Прибор для измерения магнитной проницаемости

Предлагаемая методика и соответствующая ей программа (MUCalculator.exe) предназначены для измерения и расчета магнитной проницаемости материалов магнитопроводов импульсных блоков питания. Это позволяет использовать магнитопроводы без маркировки или с неизвестной маркировкой.

На страницах сайта и на страницах радиолюбительских журналов опубликовано множество описаний импульсных блоков питания. Один из основных элементов такого устройства — импульсный трансформатор, от правильного расчета которого зависят работоспособность, надежность и долговечность блока и питаемого прибора. В описаниях этих устройств указаны материал и типоразмер магнитопровода, а также намоточные данные трансформатора, поэтому проблем с изготовлением устройства не возникает. А как быть радиолюбителю, который решил повторить устройство, но не может найти нужный магнитопровод? На помощь приходят методики и программы расчета импульсного трансформатора [1, 2]. Зачастую у радиолюбителя накапливаются трансформаторы от различных блоков питания телевизоров, компьютеров и прочей бытовой техники. Если магнитопровод имеет маркировку, то нужную для расчета информацию находят в справочниках [3, 4] или на сайтах в Интернете (особенно для зарубежных ферритов). Эти параметры подставляют в формулы или вводят в программы. Но попадаются магнитопроводы, которые не имеют никаких опознавательных знаков (а если и имеют, то что-либо определить по ним трудно). Предлагаемая методика была разработана именно для таких магнитопроводов.

Она основана на известной формуле расчета индуктивности тороидальной обмотки

где L — индуктивность, Гн; w — число витков; µ o = 4 pi -10-7 Гн/м — абсолютная магнитная проницаемость вакуума; µ — магнитная проницаемость материала магнитопровода; l — средняя длина магнитной силовой линии в магнито-проводе, м; S —площадь поперечного сечения магнитопровода, м2.
Из (1) получаем формулу для расчета магнитной проницаемости

Для практических расчетов более удобна формула, полученная из (2), в которой индуктивность выражена в микрогенри, а размеры — в миллиметрах:

Кроме индуктивности, для расчета магнитной проницаемости материала магнитопровода нужно еще знать параметры l и S. Следует учесть, что формула (3) приближенная и дает наиболее точный результат для тороидальных (кольцевых) магнитопроводов. Для других типов (Ш-образный, П-образный, броневой), которые имеют разветвленную магнитную цепь, сложно вывести точные формулы, связывающие индуктивность, магнитную проницаемость и размеры магнитопровода. Поэтому расчеты ведут, используя так называемые эквивалентные размеры l и S ([5], с. 20—36), которые подставляют в формулу (3). Для радиолюбительской практики такой точности достаточно. В таблице перечислены формулы для определения l и S для наиболее распространенных типов магнитопроводов [5].

Работу ведут в определенной последовательности.

1. На исследуемый магнитопровод наматывают пробную обмотку, например, из 10. 20 витков провода диаметром 0,3. 0,4 мм (их число и диаметр роли не играют). Важно, чтобы витки равномерно по всей длине разместились на магнитопроводе. Для удобства расчета по формуле (3) лучше намотать 10 витков. Затем измеряют индуктивность пробной обмотки в микрогенри. Если магнитопровод состоит из нескольких частей (Ш-образный, П-образный, броневой), то его нужно сжать, чтобы устранить или минимизировать немагнитный зазор, который уменьшает индуктивность пробной обмотки и занижает вычисленное значение магнитной проницаемости материала. Также следует учесть влияние инструментов, стягивающих болтов и шпилек, поэтому желательно, чтобы они были изготовлены из немагнитных материалов.

2. Далее из таблицы выбирают тип исследуемого магнитопровода и по соответствующему чертежу делают все необходимые измерения в миллиметрах. Измерять лучше штангенциркулем, чтобы результаты были как можно точнее. Затем по соответствующим формулам вычисляют среднюю длину магнитной линии ? в миллиметрах и площадь поперечного сеченияS в квадратных миллиметрах.

3. Измеренную в микрогенри индуктивность, число витков w, а также значения l и S подставляют в формулу (3) и определяют магнитную проницаемость материала магнитопровода.

Для упрощения расчетов и экономии времени разработана программа "? -Калькулятор" для ПК, которая по предлагаемой методике рассчитывает магнитную проницаемость магнитопроводов распространенных типов. Программа написана в среде Visual Studio 2008 фирмы Microsoft на языке Visual Basic 2008 ЕЕ. Она также определяет сечение магнитопровода и среднюю длину магнитной линии, которые тоже нужны для дальнейших расчетов импульсного трансформатора. Зная магнитную проницаемость материала магнитопровода, можно по справочникам найти ближайший аналог и определить необходимые параметры (индукцию насыщения, удельные потери и др.).
Папка с программой может иметь любое удобное имя и храниться на любом носителе или разделе жесткого диска. В ней имеются исполняемый файл MUCalculator.exe и файл справки Help.chm (его можно запустить отдельно, чтобы изучить работу с программой до ее использования).

После запуска программы MUCalculator.exe открывается ее окно (рис. 6). В его верхней части расположена строка меню, содержащая два пункта: Файл и Справка. Пункт меню Файл состоит из команд: Сохранить — сохраняет текущий расчет в текстовом файле внутри папки с программой, Печать — печатает текущий расчет на системном принтере, Рассчитать — выполняет расчет магнитной проницаемости выбранного магнитопровода, Выход — выход из программы без сохранения текущего расчета. Пункт меню Справка информирует пользователя о программе и ее авторе.
Часть окна программы ниже строки меню состоит из пяти панелей (рис. 6):

8 — выбор типа магнитопровода, 7 — ввод его размеров, 1 — вывод изображения чертежа магнитопровода, 2 — расчет, 3 — вывод результата расчета. Последняя панель имеет три кнопки: 6 — очистка полей ввода, 5 — вызов справки, 4 — выход из программы.

Панель расчета, показанная с увеличением на рис. 7, содержит элементы: 5 и 4 — поля для ввода индуктивности L и числа витков w пробной обмотки; 3 — кнопка Рассчитать, 2 и 1 — поля для вывода вычисленных значений S и ? .

На панели выбора типа магнитопровода щелчком левой кнопки мыши выбирают тип исследуемого магнитопровода. После этого в правом верхнем углу панели появляется чертеж выбранного магнитопровода с указаниями необходимых размеров, а также надписи возле полей. Далее как можно точнее измеряют в миллиметрах все необходимые размеры исследуемого магнитопровода и записывают их в соответствующие поля.
На панели расчета вводят измеренную в микрогенри индуктивность пробной обмотки и число ее витков. При наличии дробной части ее вводят после разделительной точки (не запятой). После ввода всей информации нажимают на кнопку Рассчитать или выполняют команду меню Файл -> Рассчитать. После этого в полях вывода появятся вычисленные значения ? и S, а также ? — магнитной проницаемости материала магнитопровода.

Для проведения нового расчета нужно очистить все поля нажатием на кнопку Очистить. Для удобства программа показывает всплывающие подсказки при наведении указателя мыши на основные объекты панелей и сообщения об ошибках, если какой-нибудь параметр не введен или введен неверно, с указанием названия этого параметра.
Распечатку результатов расчета выполняют командой меню Файл—>Печать. По этой команде системный принтер печатает стандартную страницу А4 с результатами текущего расчета и чертежом магнитопровода.
Для сохранения результатов расчета в текстовый файл следует выполнить команду меню Файл—>Сохранить. При этом откроется стандартное окно сохранения файла. В поле Имя файла нужно ввести имя сохраняемого файла (расширение .txt программа добавляет автоматически) и нажать на кнопку Сохранить. Если файла с таким именем не существует, программа спросит, нужно ли его создать На этот вопрос надо ответить утвердительно (нажать на кнопку ОК). В результате будет создан текстовый файл с информацией об исследуемом магнитопроводе, результатами и датой расчета. Если файл с таким именем существует, программа об этом предупредит и спросит, нужно ли его создать. Если на этот вопрос также ответить утвердительно, программа дописывает новые результаты расчета в конец этого файла, не стирая ранее сделанные записи.
Сохраненный файл можно прочитать, удалить в нем ненужные записи и распечатать с помощью любого подходящего текстового редактора, например, Notepad++ (рис. 8).

Ю. ИЛИТИЧ, пгт. Верховина Ивано-Франковской обл., Украина

Радио, №4 2011г стр. 30-32

ЛИТЕРАТУРА
1. Косенко С. Расчет импульсного трансформатора двухтактного преобразователя Радио, 2005, № 4. с. 35-37, 44.
2. Москатов Е, Методика и программа расчета импульсного трансформатора двухтактного преобразователя. — Радио, 2006, № 6, с. 35-37
3. Куневич А. В., Сидоров И. Н. Индуктивные элементы на ферритах. Ферритовые сердечники в узлах радиоаппаратуры. Справочник домашнего мастера. — Л.: Лениздат, 1997.
4. Сидоров И. Н., Христинин А. А., Скорняков С. В. Малогабаритные магнитопрово-ды и сердечники. — М.: Радио и связь, 1989.
5. Гликман И. Я., Русин Ю. С, Горский А. Н. Электромагнитные элементы радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. — М.: Радио и связь, 1991.

Программа для определения проницаемости проверялась на WIN XP SP3, необходим Net framework 3.0

Ферритометр универсальный МК-1.2Ф

Производитель: НПО ИНТРОТЕСТ Екатеринбург

Страна происхождения: Россия

Статус: официальный дистрибьютор

Гарантия: 12 месяцев

Ферритометр универсальный МК-1.2Ф. Универсальный прибор, для контроля локального и объемного содержания ферритной фазы в сварных швах и изделий выполненных из нержавеющей стали аустенитного или аустенитного ферромагнитного класса. Прибор может применяться для измерения уровня относительной магнитной проницаемости слабомагнитных материалов таких как: нержавеющая сталь, аустенитный чугун, латунь, бронза. Данный прибор МК-1.2Ф широко используется в машиностроение, металлургической промышленности и других областях.

Тип оборудования: локальный ферритометр, объемный ферритометр, локально-объемный ферритометр

Производитель: Россия
Серия ферритометров: МК
Модель: МК-1.2Ф

Описание: прибор для измерения содержания ферритной фазы в металле

Сертификаты на ф ерритометр МК-1.2 Ф :

Свидетельство об утверждении типа средств измерений Российской Федерации . Ферритометр магнитный МК-1.2Ф внесен в Государственный реестр средств измерений РФ.

Гарантия на ф ерритометр МК-1.2Ф : 18 месяцев.

Назначение ферритометра

Ферритометр МК-1.2Ф предназначен для:

Измерения локального содержания ферритной фазы (СФФ) в сварных швах и изделиях из нержавеющих сталей аустенитного и аустенитно-ферромагнитного классов;
Измерения объемного содержания ферритной фазы в образцах сварных швов и изделий из нержавеющих сталей аустенитного и аустенитно-ферромагнитного классов по ГОСТ;
измерения относительной магнитной проницаемости на плоских поверхностях деталей и образцов слабомагнитных материалов, например нержавеющих сталей, аустенитного чугуна, латуней, бронз.

Область применения ферритометров МК-1.2Ф: машиностроение, металлургическая промышленность и др.

Технические характеристики ф ерритометра МК-1.2Ф

Ферритометр выполняет четыре вида измерений:

локальным методом с накладным датчиком;
объемным методом образцов диаметром 5 мм;
объемным методом образцов диаметром 7 мм;
измерение проницаемости локальным методом

Диапазон измерения содержания ферритной фазы:

для измерений локальным методом от 0 до 20 %;
для измерений объемным методом от 0 до 20 %;
диапазон измерения проницаемости 1.00 – 10.00.

Допускаемая основная приведенная погрешность ферритометра не более:

для локального метода 5% от максимального значения;
для объемного метода 3% от максимального значения;
для проницаемости 7% от максимального значения.

Дополнительная погрешность ферритометра, вызванная влиянием температуры, не более ±0,1 % в диапазоне от плюс 5 до плюс 45 о С.

Объем встроенной памяти приблизительно 5000 измерений.

Размер зоны контроля локальным методом12х7 мм;
размер образцов для объемных измерений Ø7х60 и Ø 5х60 мм;
толщина контролируемого изделия не менее 2 мм.

Габаритные размеры ферритометра не более:

электронного блока – 189х104.5х33.2/59 мм,
электромагнитного преобразователя локального типа – Ø 26х22 мм,
электромагнитного преобразователя объемного типа – 50х50х120 мм.

Масса ферритометра не более 0.4 кг.

Нормальные условия применения ферритометра – по ГОСТ 22261.

Питание ферритометра осуществляется от сети переменного тока частотой (50±0,4) Гц и напряжением (220±22) В через адаптер 6 В или от аккумуляторов 3В.

Мощность, потребляемая ферритометром от сети, – не более 8 ВА, потребляемый ток при питании от аккумуляторов не более 200 мА.

Время установления рабочего режима ферритометра – не более 1 мин.

Продолжительность непрерывной безотказной работы ферритометра – не менее 8 ч при питании от сети и не менее 6 часов при питании от аккумуляторов.

Электрическая прочность и сопротивление изоляции цепей сетевого питания между корпусом ферритометра и изолированными от корпуса по постоянному току электрическими цепями в нормальных условиях применения – по ГОСТ 22261.

Тепло-, холодо- и влагопрочность ферритометра – по ГОСТ 22261.

Прочность при транспортировании ферритометра в транспортной таре – по ГОСТ 22261.

Средняя наработка на отказ для ферритометра – 25 000 ч.

Средний срок службы до списания для ферритометра – не менее 12 лет.

Требования безопасности ферритометра – по ГОСТ 22261

Принцип работы ферритометра МК-1.2 Ф

Заключается в намагничивании участка изделия или объемного образца импульсным полем и регистрации параметра измерительного сигнала, пропорционального намагниченности насыщения материала. Так как выходной сигнал пропорционален намагниченности насыщения материала, то показания ферритометра зависят только от содержания феррита, и не зависят от формы, дисперсности феррита и других структурных неоднородностей. Поэтому, ферритометр обеспечивает высокую достоверность контроля и линейность показаний во всем диапазоне измерения ферритной фазы.

Накладной электромагнитный преобразователь устанавливают на изделие так, чтобы контролируемый участок находился между большим и крайним малым полюсом датчика. Нажать и отпустить кнопку на датчике. Автоматически включается намагничивание участка изделия, производится измерение и обработка измерительного сигнала. Результат измерения объемного содержания ферритной фазы в процентах индицируется на цифровом жидкокристаллическом индикаторе.
При объемном методе измерения образец помещается в электромагнитный преобразователь, оператор с пульта прибора задает режим измерения и кнопкой «ENTER» включает измерение.

Пункты меню и результаты измерений содержания ферритной фазы в процентах индицируется на символьном жидкокристаллическом индикаторе. Измерения могут проводиться как единичные измерения, серия измерений, измерения на нескольких группах изделий с запоминанием результатов.

В памяти прибора сохраняется до 1000 результатов, которые могут быть переданы в компьютер для последующей обработки и анализа.

Базовый поставки ферритометра

ферритометр;
электромагнитный преобразователь локального типа;
контрольный образец предприятия локального типа;
руководство по эксплуатации.

Дополнительные принадлежности к ферритометру МК-1.2Ф

электромагнитный преобразователь для измерения образцов объемным методом;
контрольный образец предприятия объемного типа.

Метрология

Поверка ферритометра МК-1.2Ф проводится согласно ГОСТ 8.518-84 в организациях, аккредитованных на право поверки, не реже 1 раза в год.

*Технические характеристики и комплект поставки прибора могут быть изменены производителем без предварительного уведомления.

Дополнительную информацию по ферритометра можно получить, обратившись к нашим специалистам, по телефонам, указанным в разделе

Доставляем приборы для определения ферритной фазы по всей России курьерскими службами и транспортными компаниями.

ООО "ПВП "СНК" – официальный представитель компании Интротест
На нашем официальном сайте pvp-snk.ru представлен огромный выбор оборудования и аксесураов неразрашующего контроля, в том числе Ферритометр МК-1.2Ф, модели: МК-1.2Ф от компании Интротест и относящийся к категории Магнитный и магнитопорошковый контроль

Написать отзыв

Ваш отзыв: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка: Плохо Хорошо

Введите код, указанный на картинке:

Измерение – магнитная проницаемость

Как видно из формулы ( 28), единицей для измерения магнитной проницаемости ц является отношение гаусс / эрстед. Однако существует группа материалов, у которых величина [ л, весьма велика, и у некоторых из этих материалов доходит до многих тысяч гс / эрс. Такие материалы называют ферромагнитными материалами ( ферромагнетиками) или, сокращенно, магнитными материала-м и. Краткие сведения об этих материалах и даются в настоящей главе. [16]

Как видно из формулы ( 12), единицей для измерения магнитной проницаемости является отношение гаусс / эрстед. Однако существует группа материалов, у которых величина – весьма велика, и у некоторых из этих материалов доходит ДО1 многих тысяч гаусс / эрстед. Такие материалы называют ферромагнитными материалами ( ферромагнетиками) или, сокращенно, магнитными материалами. Краткие сведения об этих материалах и даются в. [17]

Определено по удельному сопротивлению; все остальные данные получены по измерению магнитной проницаемости в переменном магнитном поле. [18]

Приборы для контроля физико-механическпх свойств материала деталей, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости , пока не нашли широкого применения в промышленности, хотя в ряде случаев они более удобны, чем коэрцитиметры, проще в автоматизации и иногда дают более четкие корреляционные зависимости между магнитными и другими физическими характеристиками. Первый из них основан на принципе действия логометров, измеряющих отношение двух величин. В данном случае необходимо, чтобы ток в одной обмотке логометра был пропорционален индукции, во второй – напряженности намагничивающего поля. Логометр включается по схеме вольтметра-амперметра и, если необходимо, то через усилители мощности. [21]

Приборы для контроля физико-механических свойств материала деталей, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости , пока не нашли широкого применения в промышленности, хотя в ряде случаев они более удобны, чем коэрцити-метры, проще в автоматизации и иногда дают более четкие корреляционные зависимости между магнитными и другими физическими характеристиками. В измерительной технике применяют два основных способа измерения магнитной проницаемости: логометриче-ский и индукционный. Первый из них основан на принципе действия логометров, измеряющих отношение значений двух параметров, например индукции и напряженности намагничивающего поля. В данном случае необходимо, чтобы ток в одной обмотке логометра был пропорционален индукции, во второй – напряженности намагничивающего поля. Ло-гометр включается по схеме вольтметра-амперметра и, если необходимо, через усилители мощности. [24]

С целью определения уровня остаточных напряжений был использован специальный прибор, основанный на измерении магнитной проницаемости поверхностного слоя металла глубиной до 5 мм. Для этого потребовалось провести замеры: 1) на основном металле, то есть на участке обечайки без сварных швов и коррозионных повреждений; 2) на сварном шве заводского изготовления; 3) на наплавленном участке обечайки. [25]

Для определения содержания ферритной фазы в ряде случаев могут быть использованы приборы, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости . Но их калибровка должна быть осуществлена по эталонным образцам из контролируемой марки стали с известным содержанием ферритной фазы, найденным методом магнитного насыщения, являющимся основным методом определения содержания феррита. Однако этот метод не всегда удобен, так как для него требуется стационарная установка и он в основном позволяет производить измерения только на специальных образцах. [27]

Для определения содержания ферритной фазы в ряде случаев могут быть использованы приборы, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости . Но их калибровка должна быть осуществлена по эталонным образцам из контролируемой марки стали с известным содержанием ферритной фазы, найденным методом магнитного насыщения, являющимся основным методом определения содержания феррита. Однако этот метод не всегда удобен, так как для него требуется стационарная установка и он в основном позволяет проводить измерения только на специальных образцах. [28]

Для определения содержания фер-ритной фазы в ряде случаев могут быть использованы приборы, действие которых основано на измерении магнитной проницаемости . Но их калибровка должна быть осуществлена по эталонным образцам из контролируемой марки стали с известным содержанием ферритной фазы, найденным методом магнитного насыщения, являющимся основным методом определения содержания феррита. Однако этот метод не всегда удобен, так как для него требуется стационарная установка и он в основном позволяет проводить измерения только на специальных образцах. [30]