего намагничивающего потока, Впов - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне между полюсами индуктора с противоположной намагниченностью, соответствующей приложенной магнитодвижущей силе индуктора, что обеспечивает повышение точности и оперативности определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала.
Figure 00000003
where K - calibration correlation coefficient, V ind - value of the magnetic field in a selected area near the pole inductor outgoing magnetizing flux in the dressing - the value of the magnetic field in a selected region between the poles of the inductor with opposite magnetization corresponding inductor appended magnetomotive force, which provides increased accuracy and efficiency of determining the relative magnetic permeability of parts made of ferromagnetic material.

Функциональная схема устройства, реализующего в качестве примера предлагаемый способ определения относительной магнитной проницаемости, изображена на фиг. 1, электрическая схема примера технической реализации заявляемого способа представлена на фиг. 2. На фиг. 1 и 2 обозначено:The functional diagram of a device that implements, as an example, the proposed method for determining the relative magnetic permeability, is shown in FIG. 1, a circuit diagram of an example of a technical implementation of the proposed method is presented in FIG. 2. In FIG. 1 and 2 are indicated:

1 - объект измерения - ферромагнитная испытуемая деталь;1 - measurement object - ferromagnetic test piece;

2 - магнитный индуктор;2 - magnetic inductor;

3 - магнитопровод индуктора;3 - inductor magnetic circuit;

4 - датчик магнитной индукции в выбранной зоне у полюса индуктора исходящего намагничивающего потока;4 - magnetic induction sensor in the selected area at the pole of the inductor of the outgoing magnetizing flux;

5 - датчик магнитной индукции в выбранной зоне между полюсами индуктора с противоположной намагниченностью;5 - magnetic induction sensor in the selected area between the poles of the inductor with opposite magnetization;

6 - датчик намагничивающей (магнитодвижущей) силы;6 - sensor magnetizing (magnetomotive) force;

7 - силовые линии магнитного поля индуктора, формирующие магнитный поток;7 - field lines of the magnetic field of the inductor, forming a magnetic flux;

8 - контроллер;8 - controller;

9 - персональная ЭВМ;9 - personal computer;

10 - источник электрической энергии;10 - source of electrical energy;

11 - обмотки магнитного индуктора.11 - windings of a magnetic inductor.

Устройство, реализующее предлагаемый способ определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей, работает следующим образом.A device that implements the proposed method for determining the relative magnetic permeability of ferromagnetic parts, works as follows.

Источник электрической энергии 10 вырабатывает электрический ток, который протекает по обмоткам 11 магнитного индуктора 2 и формирует известным образом магнитное поле, часть силовых линий 7 которого изображена на фиг. 2 пунктирными линиями. Требуемую интенсивность и динамику сформированного магнитного поля получают путем управления силой протекающего по обмоткам 11 тока, что и обеспечивает возбуждение магнитодвижущей силы магнитного индуктора 2. В прототипе магнитодвижущую силу магнитного индуктора устанавливают путем изменения числа витков 11 на магнитопроводе 3, что не может обеспечить высокой точности и оперативности определения магнитной проницаемости испытуемой ферромагнитной детали 1 про причине того, что в составном сердечнике - внутри соленоида (3) и вне его (1) - содержатся магнитопроводы разных форм факторов, электромагнитных свойств и взаимного расположения магнитопроводов с учетом немагнитных зазоров между магнитопроводами. В предлагаемом способе определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей 1 возбуждение магнитодвижущей Fµ силы осуществляется автоматизировано с помощью контроллера 8, управляемого персональной ЭВМ 9, и датчика 6 магнитодвижущей силы, что выгодно отличает заявляемый способ в сравнении с прототипом по критерию точности и оперативности.The electric power source 10 generates an electric current that flows through the windings 11 of the magnetic inductor 2 and generates a magnetic field in a known manner, part of the power lines 7 of which are shown in FIG. 2 dashed lines. The required intensity and dynamics of the generated magnetic field is obtained by controlling the current flowing through the windings 11, which ensures the excitation of the magnetomotive force of the magnetic inductor 2. In the prototype, the magnetomotive force of the magnetic inductor is set by changing the number of turns 11 on the magnetic circuit 3, which cannot provide high accuracy and the efficiency of determining the magnetic permeability of the test ferromagnetic part 1 due to the fact that in the composite core inside the solenoid (3) and outside it (1) is Magnetic cores of various forms of factors, electromagnetic properties and relative positions of magnetic cores are held in view of non-magnetic gaps between the magnetic cores. In the proposed method for determining the relative magnetic permeability of ferromagnetic parts 1, the excitation of the magnetomotive force F µ is carried out automatically using a controller 8, controlled by a personal computer 9, and a magnetomotive force sensor 6, which favorably distinguishes the claimed method in comparison with the prototype according to the criterion of accuracy and efficiency.

Далее, с помощью датчиков 4 и 5 магнитной индукции реализуются операции (действия) по измерению магнитной индукции у магнитных полюсов индуктора Винд и в промежутке между полюсами с противоположной намагниченностью Впов соответственно. Так как замеры магнитной индукции В производят при фиксированных значениях магнитодвижущей силы Fµ индуктора 2, то измерение магнитной индукции у магнитных полюсов индуктора Bинд и в промежутке между полюсами с противоположной намагниченностью Впов позволяет впервые оперативно и максимально точно определить относительную магнитную проницаемость измеряемого объекта 1 с помощью математического соотношения:Further, with the help of sensors 4 and 5 of magnetic induction, operations (actions) are carried out to measure magnetic induction at the magnetic poles of the inductor B ind and in the interval between poles with opposite magnetization B pov, respectively. Since the measurements of the magnetic induction B are carried out at fixed values of the magnetomotive force F µ of the inductor 2, the measurement of magnetic induction at the magnetic poles of the inductor B ind and between the poles with the opposite magnetization B pov allows for the first time to quickly and accurately determine the relative magnetic permeability of the measured object 1 using the mathematical relation:

Figure 00000004
Figure 00000004

где K - градуировочный корреляционный коэффициент, учитывающий конструктивные особенности расположения датчиков 4 и 5 магнитной индукции относительно магнитных полюсов намагничивающего индуктора 2, а также динамические параметры изменения магнитного поля и омическое сопротивление ферромагнитной измеряемой детали 1.where K is a calibration correlation coefficient that takes into account the structural features of the location of the magnetic induction sensors 4 and 5 relative to the magnetic poles of the magnetizing inductor 2, as well as the dynamic parameters of the magnetic field change and the ohmic resistance of the ferromagnetic measured part 1.

Известные в прототипе действия над материальными магнитными величинами при определении магнитной проницаемости материала основаны на измерении количества электричества (при кратковременном импульсе тока), пропорционального магнитной проницаемости. Значение измеренного количества электричества фиксируется по первому наибольшему отклонению (т.н. баллистическому отбросу) подвижной части (стрелки) измерительного прибора (баллистического гальванометра). Т.е. в прототипе кажущаяся импульсная магнитная проницаемость ставится в соответствии с динамическими параметрами электромагнитной цепи измерения, чувствительной как к формфактору образца, его расположению относительно соленоида индуктора, так и к электропроводности образца, что делает способ не универсальным к использованию и трудоемким.Known in the prototype actions on material magnetic quantities in determining the magnetic permeability of the material are based on measuring the amount of electricity (with a short-term current pulse), proportional to the magnetic permeability. The value of the measured amount of electricity is fixed by the first largest deviation (the so-called ballistic rejection) of the moving part (arrow) of the measuring device (ballistic galvanometer). Those. in the prototype, the apparent pulsed magnetic permeability is set in accordance with the dynamic parameters of the electromagnetic measurement circuit, sensitive both to the form factor of the sample, its location relative to the inductor’s solenoid, and to the electrical conductivity of the sample, which makes the method not versatile and time-consuming.

Промышленная осуществимость изобретения обосновывается тем, что в нем использованы известные в аналоге и прототипе узлы и элементы по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлен в 2014 году действующий образец устройства, который реализует заявленный способ определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей.The industrial feasibility of the invention is justified by the fact that it uses the nodes and elements known in the analogue and prototype for their intended purpose. In 2014, the applicant organization made a working sample of the device that implements the claimed method for determining the relative magnetic permeability of ferromagnetic parts.

Положительный эффект от использования изобретения состоит в том, что в силу того, что измеряют индукцию магнитного поля со стороны свободной поверхности исследуемого образца при выбранных параметрах тока возбуждения индуктора в зонах у намагничивающих полюсов и в выбранной зоне между разнополярными полюсами, достигается универсальность применения способа и обеспечивается расширение динамического диапазона определения относительной магнитной проницаемости с возможностью определения неоднородности проницаемости в локализованном месте детали в различных направлениях на поверхности, ориентированных по направлению поля индуктора, кроме того, отсутствие необходимости плотного контакта полюсов индуктора с поверхностью исследуемой детали обеспечивает повышение не менее чем на 15-20% оперативности определения относительной магнитной проницаемости деталей, выполненных из ферромагнитного материала.The positive effect of the use of the invention is that due to the fact that the magnetic field is measured from the free surface of the test sample at the selected parameters of the excitation current of the inductor in the areas near the magnetizing poles and in the selected area between the opposite poles, the universality of the method is achieved and is ensured expanding the dynamic range for determining the relative magnetic permeability with the possibility of determining the heterogeneity of permeability in a localized the place of the part in different directions on the surface, oriented in the direction of the inductor field, in addition, the absence of the need for close contact of the poles of the inductor with the surface of the part under study provides an increase of not less than 15-20% in the efficiency of determining the relative magnetic permeability of parts made of ferromagnetic material.

Claims (1)

Способ определения относительной магнитной проницаемости ферромагнитных деталей, основанный на том, что индуцируют в ферромагнитных деталях магнитный поток, сформированный магнитодвижущей силой индуктора, отличающийся тем, что измеряют амплитуды магнитных индукций в выбранных зонах у полюсов намагничивания и в выбранных зонах между совокупностью полюсов с противоположной намагниченностью, соответствующей приложенной магнитодвижущей силе магнитного поля, и определяют относительную магнитную проницаемость из соотношения:
Figure 00000005
, где K - градуировочный корреляционный коэффициент, Bинд - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне у полюса индуктора исходящего намагничивающего потока, Впов - значение индукции магнитного поля в выбранной зоне между полюсами индуктора.
A method for determining the relative magnetic permeability of ferromagnetic parts, based on the fact that the magnetic flux generated by the magnetomotive force of the inductor is induced in the ferromagnetic parts, characterized in that the amplitudes of the magnetic inductions are measured in the selected zones at the magnetization poles and in the selected zones between the set of poles with opposite magnetization, the corresponding applied magnetomotive force of the magnetic field, and determine the relative magnetic permeability from the ratio:
Figure 00000005
Where K - calibration correlation coefficient, B Ind - value of the magnetic field in the selected zone in the outbound pole inductor magnetizing flux in dressing - the value of the magnetic field in a selected region between the poles of the inductor.
RU2015104482/28A 2015-02-11 2015-02-11 Method to determine relative magnetic permeability of ferromagnetic components RU2592727C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015104482/28A RU2592727C1 (en) 2015-02-11 2015-02-11 Method to determine relative magnetic permeability of ferromagnetic components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015104482/28A RU2592727C1 (en) 2015-02-11 2015-02-11 Method to determine relative magnetic permeability of ferromagnetic components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2592727C1 true RU2592727C1 (en) 2016-07-27

Family

ID=56557003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015104482/28A RU2592727C1 (en) 2015-02-11 2015-02-11 Method to determine relative magnetic permeability of ferromagnetic components

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2592727C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113219385A (en) * 2021-04-28 2021-08-06 纵目科技(上海)股份有限公司 Magnetic permeability test structure and test method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113219385A (en) * 2021-04-28 2021-08-06 纵目科技(上海)股份有限公司 Magnetic permeability test structure and test method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kral et al. The lift-off effect in eddy currents on thickness modeling and measurement
JP5156432B2 (en) Eddy current sample measurement method and eddy current sensor
CN109031169B (en) Device and method for non-destructive testing of claw pole magnetic properties with adjustable test temperature
JPS6352345B2 (en)
RU2592727C1 (en) Method to determine relative magnetic permeability of ferromagnetic components
RU2566416C1 (en) Device for eddy-current magnetic examination of ferromagnetic objects
RU2467464C1 (en) Instrument for measurement of spectrum of induction signal in magnetically linked system
Stubendeková et al. Non-destructive testing of conductive material by eddy current air probe based on swept frequency
Harun et al. Preparation of solenoid probe for Eddy Current Testing technique probe
CN104569874A (en) Signal acquisition device based on electromagnetic induction and manufacturing and use method of signal acquisition device
JP2005315732A (en) Ferromagnetic displacement measuring device
RU103926U1 (en) ELECTROMAGNETIC CONVERTER TO DEFECTOSCOPE
RU2805248C1 (en) Device for measuring the magnetic characteristics of a ferromagnet
SU175244A1 (en) METHOD OF CONTACT-FREE DIAMETER CONTROL
RU2262123C1 (en) Induction measuring converter for metal detector
Rajotte Eddy‐current method for measuring the electrical conductivity of metals
JP2003139745A (en) Instrument for measuring quenching hardness, and designing method therefor
RU2399870C1 (en) Method for continuous control of thickness and continuity of bimetal layer joints
RU2012009C1 (en) Method of measuring parameters of continuous cylindrical electroconducting objects
RU40497U1 (en) INDUCTION METERING TRANSMITTER FOR METAL DETECTOR
RU2252422C1 (en) Method and device for measuring electric current
RU2411516C1 (en) Procedure for electro-magnetic check of quality of thermal treatment of ferro-magnetic items and device for its implementation
Gotoh et al. Proposal of Thickness Inspection Method of Opposite-side Nickel Layer on Nickel-coated Steel Plate Using Pulsed Magnetic Field
Salach Eddy Current Tomography for Nondestructive Testing
Lee et al. Low frequency eddy current method for internal defect inspection of steel structure

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190212