Что служит индикатором магнитного поля – Что является индикатором магнитного поля?

 

Полезная модель относится к области техники контроля магнитного поля и направлена на увеличение уровня чувствительности к магнитам, расположенным с любой стороны, и невозможность восстановления сработавшего индикатора. Указанный технический результат достигается в индикаторе магнитного поля, состоящем из термопластичного прозрачного блистерного корпуса с расположенным в нем намагниченным материалом, на котором выполнено контрольное изображение, под намагниченным материалом размещена стальная пластина, которая не позволяет восстановить контрольное изображение после срабатывания индикатора и увеличивает зону воздействия индикатора. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Полезная модель относится к области техники контроля магнитного поля, в частности к устройствам (индикаторам магнитного влияния), которые выявляют/показывают внешнее воздействие магнитного поля, и предназначена для опечатывания приборов учета электроэнергии, газа, воды и т.д., с целью обнаружения попыток криминального воздействия. Криминальным воздействием является применение магнитов для остановки или замедления механизма приборов учета, с целью незаконного потребления ресурсов.

Из уровня техники известно устройство для обнаружения, визуализации и документирования магнитного влияния, содержащее элемент с постоянными магнитными свойствами, которые могут быть применены к металлическому компоненту. Как правило, элемент содержит пленку, в которой магнитные металлические частицы встроены или иным образом прикреплены (DE 20313083, 30.10.2003).

Известен индикатор магнитного поля, состоящий из магнитной ленты и примыкающей к ней неферромагнитной прозрачной крышки. Снизу индикатора расположен крепежный элемент для крепления его к измерительному прибору (PL 117110,25.05.2009).

Известен индикатор магнитного поля, состоящий из магнитной полосы, магнитно-чувствительной пленки, расположенной на магнитной полосе и прозрачной неферромагнитной крышки из пластмассы, прилегающей к магнитно-чувствительной пленке. Снизу индикатора расположен крепежный элемент для крепления его к измерительному прибору (PL 64834, 31.03.2010).

В качестве наиболее близкого аналога заявленной полезной модели можно принять индикатор магнитного поля (пломба-индикатор магнитного поля «АМ-1»), выполненный на основе магниточувствительной пластины, разделенной на три домена: темно-зеленого цвета посредине, который является изображением для сравнения и светло-зеленых — по краям. При воздействии на счетный механизм прибора учета магнитом, останавливающим счетный механизм, два светло-зеленых домена необратимо исчезают, образуя однородное поле темно-зеленого цвета (http://antimaqnit.com/am-1.html).

Недостатками указанных выше конструкций индикаторов магнитного поля является слабая чувствительность при воздействии магнитами сбоку от индикатора и возможность восстановить индикаторный рисунок намагниченным стальным инструментом, т.е. замаскировать следы воздействия магнитом.

При воздействии на магниточувствительную пластину определенным полюсом магнита (N или S) можно получить полное осветление ее поверхности, на которую, в последствии, можно нанести первоначальный рисунок намагниченным инструментом. Так же при удалении магнита после попытки воздействия на магниточувствительную пластину первоначальное изображении может частично восстанавливаться.

Задача, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в создании конструкции индикатора магнитного поля (воздействия) с невозможностью скрытия следов воздействия и одинаковой высокой чувствительностью к воздействию магнитов со всех сторон.

Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в невозможности восстановить сработавший индикатор и увеличении уровня чувствительности к магнитам, расположенным с любой стороны.

Указанный технический результат в индикаторе магнитного поля, состоящем из термопластичного прозрачного блистерного корпуса с расположенным в нем намагниченным материалом, на котором выполнено контрольное изображение (например, контрастные по отношению друг к другу цветные участки), достигается тем, что под намагниченным материалом размещена стальная пластина, которая не позволяет восстановить контрольное изображение после срабатывания индикатора и увеличивает зону воздействия индикатора.

В случае применения металлической пластины, при воздействии определенным полюсом магнита (N или S) металлическая пластина намагничивается с двумя полюсами (N и S), становится самостоятельным магнитом, который не позволяет осуществить полное осветление намагниченного материала и восстановить контрольное изображение.

Намагниченный материал может представлять собой магниточувствительную пластину.

Контрольное изображение может быть выполнено в виде двух полос темно-зеленого цвета и чередующимися (перемежающимися) с ними участками светло-зеленого цвета, темнеющими при воздействии извне на них магнитом.

Корпус снизу может иметь клейкую ленту с подложкой для фиксации на приборе учета.

Корпус может быть выполнен по краям с отверстиями для крепления посредством проволоки на прибор учета.

При попытке воздействия на прибор учета магнитом, останавливающим механизм прибора учета, светло-зеленые участки намагниченного материала (магниточувствительной пластины) индикатора начинают темнеть и пластина становится однотонного темно-зеленого цвета. После этого восстановить рисунок намагниченного материала (магниточувствительной пластины) невозможно благодаря стальной пластине, находящейся под намагниченным материалом (магниточувствительной пластиной). Тем самым очевидно срабатывание индикатора и криминальное воздействие на прибор учета.

Технический результат может быть получен только при реализации всей совокупности существенных признаков, характеризующих независимый пункт формулы заявленной полезной модели.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вид сверху индикатора магнитного поля; на фиг. 2 — разрез А-А по фиг. 1; на фиг. 3 — вид сверху сработанного индикатора магнитного поля; на фиг. 4, 5 — варианты выполнения контрольных изображения (рисунков).

Индикатор магнитного поля представляет собой многокомпонентное устройство и изготавливается с применением сборочных процессов.

Индикатор магнитного поля состоит из термопластичного прозрачного блистерного корпуса 1, в котором находится специальный намагниченный материал — магниточувствительная пластина 2, под которой, в свою очередь, находится стальная пластина 3, которая не позволяет восстановить изображение после срабатывания индикатора и увеличивает зону воздействия индикатора.

Магниточувствительная пластина 2 представляет собой ПЭТ пленку, на которую нанесены чувствительные к воздействию магнитного поля капсулы, которые содержат плоские частицы железа и пигментный краситель. При воздействии магнитом на индикатор магнитного поля плоские частицы железа в капсулах ориентируются по направлению к магнитному полю, меняя, при этом, цвет индикатора магнитного поля.

На магниточувствительной пластине 2 находится контрольное изображение, например, в виде двух полос темно-зеленого цвета 5 и участки светло-зеленого цвета 6, темнеющие при воздействии магнита и разрушающие контрольное изображение. Также контрольное изображение может быть выполнено другими контрастными по отношению друг другу цветами и/или формой рисунков, например, на однотонном фоне выполнены контрастные ему по цвету круги (фиг. 4).

Снизу корпус 1 индикатора закрывается клейкой лентой с подложкой 4 или для крепления индикатора к прибору учета с помощью проволоки на корпусе 1 выполняются отверстия 7.

При попытке воздействия на прибор учета магнитом, останавливающим механизм прибора учета, светло-зеленые участки 6 магниточувствительной пластины 2 индикатора начинают темнеть и пластина становится однотонного темно-зеленого цвета (фиг. 3).

После этого восстановить рисунок магниточувствительной пластины 2 невозможно благодаря стальной пластине 3, находящейся под магниточувствительной пластиной 2.

Индикатор магнитного поля характеризуется высокой чувствительностью к магниту поднесенного с любой стороны и невозможностью восстановить сработанный индикатор, что обеспечивается принципом его действия и конструкцией и предопределяет ее преимущества перед известными аналогами на дату подачи заявки.

1. Индикатор магнитного поля, состоящий из термопластичного прозрачного корпуса с расположенным в нем намагниченным материалом, на котором выполнено контрольное изображение, отличающийся тем, что под намагниченным материалом размещена стальная пластина.

2. Индикатор магнитного поля по п. 1, отличающийся тем, что намагниченный материал представляет собой магниточувствительную пластину.

3. Индикатор магнитного поля по п. 1, отличающийся тем, что контрольное изображение выполнено в виде двух полос темно-зеленого цвета и чередующимися с ними участками светло-зеленого цвета, темнеющими при воздействии извне на них магнитом.

4. Индикатор магнитного поля по п. 1, отличающийся тем, что корпус снизу имеет клейкую ленту с подложкой для фиксации на приборе учета.

5. Индикатор магнитного поля по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен по краям с отверстиями для крепления посредством проволоки на прибор учета.

РИСУНКИ

poleznayamodel.ru



Полезная электроника

 

Промышленные приборы для измерения значений магнитных полей относительно мало распространены. В связи с этим на практике могут оказаться полезными описываемые здесь простые индикаторы магнитных полей.

Индикаторы постоянного поля

В индикаторе,собранном по схеме рис.1, а, магниточувствительным элементом (датчиком) является гepкон SF1, с подвижным экраном, позволяющим частично ослаблять магнитное поле Н. Геркон присоединен гибкими проводниками с вилкой ХТ 1 на концax к индикаторной лампе накаливания HLl и батарее питания GВ1. Под воздействием магнитного поля контакты геркона замыкаются, и лампа загорается. Можно также присоединить проводники от геркона к авометру любоrо типа,включенному как омметр на пределе X 1000. В этом случае действие магнитноrо поля будет вызывать отклонение стрелки авометра.

Возможный вариант конструкции датчика такого индикатора показан на рис. 1, б. Геркон 5 с припаянными к его выводам соединительными проводниками 1 заключен в пластмассовую трубку 4 (например, от ненужной авторучки), по которой с небольшим трением перемещается экран 2. Экраном служит тонкостенниая трубка подходящеrо диаметра из магнитомягкой стали(например, корпyс конденсатора KБГ-M), в которой сделано окно 3 соответственно размерам геркона. Порог срабатывания герконa и чувствительность к полю зависят от положения экрана, что позволяет снабдить индикатор простейшей шкалой 3. оцифрованной в относительных единицах. Индикатор реагирует на поля, создаваемые динамическими головками прямого излучения. Электроизмерительными приборами магнитоэлектрической системы и т. п., на расстоянии нескольких сантиметров.

Индикатор по схеме рис. 1. в. состоит из датчика поля, катушки L1 с магнитопроводом-концентратором и микроамперметра РА} (авометра) или вольтметра РU1 (рис. 1, г) на наименьшем пределе измерения. Датчик(pиc. 1, д) представляет собой стержень из магнитомягкогo материала сечением 0.5…1.5 см 2 и длиной 10….15 см с каркасом, на котором намотано внавал 10000… 15000 витков провода ПЭВ-l 0,05…0,1. Можно использовать катушку с сердечником от реле РКН или РПН,удалив якорь и контактные пружины.

При перемещении (повороте) датчика относительно силовых линий магнитногo поля возникающая в катушке ЭДС индукции вызывает кратковременный бросок стрелки авометра. Большей напряженности поля соответствует и большее отклонение стрелки.

Индикатор низкочастотных полей

Индикатор по схеме на рис. 2,а отличается от предыдущего включением в цепь датчика L1 полупроводникового диода VD1. Индикатор обнаруживает поля рассеяния трансформаторов питания, электродвигателей и т. п. на расстоянии до 10 см и более. Еще чувствительнее устройство со звуковым индикатором (рис. 2, б) головными телефонами ВF1 ТОН-2, ТОН-2А или другими высокоомными. Как известно, звукоотдача телефонов на низких частотах невелика, а чувствительность слуха понижена.

Однако наличие в цепи датчика диода VD1 приводит к появлению гармоник основной частоты, что улучшает слышимость и, следовательно, чувствительность индикатора к полям технической частоты (50 Гц). Это позволяет с успехом использовать eгo для обнаружения и оценки полей рассеяния катушек и даже одиночных проводников, по которым протекают токи силой около нескольких ампер, например в цепях питания нитей накала радиоламп. Возможно также использование индикатора для обнаружения скрытой в стенах — электро или радиопроводки.

В предельно упрощенном устройстве, выполненном по схеме на рис. 2, в, один из излучателей высокоомногo головноrо телефона ВF1.1, снятый с оголовья и освобожденный от амбушюра и мембраны, используется в качестве датчика переменного магнитного поля, а другой излучатель (ВF1.2) является звуковым индикатором. Диод VD1 присоединен к штепсельной вилке ХТ1 телефонов. Чувствительность этого индикатора меньше чем предыдущего.

h4>Индикатор полей ультразвуковой частоты

Индикатор магнитного поля ультразвуковой частоты может быть выполнен по схеме рис.2,а, если применить в нем катушку L1 с ферритовым сердечником. Катушка должна содержать неколько десятков или cотен витков,намотанных на cтeнкe диаметром 8…10 и длиной 100…200 мм из феррита марки М400НН или М600НН. Возможно также использование Г-образных или П-образных сердечников.

В телевизорах магнитные поля ультразвуковой частоты (15625 Гц) создаются выходными трансформаторами строчной развертки, строчными катушками отклоняющей системы, катушками регуляторов линейности и размера строк, а в телевизорах цветного изображения- катушками блока динамического сведения лучей кинескопа. Ориентировочная оценка исправности таких деталей возможна путем сравнения их полей рассеяния с аналогичными в заведомо исправных телевизорах. Для этого пригоден индикатор, смонтированный по схеме на рис.3,а. Он содержит датчик катушку LI с ферритoвым сердечником, который служит магнитопроводом-концентратором, и миниатюрную лампу накаливания HL1. Можно использовать и менее чувствительную лампу накаливания, включив ее по схеме рис. 3, б. В этом случае катушкадатчик L1, конденсатор Сl и лампа HL1 образуют последовательный колебательный контур,в котором возникает резонанс напряжений на частоте строчной развертки.

Конструкция такого индикатора показана на рис. 3, в. Катушка 3 содержит 50 витков провода ПЭВ-1.

0,23…0,31, намотанных в один слой на бумажной гильзе 2, которая может перемещаться вдоль стержня 1 диаметром 10 и длиной 200 мм из феррита марки М400НН или М6ООНН. Стержень закреплен в картонной или пластмассовой (но не металлическойl) трубке 4 длиной 200…300 мм, на которой может быть также конденcaтop 5 МБМ или БМ. Трубка вставлена в пластмассовую или деревянную ручку 6 (например, от ненужного электропаяльника). В отверстии ручки укреплена лампа накаливания 7. Оптимальное положение гильзы 2 находят, приставив стержень 1 торцом к магнитопроводу выходного трансформатора строчной развертки работающего Телевизора, по максимальной яркости свечения лампы 7, после чeго фиксируют гильзу лаком или клеем.

 

При oцeнке с помощью индикатора неисправностей в телевизорах следует учесть, что поле рассеяния строчного трансформатора ослабевает при наличии междувитковых замыканий в регуляторах размера и линейности строк или в строчных отклоняющих катушках и особенно-при пробое конденсатора вольтодобавки. В случае же замыкания в обмотках caмoгo трансформатора eгo поле рассеяния вообще не обнаруживается. При наличии короткозамкнутых витков в строчных отклоняющих катушках их поле ослабевает, а если расколот ферритовый сердечник отклоняющей системы — оно может возрасти в месте расположения трещины.

Индикаторы полей радиочастоты

Индикатор магнитной составляющей поля радиочастоты (рис. 4) представляет собой ненастраиваемый широкополосный приемник прямого усиления с катушкой Ll (магнитной антенной WAl) на диапазоны дв и св и катушкой L2 диапазона КВ, которые соединены, соответственнo, с детекторами на диодах VDl и VD2. Кроме основной функции диоды также являются разделительными, устраняя взаимное влияние катушек Ll и L2. Постоянная составляющая тока детекторов усиливается транзисторами VТ1 и VT2. При этом сопротивление участка коллектор — эмиттер транзистора VT2 оказывается зависящим от напряженности поля, что позволяет выполнить индикатор в виде приставки к авометру PRl,включенному на пределе измерения X 1000. При измерении необходимо соблюдать указанную на схеме полярность напряжения на гнездах ХТ2 авометра, которую легко определить, подключив к ним любой полупроводниковый диод.

Диоды VDl и VD2 (Д2Б Д2Ж) любые точечные германиевые (но не кремниевые!). Дело в том, что контактная разность потенциалов, возникающая на гpaнице p-n переход а в легированном германии, значительно меньше чем в кремнии. Поэтому прямой ток в несколько миллиампер протекает через германиевый диод уже при напряжении 0,2…0,3 В, а через кремниевый лишь при 0,8…0,9 В. Следовательно, индикатор с германиевыми диодами более чувствителен.

Это свойство присуще не только полупроводниковым диодам, но также и pn переходам транзисторов. Поэтому для повышения чувствительности индикатора кремниевый транзистор VТ1 можно заменить германиевым, например серий МП37 — МП38.

Данные катушек LI и L2 выбирают в зависимости от требуемого диапазона радиочастот. Катушка L1 может состоять из 100…150 витков однослойной намотки проводом ПЭВ1 0,23…0,31. продолжением которой служат две-три секции по 100…150 витков провода ПЭВ1 0,12…0,18, намотанные внавал в том же направлении на стержне диаметром 8…10 и длиной 100…200 мм из феррита марки М400НН или М600НН. Такое выполнение магнитной антенны уменьшает собственную распределенную емкость катушки L1, что способствует расширению полосы пропускания входной цепи индикатора.

Катушка L2 может содержать 20…40 витков провода ПЭВ 1 0,64…0,8, намотанных однослойно на картонном или пластмассовом каркасе диаметром 10…20 мм. При веденные числа витков катушек являются ориентировочными и корректируются в зависимости от размеров при меняемых ферритовых стержней и каркасов. Лучше вceгo это делать, поместив индикатор в поле рамки, соединенной с выходом гeнepaтopa радиочастоты (анапогично известному методу регулировки приемников с магнитными антеннами). При отсутствии генepaтopa индикатор налаживают, связывая eгo с катушками контура гетеродина вспомогательноrо радиоприемника на соответствующих диапазонах.

Литература
Волин М. П. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратype. М. : Советское радио, 1972.
Луканип В. Волномерная приставка к aвометpy. Радио, 1972.№ 9
Ринский В. Индикатор магнитных полей рассеяния. Радио, 1968,№4.
Ринский В. Магнитометр. Радио, 1970,№9.

Читайте также:
Индикатор электростатического поля
Полезная электроника

 

allpowr.su

Индикатор магнитного поля

Изобретение относится к области индикации магнитных полей электромагнитов, постоянных магнитов, соленоидов, а также магнитных полей дефектов.

В магнитопорошковой дефектоскопии известны индикаторы магнитных полей дефектов, состоящие из сосуда с ферромагнитной суспензией, в котором о качестве изделия судят по индикаторному рисунку ферромагнитной суспензии. В процессе контроля такой индикатор помещается на поверхность изделия, изделие намагничивается, ферромагнитная суспензия перемещается в зону дефекта, образуя валик отложения ферромагнитного порошка, и таким образом осуществляется индикация дефекта.

Так, в известном устройстве [А.И. Пашагин, В.Е Щербинин. Магнитопорошковый контроль изделий с использованием магнитных индикаторных пакетов. Дефектоскопия, 2000 г., №9, с. 27-39] в качестве индикатора используют пластиковый индикаторный пакет с ферромагнитной суспензией, где в качестве ферромагнитного порошка использовалась окись-закись железа (Fe3О4), и диспергирующей средой являлся водный раствор глицерина. Верхняя часть пакета была изготовлена из прозрачного пластика, а нижняя, прилегающая к поверхности контролируемого изделия, для повышения контрастности изображения имела белый цвет. В процессе контроля индикаторный пакет помещался на поверхности, изделие намагничивалось, и по анализу индикаторного рисунка ферромагнитного порошка в пакете можно было сделать выводы о дефектности изделия. Исследования на стандартных образцах показали, что такой контроль удовлетворяет требованиям чувствительности по уровням А, Б и В в соответствии с ГОСТом 21105-87. Показано, что ширина валика отложения магнитного порошка в пакете может служить параметром для оценки величины поля дефекта.

Так как известное устройство предназначено для визуального определения наличия дефектности, то количественная оценка результатов контроля затруднена, и измерение ширины отложения порошка в пакете дает большие ошибки при определении параметров дефекта.

Известен также магнитный индикаторный пакет, заполненный ферромагнитной жидкостью, снабженный двумя электрическими контактами, измеряющими электрическое сопротивление ферромагнитной жидкости в двух областях: вне зоны дефекта, на изделии и в дефектной зоне путем перемещения индикаторного пакета из одной зоны в другую, используемый в способе магнитопорошкового контроля [Патент РФ 2356042].

Частицы ферромагнитной жидкости в зоне дефекта заполняют межконтактную зону, притягиваются между собой, образующийся при этом валик индикации частиц магнитной жидкости имеет большее поперечное сечение, чем аналогичный слой в бездефектной зоне, что приводит к уменьшению электрического сопротивления магнитной жидкости в зоне дефекта.

Известен магнитный индикаторный пакет с двумя контактами, используемый в способе магнитопорошкового контроля [Патент РФ 2474815], в котором для повышения точности измерений используется измерение гальванических токов магнитной жидкости, при этом жидкая фаза магнитной жидкости индикаторного пакета содержит 1-5% соляной кислоты концентрацией 10-30%, а электрические контакты в индикаторном пакете выполнены в виде двух плоских медных пластин размером 10×10×0,3 м, установленных перпендикулярно горизонтальной оси индикаторного пакета на расстоянии 1-3 мм относительно друг друга, и выполняют функцию электродов.

Использование в качестве жидкой фазы магнитной жидкости индикаторного пакета 1-5% соляной кислоты концентрацией 10-30%, а электрических контактов в индикаторном пакете в виде двух плоских медных пластин размером 10×10×0,3 м, установленных перпендикулярно горизонтальной оси индикаторного пакета на расстоянии 1-3 мм относительно друг друга, позволило осуществлять измерение в качестве электрического параметра магнитной жидкости величину гальванического тока, что обеспечило повышение точности результатов количественной оценки параметров дефекта за счет отсутствия гальванических токов на бездефектных участках контролируемого изделия и их появлении при наличии дефекта.

При измерении гальванических токов на бездефектных участках, где на контакты действует однородное поле, оба контакта находятся в одинаковых условиях (оба контакта выполнены из одного и того же материала — меди, на них действуют одни и те же поля, одна и та же магнитная жидкость). В этом случае контакты будут иметь один и тот же электрический потенциал, разность потенциалов будет близка нулю, что обуславливает отсутствие гальванических токов между контактами.

Поскольку магнитное поле дефекта имеет локальную структуру, то оно не может одновременно воздействовать на оба контакта, а только на один из них. При этом потенциальное равновесие между электродами нарушается, поскольку на одном из них накапливается магнитный порошок, входящий в состав магнитной жидкости, что приводит к появлению в цепи гальванических токов.

Однако, поскольку нижняя часть пакета представляет собой мягкую пластиковую пленку для лучшей повторяемости рельефа контролируемой поверхности, отсутствует жесткая фиксация ферромагнитной суспензии относительно электрических контактов в индикаторном пакете, что приводит к колебаниям расположения частиц между контактами и, следовательно, к снижению точности измерений.

Кроме того, такой индикаторный пакет позволит проверить измерения только неоднородных магнитных полей, каким является поле дефекта. Измерение полей соленоидов и вообще однородных полей в таком пакете, как уже говорилось, не может быть осуществлено, поскольку оба контакта находятся в одинаковых условиях.

Наиболее близким по физической сущности к заявляемому у изобретению является индикатор магнитного поля [А.И. Пашагин, В.Е. Щербинин «Индикация магнитных полей с помощью гальванических токов в магнитопорошковой дефектоскопии», Дефектоскопия, 2012 г., №9, с. 31-35], который состоит из цилиндрического сосуда с ферромагнитной суспензией, содержащей дисперсионную среду из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой соляной кислоты концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды и 50-400 мг/мл ферромагнитного порошка, и двух электродов, установленных перпендикулярно горизонтальной оси сосуда в виде медных вертикальных пластин, помещенных внутрь сосуда, жестко закрепленных на его внутренней боковой поверхности, установленных с зазором между днищем сосуда и нижними концами пластин, для обеспечения возможности перемещения ферромагнитной суспензии во время контроля и накапливания ее в зоне дефекта.

В отличие от индикаторных пакетов жесткое крепление электродов внутри емкости обеспечивает более точное измерение величины и напряжения гальванических токов. В качестве дисперсионной среды использовался мыльный раствор вязкостью 50 сП с добавками электролита, например соляной кислоты с концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды.

Исследовалась выявляемость поверхностного дефекта типа щели глубиной 2,0 и шириной 0,1 мм. Намагничивающее поле составляло 40А/см. При сканировании индикатором магнитного поля поверхности образца при прохождении его через полость дефекта милливольтметр, соединенный с электродами, показывает импульсы напряжения различного знака по обеим сторонам от центральной плоскости дефекта. Эти экстремумы соответствуют пересечению валика магнитной индикации сначала одним, а затем вторым электродом. При этом избыток ферромагнитной суспензии под электродом при прохождении его над дефектом действует как железный электрод. Таким образом, вместо контактной пары медь-медь образуется пара медь-железо, что приводит к образованию гальванического тока в цепи. Поскольку в процессе контроля при перемещении индикатора магнитного поля вдоль изделия избыток ферромагнитной суспензии попадает на другой электрод, направление тока меняется на противоположное, в результате прохождения индикатора над дефектом на выходе индикатора образуется двуполярный импульс, что свидетельствует о наличии дефекта.

Недостатком данного индикатора является невозможность измерения однородных магнитных полей. При измерении однородных электрических полей (например, поля соленоида) электроды находятся в одном и том же магнитном поле по величине и по направлению. Перемещение индикатора магнитного поля в зоне действия этого поля не приводит к последовательному перемещению и накоплению избыточной суспензии под электродами, поскольку ферромагнитная суспензия перемещается только под действием неоднородного магнитного поля. Таким образом, оба электрода находятся в одинаковых условиях, они обладают одинаковым электрохимическим потенциалом (одинаковая напряженность магнитного поля, один и тот же материал электродов, один и тот же состав и распределение ферромагнитной суспензии в зоне электродов). В результате напряжение на выходе такого индикатора при помещении его в однородное магнитное поле будет равно нулю.

В основу изобретения положена задача расширения функциональных возможностей индикатора магнитного поля за счет индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей.

Поставленная задача решается тем, что в индикаторе магнитного поля, включающем емкость с ферромагнитной суспензией, содержащей дисперсионную среду из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой электролита — соляной кислоты концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды, и 50-400 мг/мл ферромагнитного порошка, и два электрода, установленных перпендикулярно горизонтальной оси емкости в виде медных вертикальных пластин, помещенных в емкость и жестко закрепленных на ее внутренней боковой поверхности, согласно изобретению медные вертикальные пластины делят емкость на центральную и две боковые части, не сообщающиеся между собой, при этом одна из боковых частей заполнена ферромагнитной суспензией, а остальные — дисперсионной средой.

При этом в качестве ферромагнитного порошка могут быть использованы порошки восстановленного железа (ПЖВ-60) или магнетита (Fe3O4), или гамма-железа (Fe2O3), кобальта, армко-железа и другие порошки, обладающие ферромагнитными свойствами.

В результате раздела емкости электродами на три несообщающиеся между собой части, так, что в одной из боковых частей находится ферромагнитная суспензия, а в двух других — дисперсионная среда, один из электродов находится в двух разных растворах — ферромагнитной суспензии с одной его стороны и в дисперсионной среде — с другой, а второй только в дисперсионной среде с обеих сторон, то потенциал первого электрода определяется не только дисперсионной средой но и ферромагнитной суспензией (Uдис.с.+Uферр), где Uдис.с — потенциал дисперсной среды, а Uферр _ потенциал ферромагнитной суспензии. Потенциал второго электрода определяется только дисперсионной средой Uдис.с., поскольку он погружен только в дисперсионную среду. Ввиду этого разность потенциалов электродов будет определяться только значением потенциала ферромагнитной суспензии Uдис.с.+Uферр.-Uдис.с..

При помещении индикатора в однородное магнитное поле, оно действует только на один электрод, который находится в ферромагнитной суспензии, на второй электрод это поле не действует ввиду отсутствия ферромагнитной компоненты. Под действием магнитного поля потенциал электрода, находящегося в ферромагнитной суспензии, будет изменяться, в то время как потенциал электрода, находящегося в дисперсионной среде, будет оставаться неизменным. Таким образом, появляется возможность индикации с помощью заявляемого индикатора индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей.

Технический результат, обеспечиваемый заявляемым индикатором магнитного поля, заключается в расширении его функциональных возможностей за счет индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей.

На чертеже показан индикатор магнитного поля.

Индикатор магнитного поля содержит емкость 1 с помещенными в нее медными электродами 2, боковые грани которых приклеены к внутренней боковой поверхности емкости 1. Электроды 2 делят емкость 1 на центральную 3 и две боковые части 4 и 5. В днище 6 выполнены пазы (на чертеже не показаны) под установку электродов 2. При этом одна из боковых частей 4 заполнена ферромагнитной суспензией из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой соляной кислоты с концентрацией 30% в объеме 6% от объема дисперсионной среды и 200 мг/мл ферромагнитного порошка, а остальные части 3 и 5 заполнены дисперсионной средой из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавками соляной кислоты с концентрацией 30% в объеме 6% от объема дисперсионной среды. К электродам 2 подключен милливольтметр 7.

Индикатор магнитного поля работает следующим образом. При помещении его в однородное магнитное поле, это поле воздействует только на правый электрод 2, который находится в двух разных растворах — ферромагнитной суспензии с одной его стороны и в дисперсионной среде с другой. Отсутствие сообщаемости между боковыми и центральной частью за счет установки нижних концов электродов на дне емкости, без зазора (в пазах днища 6) обеспечивает постоянное местонахождение ферромагнитной суспензии в правой части сосуда. При измерении однородного магнитного поля, например соленоида, индикатор магнитного поля помещают внутрь соленоида и включают измеряемое поле. При этом ферромагнитная суспензия образует цепочки, под воздействием магнитного поля изменяются ее физические, электрические и магнитные свойства (вязкость, электропроводность, намагниченность). Изменение свойств приводит к изменению электрического потенциала первого электрода, а значит и разности потенциалов всей системы пропорционально величине поля соленоида.

При измерении неоднородного магнитного поля, например поля дефекта, контролируемое изделие должно быть намагничено и просканировано вдоль своей поверхности, при этом при прохождении части индикатора магнитного поля с первым электродом через поле дефекта также появится сигнал, пропорциональный величине этого поля.

При измерении участков магнитных полей с постоянным градиентом (например, полей электромагнитов) магнитное поле будет воздействовать в этом случае также только на один (первый) электрод и при перемещении индикатора магнитного поля через данный участок напряжение на выходе индикатора будет иметь постоянную величину.

Таким образом, данный индикатор обеспечит индикацию всех источников магнитных полей: как неоднородных, так и однородных полей.


edrid.ru

Простая схема индикатора магнитного поля, принцип работы

Это устройство может найти самое широкое применение. В школе оно позволит демонстрировать явление самоиндукции, в быту станет индикатором включения электро и радиоустройств в сеть, в радиолюбительском творчестве найдет применение в забавных игрушках.


Датчиком индикатора (см. схему выше) служит катушка L1 со стальным магнитопроводом. Она подключена к усилителю, выполненному на двух транзисторах. В коллекторной цепи второго транзистора стоит светодиод — он и индицирует о наличии магнитного поля в зоне действия датчика. Стоит, к примеру, быстро переместить вблизи магнито-провода датчика небольшой постоянный магнит — и светодиод вспыхнет. Если же магнит будет раскачиваться, словно маятник, светодиод начнет вспыхивать с частотой колебаний. Происходит так оттого, что при перемещении постоянного магнита на выводах катушки возникает ЭДС, а транзисторы VT1 и VT2 открываются. Ток в цепи светодиода VD1 возрастает настолько, что светодиод зажигается.

Переменным резистором R2 изменяют режим работы транзисторов, а значит, чувствительность индикатора. Резистор R5 ограничивает максимальный ток через светодиод.

Датчиком может быть, скажем, катушка от электрозвонка или от электромагнитных реле, сопротивлением обмотки постоянному току 3…16 кОм. Чем больше сопротивление, тем чувствительнее индикатор. Автор использовал катушку от реле РКМП-2 (паспорт РС4.528.449) сопротивлением 10 кОм.

Транзисторы — любые из серий КТ301, КТ306, КТ312, КТ315. Советские транзисторы можно заменить зарубежными аналогами см. справочник радиолюбителя советские транзисторы и их зарубежные аналоги. Светодиод — АЛ102А, АЛ307А, АЛ310А. Постоянные резисторы — МЛТ-0,125, переменный — любого типа, конденсатор — К50-3, источник питания — две пальчиковые батарейки, соединенные последовательно.

Налаживание индикатора сводится к подбору резисторов R1 и R5, Установив движок переменного резистора в нижнее по схеме положение, подбором R1 добиваются едва заметного свечения светодиода при отсутствии магнита вблизи датчика. Подбором же резистора R5 добиваются нормальной яркости свечения светодиода при перемещении магнита перед магнитопроводом датчика.

 

 

www.xn--b1agveejs.su

Схемы индикаторов электрических и магнитных полей

   Индикаторы электрических полей могут быть использованы для индивидуальной защиты электромонтеров, при поиске мест повреждений электрических сетей. С их помощью определяется наличие электростатических зарядов в полупроводниковом, текстильном производствах, хранилищах легковоспламеняющихся жидкостей. При поиске источников магнитных полей, определении их конфигурации и исследовании полей рассеяния трансформаторов, дросселей и электродвигателей не обойтись без индикаторов магнитных полей.

   Схема индикатора высокочастотных излучений показана на рис. 20.1. Сигнал с антенны попадает на детектор, выполненный на германиевом диоде. Далее через Г-образный LC-фильтр сигнал поступает на базу транзистора, в коллекторную цепь которого включен микроамперметр. По нему и определяется мощность высокочастотных излучений.

   Рис. 20.1

   Для индикации низкочастотных электрических полей используют индикаторы с входным каскадом на полевом транзисторе (рис. 20.2 — 20.7). Первый из них (рис. 20.2) выполнен на основе мультивибратора [ВРЯ 80-28, Р 8/91-76]. Канал полевого транзистора является управляемым элементом, сопротивление которого зависит от величины контролируемого электрического поля. К затвору транзистора подключена антенна. При внесении индикатора в электрическое поле, сопротивление исток — сток полевого транзистора возрастает, и мультивибратор включается.

   В телефонном капсюле раздается звуковой сигнал, частота которого зависит от напряженности электрического поля.

   Рис. 20.2

   Рис. 20.3

   Следующие две конструкции по схемам Д. Болотника и Д. Приймака (рис. 20.3 и 20.4) предназначены для поиска неисправностей в новогодних электрических гирляндах [Р 11/88-56]. Индикатор (рис. 20.3) в целом представляет собой резистор с управляемым сопротивлением. Роль такого сопротивления опять же играет канал сток — исток полевого транзистора, дополненного двухкаскадным усилителем постоянного тока. Индикатор (рис. 20.4) выполнен по схеме управляемого низкочастотного генератора. Он содержит пороговое устройство, усилитель и детектор сигнала, наведенного в антенне переменным электрическим полем. Все эти функции выполняет один транзистор — VT1. На транзисторах VT2 и VT3 собран генератор низкой частоты, работающий в ждущем режиме. Как только антенну устройства приближают к источнику электрического поля, транзистор VT1 включает звуковой генератор.

   Рис. 20.4

   Рис. 20.5

   Индикатор электрического поля (рис. 20.5) предназначен для поиска скрытой проводки, электрических цепей, находящихся под напряжением, индикации приближения к зоне высоковольтных проводов, наличия переменных или постоянных электрических полей [РаЭ 8/00-15].

   В устройстве использован заторможенный генератор светозвуковых импульсов, выполненный на аналоге инжекционно-по-левого транзистора (VT2, VT3). При отсутствии электрического поля высокой напряженности сопротивление сток — исток полевого транзистора VT1 невелико, транзистор VT3 закрыт, генерация отсутствует. Ток, потребляемый устройством, составляет единицы, десятки мкА. При наличии постоянного или переменного электрического поля высокой напряженности сопротивление сток — исток полевого транзистора VT1 возрастает, и устройство начинает вырабатывать светозвуковые сигналы. Так, если в качестве антенны использован вывод затвора транзистора VT1, индикатор реагирует на приближение сетевого провода на расстояние около 25 мм.

   Потенциометром R3 регулируется чувствительность, резистор R1 задает длительность светозвуковой посылки, конденсатор С1 — частоту их следования, а С2 определяет тембр звукового сигнала.

   Для повышения чувствительности в качестве антенны может быть использован отрезок изолированного провода или телескопическая антенна. Для защиты транзистора VT1 от пробоя параллельно переходу затвор — исток стоит подключить стабилитрон или высокоомный резистор.

   Рис. 20.6

   Индикатор электрических и магнитных полей (рис. 20.6) содержит релаксационный генератор импульсов. Он выполнен на биполярном лавинном транзисторе (транзистор микросхемы К101КТ1А, управляемый электронным ключом на полевом транзисторе типа КП103Г), к затвору которого подключена антенна. Для задания рабочей точки генератора (срыв генерации в отсутствии индицируемых электрических полей) используют резисторы R1 и R2. Генератор импульсов через конденсатор С1 нагружен на высокоомные головные телефоны. При наличии переменного электрического поля (или перемещении предметов, несущих электростатические заряды) на антенне и, соответственно, затворе полевого транзистора появляется сигнал переменного тока, что приводит к изменению электрического сопротивления перехода сток — исток с частотой модуляции. В соответствии с этим релаксационный генератор начинает генерировать пачки модулированных импульсов, а в головных телефонах будет прослушиваться звуковой сигнал.

   Чувствительность прибора (дальность обнаружения токонесущего провода сети 220 В 50 Гц) составляет 15…20 см. В качестве антенны использован стальной штырь 300×3 мм. При напряжении питания 9 В ток, потребляемый индикатором в режиме молчания, составляет 100 мкА, в рабочем режиме — 20 мкА.

   Индикатор магнитных полей (рис. 20.6) выполнен на втором транзисторе микросхемы. Нагрузкой второго генератора является высокоомный головной телефон. Сигнал переменного тока, снимаемый с индуктивного датчика магнитного поля L1, через переходной конденсатор С1 подается на базу лавинного транзистора, не связанную по постоянному току с другими элементами схемы («плавающая» рабочая точка). В режиме индикации переменного магнитного поля напряжение на управляющем электроде (базе) лавинного транзистора периодически изменяется, изменяется также и напряжение лавинного пробоя коллекторного перехода и, в связи с этим, частота и продолжительность генерации.

   Рис. 20.7

   Индикатор (рис. 20.7) изготовлен на основе делителя напряжения, одним из элементов которого является полевой транзистор VT1, сопротивление перехода сток — исток которого определяется потенциалом управляющего электрода (затвора) с подключенной к нему антенной [Рк 6/00-19]. К резистивному делителю напряжения подключен релаксационный генератор импульсов на лавинном транзисторе VT2, работающий в ждущем режиме. Уровень начального напряжения (порог срабатывания), подаваемого на релаксационный генератор импульсов, устанавливается потенциометром R1.

   Для предотвращения пробоя управляющего перехода полевого транзистора в схему введена защита (при отключении источника питания цепь затвор — исток закорочена). Повышение уровня громкости звукового сигнала достигается введением усилителя на биполярном транзисторе VT3. В качестве нагрузки выходного транзистора VT3 можно использовать низкоомный телефонный капсюль.

   Для упрощения схемы высокоомный телефонный капсюль, например, ТОН-1, ТОН-2 (либо «среднеомный» — ТК-67, ТМ-2) может быть включен вместо резистора R3. В этом случае надобность в использовании элементов VT3, R4, С2 отпадает. Разъем, в который включается телефон, для снижения габаритов устройства, может одновременно служить выключателем питания.

   При отсутствии входного сигнала сопротивление перехода сток — исток полевого транзистора составляет несколько сотен Ом, и напряжение, снимаемое с движка потенциометра на питание релаксационного генератора импульсов, мало. При появлении сигнала на управляющем электроде полевого транзистора сопротивление перехода сток — исток последнего возрастает пропорционально уровню входного сигнала до единиц, сотен кОм. Это приводит к увеличению напряжения, подаваемого на релаксационный генератор импульсов до величины, достаточной для возникновения колебаний, частота которых определяется произведением R4C1. Потребляемый устройством ток при отсутствии сигнала — 0,6 мА, в режиме индикации — 0,2…0,3 мА. Дальность обнаружения токонесущего провода сети 220 В 50 Гц при длине штыревой антенны 10 см составляет 10…100 см.

   Рис. 20.8

   Индикатор высокочастотного электрического поля (рис. 20.8) [МК 2/86-13] отличается от аналога (рис. 20.1) тем, что его выходная часть выполнена по мостовой схеме, имеющей повышенную чувствительность. Резистор R1 предназначен для балансировки схемы (установки стрелки прибора на ноль).

   Ждущий мультивибратор (рис. 20.9) использован для индикации сетевого напряжения [МК 7/88-12]. Индикатор работает при приближении его антенны к сетевому проводу (220 В) на расстояние 2…3 см. Частота генерации для приведенных на схеме номиналов близка к 1 Гц.

   Рис. 20.9

   Рис. 20.10

   Индикаторы магнитных полей по схемам, представленным на рис. 20.10 — 20.13, имеют индуктивные датчики, в качестве которых может быть использован телефонный капсюль без мембраны, либо многовитковая катушка индуктивности с железным сердечником.

   Индикатор (рис. 20.10) выполнен по схеме радиоприемника 2-V-0. Он содержит датчик, двухкаскадный усилитель, детектор с удвоением напряжения и показывающий прибор.

   Индикаторы (рис. 20.11, 20.12) имеют светодиодную индикацию и предназначены для качественной индикации магнитных полей [Р 8/91-83; Р 3/85-49].

   Рис. 20.11

   Рис. 20.12

   Рис. 20.13

   Более сложную конструкцию имеет индикатор по схеме И.П. Шелестова, изображенный на рис. 20.13. Датчик магнитного поля подключен к управляющему переходу полевого транзистора, в цепь истока которого включено сопротивление нагрузки R1. Сигнал с этого сопротивления усиливается каскадом на транзисторе VT2. Далее в схеме использован компаратор на микросхеме DA1 типа К554САЗ. Компаратор сравнивает уровни двух сигналов: напряжения, снимаемого с регулируемого резистивного делителя R4, R5 (регулятора чувствительности) и напряжения, снимаемого с коллектора транзистора VT2. На выходе компаратора включен светодиодный индикатор.

   
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

nauchebe.net

Индикаторы магнитных полей | Авторская платформа Pandia.ru

УЧЕБНЫМ ОРГАНИЗАЦИЯМ ДОСААФ

В. Ринский

ИНДИКАТОРЫ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Во многих электротехнических и радиоэлектронных устройствах используются магниты и электромагниты различного назначения. Постоянные магниты применя­ются в динамических микрофонах и головках прямого излучения, электроизмерительных приборах магнито­электрической системы, микроэлектродвигателях, поля­ризованных реле и др. Переменные и пульсирующие маг­нитные поля создаются трансформаторами, дросселями, электромагнитными стабилизаторами напряжения, элек­тродвигателями и реле переменного тока.

В практической деятельности людей, связанных с конструированием, эксплуатацией и ремонтом радио­аппаратуры, могут встречаться двоякого рода задачи по обнаружению и оценке значения магнитных полей. Это, во-первых, проверка магнитов, от которых зависит рабо­тоспособность радиоэлектронной аппаратуры. Например, качество записи и воспроизведения звука магнитофоном зависит от исправности магнитов электродинамического микрофона и динамических головок, чувствительность магнитоэлектрического прибора определяется магнитной индукцией в зазоре его измерительного механизма, в те­левизоре цветного изображения статическое сведение лучей и чистота цветов обеспечиваются с помощью не­скольких постоянных магнитов и т. д.

Во-вторых, при конструировании и эксплуатации радиоэлектронных устройств нередко требуется выявле­ние и учет влияния магнитных полей рассеяния, нару­шающих нормальную работу отдельных элементов и аппаратуры в целом Например, магнитное поле дина­мической головки может существенно снизить чувстви­тельность радиоприемника с магнитной антенной, пе­ременные поля трансформаторов питания искажают изображения в телевизорах и осциллографах, наводят фон переменного тока в усилителях и магнитофонах. В ряде случаев приходится прибегать к специальным мерам для ослабления помех, вызванных магнитными наводками: экранировать трансформаторы и дроссели, осциллографические электронно-лучевые трубки, цвет­ные кинескопы, фотоэлектронные умножители, приме­нять компенсационные элементы, антифонные катушки и т п

Промышленные приборы для измерения значений магнитных полей относительно мало распространены. В связи с этим на практике могут оказаться полезны­ми описываемые здесь простые индикаторы магнитных полей.

Индикаторы постоянного поля

В индикаторе, собранном по схеме рис. 1, а, магни-точувствительным элементом (датчиком) является гер-кон SFI с подвижным экраном, позволяющим частично ослаблять магнитное поле Н. Геркон присоединен гиб­кими проводниками с вилкой ХТ1 на концах к индика­торной лампе накаливания HL1 и батарее питания GB1. Под воздействием магнитного поля контакты геркона замыкаются, и лампа загорается. Можно также присо­единить проводники от геркона к авометру любого типа, включенному как омметр на пределе QX1000. В этом случае действие магнитного поля будет вызывать откло­нение стрелки авомегра

Возможный вариант конструкции датчика такого ин­дикатора показан на рис. 1, б. Геркон 5 с припаянными к его выводам соединительными проводниками 1 за­ключен в пластмассовую трубку 4 (например, от ненуж­ной авторучки), по которой с небольшим трением пере­мещается экран 2. Экраном служит тонкостенная трубка подходящего диаметра из магнитомягкой стали (напри­мер, корпус конденсатора КБГ-М), в которой сделано окно 3 соответственно размерам геркона Порог сраба­тывания геркона и чувствительность к полю зависят от положения экрана, что позволяет снабдить индикатор простейшей шкалой 3, оцифрованной в относительных единицах Индикатор реагирует на поля, создаваемые динамическими головками прямого излучения, электро­измерительными приборами магнитоэлектрической систе­мы и т. п, на расстоянии нескольких сантиметров.

Индикатор по схеме рис. 1, в, состоит из датчика по­ля — катушки L1 с магнитопроводом-концеитратором и микроамперметра РА1 (авометра) или вольтметра PU1 (рис 1, г) на наименьшем пределе измерения. Датчик (рис. 1, д) представляет собой стержень из магнито-мягкого материала сечением 0,5 ..1,5 см2 и длиной 10 .15 см с каркасом, на котором намотано внасал 10 000

15 000 витков провода ПЭВ-1 0,05.. 0,1. Можно использо­вать катушку с сердечником от реле РКН или РПН, удалив якорь и контактные пружины.

При перемещении (повороте) датчика относительно силовых линий магнитного поля возникающая в катуш­ке ЭДС индукции вызывает кратковременный бросок стрелки авометра. Большей напряженности поля соот­ветствует и большее отклонение стрелки.

Рис 1. Индикаторы постоянного поля

Индикатор низкочастотных полей

Индикатор по схеме на рис. 2, а отличается от пре­дыдущего включением в цепь датчика L1 полупроводни­кового диода VD1. Индикатор обнаруживает поля рассеяния трансформаторов питания, электродвигателей и т. п. на расстоянии до 10 см и более. Еще чувствитель­нее устройство со звуковым индикатором (рис. 2, б) — головными телефонами BF1 ТОН-2, ТОН-2А или други­ми высокоомными. Как известно, звукоотдача телефонов на низких частотах невелика, а чувствительность слу­ха — понижена. Однако наличие в цепи датчика дио­да VD1 приводит к появлению гармоник основной часто­ты, что улучшает слышимость и, следовательно, чувстви­тельность индикатора к полям технической частоты (50 Гц). Это позволяет с успехом использовать его для обнаружения и оценки полей рассеяния катушек и даже одиночных проводников, по которым протекают токи силой около нескольких ампер, например в цепях пита­ния нитей накала радиоламп. Возможно также использование индикатора для обнаружения скрытой в стенах электро – или радиопроводки.

Рис 2 Индикаторы низкочас­тотных полей

В предельно упрощенном устройстве, выполненном по схеме на рис. 2, в, один из излучателей высокоомного головного телефона BF1.1, снятый с оголовья и освобож­денный от амбушюра и мембраны, используется в каче­стве датчика переменного магнитного поля, а другой излучатель (BF1.2) является звуковым индикатором. Диод VD1 присоединен к штепсельной вилке ХТ.1 теле­фонов Чувствительность этого индикатора меньше чем предыдущего.

ИНДИКАТОРЫ ПОЛЕЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ

Индикатор магнитного поля ультразвуковой частоты может быть выполнен по схеме рис. 2, а, если применить в нем катушку Ы с ферритовым сердечником. Катушка должна содержать несколько десятков или сотен витков, намотанных на стержне диаметром 8 10 и длиной 100 . 200 мм из феррита марки М400НН или М600НН. Возможно также использование Г-образных или П-об-разных сердечников.

В телевизорах магнитные поля ультразвуковой час­тоты (15 625 Гц) создаются выходными трансформато­рами строчной развертки, строчными катушками откло­няющей системы, катушками регуляторов линейности и размера строк, а в телевизорах цветного изображения — катушками блока динамического сведения лучей кине­скопа. Ориентировочная оценка исправности таких дета­лей возможна путем сравнения их полей рассеяния с аналогичными в заведомо исправных телевизорах. Для этого пригоден индикатор, смонтированный по схеме на рис. 3, а. Он содержит датчик — катушку L1 с ферри­товым сердечником, который служит магнитопроводом-концентратором, и миниатюрную лампу накаливания HL1. Можно использовать и менее чувствительную лам – ( пу накаливания, включив ее по схеме рис 3, б. В этом случае катушка-датчик Ы, конденсатор С1 и лампа HL1 образуют последовательный колебательный контур, в котором возникает резонанс напряжений на частоте строчной развертки.

Рис. 3. Индикаторы магнитного поля ультразвуковой частоты (а, б) и конструкция датчика (в)

Конструкция такого индикатора показана на Рис. 3, в. Катушка 3 содержит 50 витков провода ПЭВ-1 0,23 0,31, намотанных в один слой на бумажной гиль­зе 2, которая может перемещаться вдоль стержня 1 диаметром 10 и длиной 200 мм из феррита марки М400НН или М600НН. Стержень закреплен в картонной или пластмассовой (но не металлической!) трубке 4 длиной 200…300 мм, на которой может быть также конденсатор 5 МБМ или БМ. Трубка вставлена в пласт­массовую или деревянную ручку 6 (например, от ненуж­ного электропаяльника). В отверстии ручки укреплена лампа накаливания 7. Оптимальное положение гильзы 2 находят, приставив стержень 1 торцом к магнитопрово-ду выходного трансформатора строчной развертки рабо­тающего телевизора, по максимальной яркости свечения лампы 7, после чего фиксируют гильзу лаком или клеем. При оценке с помощью индикатора неисправностей в телевизорах следует учесть, что поле рассеяния строч­ного трансформатора ослабевает при наличии между-витковых замыканий в регуляторах размера и линей­ности строк или в строчных отклоняющих катушках и особенно — при пробое конденсатора вольтодобавки В случае же замыкания в обмотках самого трансформа­тора его поле рассеяния вообще не обнаруживается. При наличии короткозамкнутых витков в строчных откло­няющих катушках их поле ослабевает, а если расколот ферритовый сердечник отклоняющей системы — оно мо­жет возрасти в месте расположения трещины.

Индикаторы полей радиочастоты

Индикатор магнитной составляющей поля радиочас­тоты (рис. 4) представляет собой ненастраиваемый широ­кополосный приемник прямого усиления с катушкой Ы (магнитной антенной WA1) на диапазоны ДВ и СВ и катушкой L2 диапазона KB, которые соединены, соот­ветственно, с детекторами на диодах VD1 и VD2. Кроме основной функции диоды также являются разделитель­ными, устраняя взаимное влияние катушек L1 и L2. По­стоянная составляющая тока детекторов усиливается транзисторами VT1 и VT2. При этом сопротивление участка коллектор — эмиттер транзистора VT2 оказыва­ется зависящим от напряженности поля, что позволяет выполнить индикатор в виде приставки к авометру PR1, включенному на пределе измерения QX1000. При изме­рении необходимо соблюдать указанную на схеме поляр­ность напряжения на гнездах ХТ2 авометра, которую легко определить, подключив к ним любой полупровод­никовый диод.

Диоды VD1 и VD2 (Д2Б — Д2Ж) — любые точечные германиевые (но не кремниевые!). Дело в том, что контактная разность потенциалов, возникающая на гра­нице р-n перехода в легированном германии, значитель­но меньше чем в кремнии. Поэтому прямой ток в не­сколько миллиампер протекает через германиевый диод уже при напряжении 0,2 ..0,3 В, а через кремниевый — лишь при 0,8.0,9 В. Следовательно, индикатор с герма­ниевыми диодами более чувствителен.

Это свойство присуще не только полупроводниковым диодам, но также и р-n переходам транзисторов. Поэто­му для повышения чувствительности индикатора крем­ниевый транзистор VT1 можно заменить германиевым, например серий МП37 — МП38.

Рис. 4. Индикатор поля радиочастоты

Данные катушек LI и L2 выбирают в зависимости от требуемого диапазона радиочастот. Катушка L1 можег состоять из 100… 150 витков однослойной намотки прово­дом ПЭВ-1 0,23…0,31, продолжением которой служат две-три секции по 100…150 витков провода ПЭВ-1 0,12… 0,18, намотанные внавал в том же направлений нл стержне диаметром 8… 10 и длиной 100…200 мм из фер рита марки М400НН или М600НН. Такое выполнение магнитной антенны уменьшает собственную распреде­ленную емкость катушки L1, что способствует расшире­нию полосы пропускания входной цепи индикатора. Катушка L2 может содержать 20…40 витков провода ПЭВ-1 0,64…0,8, намотанных однослойно на картонном или пластмассовом каркасе диаметром 10…20 мм. При­веденные числа витков катушек являются ориентировоч­ными и корректируются в зависимости от размеров при­меняемых ферритовых стержней и каркасов. Лучше все­го это делать, поместив индикатор в поле рамки, соединенной с выходом генератора радиочастоты (ана­логично известному методу регулировки приемников с магнитными антеннами). При отсутствии генератора индикатор налаживают, связывая его с катушками кон­тура гетеродина вспомогательного радиоприемника на соответствующих диапазонах.

pandia.ru

Индикатор магнитного поля

Использование: для индикации магнитных полей электромагнитов, постоянных магнитов, соленоидов, магнитных полей дефектов. Сущность изобретения заключается в том, что индикатор магнитного поля включает емкость с ферромагнитной суспензией, содержащей дисперсионную среду из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой соляной кислоты концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды, 50-400 мг/мл ферромагнитного порошка, и два электрода, установленных перпендикулярно горизонтальной оси емкости в виде медных вертикальных пластин, помещенных в емкость и жестко закрепленных на ее внутренней боковой поверхности, медные вертикальные пластины делят емкость на центральную и две боковые части, не сообщающиеся между собой, при этом одна из боковых частей заполнена ферромагнитной суспензией, а остальные — дисперсионной средой. Технический результат: обеспечение возможности индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области индикации магнитных полей электромагнитов, постоянных магнитов, соленоидов, а также магнитных полей дефектов.

В магнитопорошковой дефектоскопии известны индикаторы магнитных полей дефектов, состоящие из сосуда с ферромагнитной суспензией, в котором о качестве изделия судят по индикаторному рисунку ферромагнитной суспензии. В процессе контроля такой индикатор помещается на поверхность изделия, изделие намагничивается, ферромагнитная суспензия перемещается в зону дефекта, образуя валик отложения ферромагнитного порошка, и таким образом осуществляется индикация дефекта.

Так, в известном устройстве [А.И. Пашагин, В.Е Щербинин. Магнитопорошковый контроль изделий с использованием магнитных индикаторных пакетов. Дефектоскопия, 2000 г., №9, с. 27-39] в качестве индикатора используют пластиковый индикаторный пакет с ферромагнитной суспензией, где в качестве ферромагнитного порошка использовалась окись-закись железа (Fe3О4), и диспергирующей средой являлся водный раствор глицерина. Верхняя часть пакета была изготовлена из прозрачного пластика, а нижняя, прилегающая к поверхности контролируемого изделия, для повышения контрастности изображения имела белый цвет. В процессе контроля индикаторный пакет помещался на поверхности, изделие намагничивалось, и по анализу индикаторного рисунка ферромагнитного порошка в пакете можно было сделать выводы о дефектности изделия. Исследования на стандартных образцах показали, что такой контроль удовлетворяет требованиям чувствительности по уровням А, Б и В в соответствии с ГОСТом 21105-87. Показано, что ширина валика отложения магнитного порошка в пакете может служить параметром для оценки величины поля дефекта.

Так как известное устройство предназначено для визуального определения наличия дефектности, то количественная оценка результатов контроля затруднена, и измерение ширины отложения порошка в пакете дает большие ошибки при определении параметров дефекта.

Известен также магнитный индикаторный пакет, заполненный ферромагнитной жидкостью, снабженный двумя электрическими контактами, измеряющими электрическое сопротивление ферромагнитной жидкости в двух областях: вне зоны дефекта, на изделии и в дефектной зоне путем перемещения индикаторного пакета из одной зоны в другую, используемый в способе магнитопорошкового контроля [Патент РФ 2356042].

Частицы ферромагнитной жидкости в зоне дефекта заполняют межконтактную зону, притягиваются между собой, образующийся при этом валик индикации частиц магнитной жидкости имеет большее поперечное сечение, чем аналогичный слой в бездефектной зоне, что приводит к уменьшению электрического сопротивления магнитной жидкости в зоне дефекта.

Известен магнитный индикаторный пакет с двумя контактами, используемый в способе магнитопорошкового контроля [Патент РФ 2474815], в котором для повышения точности измерений используется измерение гальванических токов магнитной жидкости, при этом жидкая фаза магнитной жидкости индикаторного пакета содержит 1-5% соляной кислоты концентрацией 10-30%, а электрические контакты в индикаторном пакете выполнены в виде двух плоских медных пластин размером 10×10×0,3 м, установленных перпендикулярно горизонтальной оси индикаторного пакета на расстоянии 1-3 мм относительно друг друга, и выполняют функцию электродов.

Использование в качестве жидкой фазы магнитной жидкости индикаторного пакета 1-5% соляной кислоты концентрацией 10-30%, а электрических контактов в индикаторном пакете в виде двух плоских медных пластин размером 10×10×0,3 м, установленных перпендикулярно горизонтальной оси индикаторного пакета на расстоянии 1-3 мм относительно друг друга, позволило осуществлять измерение в качестве электрического параметра магнитной жидкости величину гальванического тока, что обеспечило повышение точности результатов количественной оценки параметров дефекта за счет отсутствия гальванических токов на бездефектных участках контролируемого изделия и их появлении при наличии дефекта.

При измерении гальванических токов на бездефектных участках, где на контакты действует однородное поле, оба контакта находятся в одинаковых условиях (оба контакта выполнены из одного и того же материала — меди, на них действуют одни и те же поля, одна и та же магнитная жидкость). В этом случае контакты будут иметь один и тот же электрический потенциал, разность потенциалов будет близка нулю, что обуславливает отсутствие гальванических токов между контактами.

Поскольку магнитное поле дефекта имеет локальную структуру, то оно не может одновременно воздействовать на оба контакта, а только на один из них. При этом потенциальное равновесие между электродами нарушается, поскольку на одном из них накапливается магнитный порошок, входящий в состав магнитной жидкости, что приводит к появлению в цепи гальванических токов.

Однако, поскольку нижняя часть пакета представляет собой мягкую пластиковую пленку для лучшей повторяемости рельефа контролируемой поверхности, отсутствует жесткая фиксация ферромагнитной суспензии относительно электрических контактов в индикаторном пакете, что приводит к колебаниям расположения частиц между контактами и, следовательно, к снижению точности измерений.

Кроме того, такой индикаторный пакет позволит проверить измерения только неоднородных магнитных полей, каким является поле дефекта. Измерение полей соленоидов и вообще однородных полей в таком пакете, как уже говорилось, не может быть осуществлено, поскольку оба контакта находятся в одинаковых условиях.

Наиболее близким по физической сущности к заявляемому у изобретению является индикатор магнитного поля [А.И. Пашагин, В.Е. Щербинин «Индикация магнитных полей с помощью гальванических токов в магнитопорошковой дефектоскопии», Дефектоскопия, 2012 г., №9, с. 31-35], который состоит из цилиндрического сосуда с ферромагнитной суспензией, содержащей дисперсионную среду из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой соляной кислоты концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды и 50-400 мг/мл ферромагнитного порошка, и двух электродов, установленных перпендикулярно горизонтальной оси сосуда в виде медных вертикальных пластин, помещенных внутрь сосуда, жестко закрепленных на его внутренней боковой поверхности, установленных с зазором между днищем сосуда и нижними концами пластин, для обеспечения возможности перемещения ферромагнитной суспензии во время контроля и накапливания ее в зоне дефекта.

В отличие от индикаторных пакетов жесткое крепление электродов внутри емкости обеспечивает более точное измерение величины и напряжения гальванических токов. В качестве дисперсионной среды использовался мыльный раствор вязкостью 50 сП с добавками электролита, например соляной кислоты с концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды.

Исследовалась выявляемость поверхностного дефекта типа щели глубиной 2,0 и шириной 0,1 мм. Намагничивающее поле составляло 40А/см. При сканировании индикатором магнитного поля поверхности образца при прохождении его через полость дефекта милливольтметр, соединенный с электродами, показывает импульсы напряжения различного знака по обеим сторонам от центральной плоскости дефекта. Эти экстремумы соответствуют пересечению валика магнитной индикации сначала одним, а затем вторым электродом. При этом избыток ферромагнитной суспензии под электродом при прохождении его над дефектом действует как железный электрод. Таким образом, вместо контактной пары медь-медь образуется пара медь-железо, что приводит к образованию гальванического тока в цепи. Поскольку в процессе контроля при перемещении индикатора магнитного поля вдоль изделия избыток ферромагнитной суспензии попадает на другой электрод, направление тока меняется на противоположное, в результате прохождения индикатора над дефектом на выходе индикатора образуется двуполярный импульс, что свидетельствует о наличии дефекта.

Недостатком данного индикатора является невозможность измерения однородных магнитных полей. При измерении однородных электрических полей (например, поля соленоида) электроды находятся в одном и том же магнитном поле по величине и по направлению. Перемещение индикатора магнитного поля в зоне действия этого поля не приводит к последовательному перемещению и накоплению избыточной суспензии под электродами, поскольку ферромагнитная суспензия перемещается только под действием неоднородного магнитного поля. Таким образом, оба электрода находятся в одинаковых условиях, они обладают одинаковым электрохимическим потенциалом (одинаковая напряженность магнитного поля, один и тот же материал электродов, один и тот же состав и распределение ферромагнитной суспензии в зоне электродов). В результате напряжение на выходе такого индикатора при помещении его в однородное магнитное поле будет равно нулю.

В основу изобретения положена задача расширения функциональных возможностей индикатора магнитного поля за счет индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей.

Поставленная задача решается тем, что в индикаторе магнитного поля, включающем емкость с ферромагнитной суспензией, содержащей дисперсионную среду из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой электролита — соляной кислоты концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды, и 50-400 мг/мл ферромагнитного порошка, и два электрода, установленных перпендикулярно горизонтальной оси емкости в виде медных вертикальных пластин, помещенных в емкость и жестко закрепленных на ее внутренней боковой поверхности, согласно изобретению медные вертикальные пластины делят емкость на центральную и две боковые части, не сообщающиеся между собой, при этом одна из боковых частей заполнена ферромагнитной суспензией, а остальные — дисперсионной средой.

При этом в качестве ферромагнитного порошка могут быть использованы порошки восстановленного железа (ПЖВ-60) или магнетита (Fe3O4), или гамма-железа (Fe2O3), кобальта, армко-железа и другие порошки, обладающие ферромагнитными свойствами.

В результате раздела емкости электродами на три несообщающиеся между собой части, так, что в одной из боковых частей находится ферромагнитная суспензия, а в двух других — дисперсионная среда, один из электродов находится в двух разных растворах — ферромагнитной суспензии с одной его стороны и в дисперсионной среде — с другой, а второй только в дисперсионной среде с обеих сторон, то потенциал первого электрода определяется не только дисперсионной средой но и ферромагнитной суспензией (Uдис.с.+Uферр), где Uдис.с — потенциал дисперсной среды, а Uферр _ потенциал ферромагнитной суспензии. Потенциал второго электрода определяется только дисперсионной средой Uдис.с., поскольку он погружен только в дисперсионную среду. Ввиду этого разность потенциалов электродов будет определяться только значением потенциала ферромагнитной суспензии Uдис.с.+Uферр.-Uдис.с..

При помещении индикатора в однородное магнитное поле, оно действует только на один электрод, который находится в ферромагнитной суспензии, на второй электрод это поле не действует ввиду отсутствия ферромагнитной компоненты. Под действием магнитного поля потенциал электрода, находящегося в ферромагнитной суспензии, будет изменяться, в то время как потенциал электрода, находящегося в дисперсионной среде, будет оставаться неизменным. Таким образом, появляется возможность индикации с помощью заявляемого индикатора индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей.

Технический результат, обеспечиваемый заявляемым индикатором магнитного поля, заключается в расширении его функциональных возможностей за счет индикации не только неоднородных, но и однородных магнитных полей.

На чертеже показан индикатор магнитного поля.

Индикатор магнитного поля содержит емкость 1 с помещенными в нее медными электродами 2, боковые грани которых приклеены к внутренней боковой поверхности емкости 1. Электроды 2 делят емкость 1 на центральную 3 и две боковые части 4 и 5. В днище 6 выполнены пазы (на чертеже не показаны) под установку электродов 2. При этом одна из боковых частей 4 заполнена ферромагнитной суспензией из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой соляной кислоты с концентрацией 30% в объеме 6% от объема дисперсионной среды и 200 мг/мл ферромагнитного порошка, а остальные части 3 и 5 заполнены дисперсионной средой из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавками соляной кислоты с концентрацией 30% в объеме 6% от объема дисперсионной среды. К электродам 2 подключен милливольтметр 7.

Индикатор магнитного поля работает следующим образом. При помещении его в однородное магнитное поле, это поле воздействует только на правый электрод 2, который находится в двух разных растворах — ферромагнитной суспензии с одной его стороны и в дисперсионной среде с другой. Отсутствие сообщаемости между боковыми и центральной частью за счет установки нижних концов электродов на дне емкости, без зазора (в пазах днища 6) обеспечивает постоянное местонахождение ферромагнитной суспензии в правой части сосуда. При измерении однородного магнитного поля, например соленоида, индикатор магнитного поля помещают внутрь соленоида и включают измеряемое поле. При этом ферромагнитная суспензия образует цепочки, под воздействием магнитного поля изменяются ее физические, электрические и магнитные свойства (вязкость, электропроводность, намагниченность). Изменение свойств приводит к изменению электрического потенциала первого электрода, а значит и разности потенциалов всей системы пропорционально величине поля соленоида.

При измерении неоднородного магнитного поля, например поля дефекта, контролируемое изделие должно быть намагничено и просканировано вдоль своей поверхности, при этом при прохождении части индикатора магнитного поля с первым электродом через поле дефекта также появится сигнал, пропорциональный величине этого поля.

При измерении участков магнитных полей с постоянным градиентом (например, полей электромагнитов) магнитное поле будет воздействовать в этом случае также только на один (первый) электрод и при перемещении индикатора магнитного поля через данный участок напряжение на выходе индикатора будет иметь постоянную величину.

Таким образом, данный индикатор обеспечит индикацию всех источников магнитных полей: как неоднородных, так и однородных полей.

1. Индикатор магнитного поля, включающий емкость с ферромагнитной суспензией, содержащей дисперсионную среду из мыльного раствора вязкостью 50 сП с добавкой соляной кислоты концентрацией 30% в объеме 2-10% от объема дисперсионной среды, и 50-400 мг/мл ферромагнитного порошка, и два электрода, установленных перпендикулярно горизонтальной оси емкости в виде медных вертикальных пластин, помещенных в емкость и жестко закрепленных на ее внутренней боковой поверхности, отличающийся тем, что медные вертикальные пластины делят емкость на центральную и две боковые части, не сообщающиеся между собой, при этом одна из боковых частей заполнена ферромагнитной суспензией, а остальные — дисперсионной средой.

2. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве ферромагнитного порошка могут быть использованы порошки восстановленного железа (ПЖВ-60), или магнетита (Fe3O4), или гамма-железа (Fe2O3), или кобальта, или армко-железа и другие порошки, обладающие ферромагнитными свойствами.

www.findpatent.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о