МАГНИТНЫЙ СТРУКТУРОСКОП

Полезная модель относится к области определения структуры ферромагнитных материалов путем исследования их магнитных характеристик и может быть использована для определения механических свойств и напряженно-деформированного состояния изделий из ферромагнитных материалов.
Известен магнитный структуроскоп, содержащий двухполюсное намагничивающее устройство, выполненное на основе постоянного магнита, и датчик магнитного поля, расположенный между его полюсами, с осью чувствительности, перпендикулярной нейтральной плоскости намагничивающего устройства (патент РФ на полезную модель №162212, 2016).
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, а также низкая достоверность контроля, обусловленные наличием в магнитной цепи устройства ферромагнитного элемента (магнитопровода) с нелинейными магнитными характеристиками.
Наиболее близким к предлагаемому устройству техническим решением является магнитный структуроскоп, содержащий корпус с установленными на нем двухполюсным намагничивающим устройством в виде двух постоянных магнитов без ферромагнитного магнитопровода с антипараллельными направлениями магнитных потоков, перпендикулярными рабочей поверхности структуроскопа, и датчиком магнитного поля, расположенным между его полюсами (патент РФ на полезную модель №166304, 2016 - прототип). Намагничивающее устройство с датчиком магнитного поля выполнены с возможностью поворота относительно корпуса вокруг оси, лежащей в нейтральной плоскости намагничивающего устройства и перпендикулярной рабочей поверхности структуроскопа.
Недостатком известного устройства является низкая достоверность измерений из-за высоких значений напряженности магнитного поля, а также сложность аппаратуры из-за необходимости дополнительных преобразований полезного сигнала.
Техническим результатом предлагаемого устройства является упрощение аппаратуры и повышение достоверности измерений.
Указанный технический результат достигается тем, что магнитный структуроскоп, содержащий корпус с установленными на нем двухполюсным намагничивающим устройством на постоянных магнитах и датчиком магнитного поля, расположенным между его полюсами, согласно предложению, дополнительно снабжен источником постоянного магнитного поля в виде постоянного магнита, расположенным вблизи датчика магнитного поля, с направлением магнитного потока в месте расположения датчика, совпадающим с направлением потока от намагничивающего устройства.
Введение в устройство источника постоянного магнитного поля, расположенного вблизи датчика магнитного поля, с направлением магнитного потока в месте расположения датчика, совпадающим с направлением потока от намагничивающего устройства, позволяет повысить точность измерений и достоверность контроля за счет снижения предельных значений напряженности магнитного поля и оптимизации режима измерений датчика. Выполнение источника магнитного поля в виде постоянного магнита обеспечивает упрощение источника и снижение энергозатрат по сравнению с источником магнитного поля в виде электрической катушки, соединенной с источником постоянного тока.
Полезная модель поясняется фигурой, на которой показана схема структуроскопа.
Магнитный структуроскоп (фигура) содержит корпус из немагнитного материала (на фигуре не показан), на котором установлены двухполюсное намагничивающее устройство в виде двух постоянных магнитов 1, датчик 2 магнитного поля и источник постоянного магнитного поля в виде постоянного магнита 3 (направления намагниченностей магнитов 1 и 3 показаны стрелками). Датчик 2 магнитного поля расположен между полюсами магнитов 1 со стороны рабочей поверхности структуроскопа (поверхности, взаимодействующей с поверхностью контролируемого ферромагнитного изделия 4). Центр датчика расположен в нейтральной плоскости (плоскости симметрии на фигуре) намагничивающего устройства с осью чувствительности, перпендикулярной указанной плоскости (параллельно оси X на фигуре). Магнит 3 расположен вблизи датчика 2 со стороны постоянных магнитов 1 и ориентирован так, что направление его магнитного потока в месте расположения датчика совпадает с направлением потока от постоянных магнитов, как показано на фигуре.
Магнитный структуроскоп работает следующим образом. При установке структуроскопа на контролируемое изделие 4 (фигура) происходит его намагничивание под действием постоянных магнитов 1 двухполюсного намагничивающего устройства.
е
и
м
При этом напряженность Н суммарного магнитного поля в месте расположения датчика 2 образуется за счет следующих векторов: Н - напряженность внешнего магнитного поля (поля постоянных магнитов 1); Н - напряженность магнитного поля, создаваемая намагниченным изделием и пропорциональная его намагниченности М; Н - напряженность магнитного поля, создаваемая постоянным магнитом 3. При этом
и
е
м
показания прибора определяются выражением: Н=Н-Н-Н. По величине Н определяют структуру ферромагнитного материала контролируемого изделия и связанные (коррелирующие) с ней механические свойства или напряженно-деформированное состояние объектов.
Как видно из фигуры, за счет воздействия магнита 3 на датчик 2 суммарная напряженность поля H может быть снижена до малых значений и, при необходимости, до отрицательных величин. Такое смещение показаний прибора обеспечивает удобство измерения и обработки сигнала, возможность выбора датчиков магнитного поля с требуемыми характеристиками, что повышает достоверность контроля изделий.
Намагничивающее устройство с датчиком магнитного поля могут быть выполнены с возможностью поворота относительно неподвижного корпуса вокруг оси, лежащей в нейтральной плоскости намагничивающего устройства и перпендикулярной рабочей поверхности структуроскопа (оси У на фигуре). Такая конструкция позволяет проводить процедуру измерения напряженности Н магнитного поля по различным направлениям при неподвижном корпусе, установленном на контролируемое изделие. Это упрощает процесс определения магнитной анизотропии и проведения магнитной тренировки материала изделия в месте расположения структуроскопа.