способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников

Формула изобретения

Способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, содержащий подключение генератора переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определение значения намагничивающего тока I частотой f по данным измерений падения напряжения на образцовом резисторе, включение во вторичную обмотку понижающего трансформатора исследуемого цилиндрического проводника радиуса r с удельной проводимостью через образцовый резистор, отличающийся тем, что подают падение напряжения на образцовом резисторе и падение напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, на эталонный и измерительный входы фазочувствительного вольтметра соответственно, измеряют фазочувствительным вольтметром активную U_R и реактивную U_x, составляющие падения напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, рассчитывают модуль Z и аргумент сопротивления проводника, комплексную относительную магнитную проницаемость определяют по соотношению

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения комплексной магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников.

Известен способ определения магнитной проницаемости бронеленты, согласно которому измеряемый образец бронеленты толщиной d плотно наматывают на деревянный сердечник диаметром D длиной 1 м, генератор переменного тока подключают к первичной обмотке понижающего трансформатора через автотрансформатор, во вторичную обмотку понижающего трансформатора через образцовый резистор включают намагничивающий провод, который проходит в центре деревянного сердечника, на внешнем периметре деревянного сердечника делают продольный паз, параллельный оси сердечника, в который под витки бронеленты помещают изолированный медный проводник, образующий измерительную петлю, выводы измерительной петли подают на вход вольтметра через усилитель, значение намагничивающего тока I определяют по данным измерений падания напряжения на образцовом резисторе, напряженность магнитного поля определяют по соотношению H=I/( (D+d)), измеряют напряжение U₂, наведенное током I частоты f в измерительной петле, магнитную проницаемость определяют по соотношению:

Этот способ может быть использован для определения магнитной проницаемости полых цилиндрических проводников. (Кабели связи для электрических железных дорог переменного тока / В.В.Гаврилюк, К.А.Любимов, А.Н.Малочинская и др. М., 1965, 159 с.)

Недостатком данного метода является значительная трудоемкость определения магнитной проницаемости цилиндрических проводников круглого сечения, а также невозможность определения магнитной проницаемости цилиндрического проводника при намагничивании током, текущим по этому проводнику.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, согласно которому подключают генератор переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определяют значение намагничивающего тока I частотой f по данным измерений падения напряжения на образцовом резисторе, включают во вторичную обмотку понижающего трансформатора исследуемый цилиндрический проводник радиуса r с удельной проводимостью через образцовый резистор, измеряют падение напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, рассчитывают его сопротивление Z, относительную магнитную проницаемость определяют по соотношению:

(Заявка №2003125001/28(026530) "Способ определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников". МКИ G 01 R 33/12. Авторы: Кандаев А.В., Свешникова Н.Ю., Кандаев А.В.)

Недостатком данного метода является невозможность определения комплексной магнитной проницаемости цилиндрических проводников круглого сечения.

Цель изобретения - повышение точности определения магнитной проницаемости цилиндрических проводников.

Для достижения поставленной цели в предлагаемом способе определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, содержащем подключение генератора переменного тока к первичной обмотке понижающего трансформатора, определение значения намагничивающего тока I частотой f по данным измерений падения напряжения на образцовом резисторе, включение во вторичную обмотку понижающего трансформатора исследуемого цилиндрического проводника радиуса r с удельной проводимостью через образцовый резистор, подают падение напряжения на образцовом резисторе и падение напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, на эталонный и измерительный входы фазочувствительного вольтметра соответственно, измеряют фазочувствительным вольтметром активную U_R и реактивную U_X составляющие падения напряжения на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, рассчитывают модуль Z и аргумент сопротивления проводника, комплексную относительную магнитную проницаемость определяют по соотношению

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующая измерения по данному способу.

Устройство содержит генератор 1, понижающий трансформатор 2, образцовый резистор 3, исследуемый цилиндрический проводник 4, вольтметр 5, фазочувствительный вольтметр 6, измерительные трансформаторы 7 и 8.

Установка работает следующим образом:

При подключении генератора 1 в цепи возникает ток I

где R_ш - сопротивление образцового резистора;

U₁ - показания вольтметра 5 (падение напряжения на образцовом резисторе).

Эталонное напряжение, необходимое для работы фазочувствительного вольтметра, снимается через измерительный трансформатор 7 с образцового резистора.

Разность потенциалов на участке проводника длиной 1 м, расположенном на середине проводника, подается на измерительный вход фазочувствительного вольтметра через второй измерительный трансформатор 8.

С помощью фазочувствительного вольтметра 6 определяются активная U_R и реактивная U_X составляющие падения напряжения на одном метре исследуемого проводника.

Активное сопротивление исследуемого проводника рассчитывается по формуле:

Реактивное сопротивление исследуемого проводника рассчитывается по формуле:

Модуль сопротивления проводника определяется по формуле:

Аргумент сопротивления проводника вычисляется по формуле:

Сопротивление цилиндрического проводника рассчитывается по формуле:

где

f - частота,

- удельная проводимость металла,

- комплексная относительная магнитная проницаемость металла,

₀=4 10^-7 Гн/м - магнитная проницаемость вакуума,

r - радиус проводника,

I₀, I₁ - модифицированные функции Бесселя нулевого и первого порядка соответственно.

При больших значениях аргумента Бесселевых функций их отношение стремится к единице.

Поэтому

Откуда выразим относительную магнитную проницаемость

Данный способ позволяет повысить точность определения магнитной проницаемости цилиндрических ферромагнитных проводников, т.к. появляется возможность определения модуля и аргумента магнитной проницаемости проводника с током.