Способ измерения магнитного поля на поверхности исследуемого объекта

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(72) Авторы Новиков Владимир Алексеевич Кушнер Андрей Валерьевич Шилов Андрей Владимирович(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет(57) Способ измерения магнитного поля на поверхности исследуемого объекта, в котором полоску магнитной ленты намагничивают в поперечном направлении полем заданной напряженности Н 1, воздействуют на нее внешним магнитным полем напряженности Н 2,направленным противоположно остаточной намагниченности полоски, далее строят градуировочную зависимость амплитуды сигнала, полученного при набегании на край полоски в поперечном направлении индукционной магнитной головки или другого магнитного преобразователя, от напряженности поля Н 2, затем намагничивают такую же полоску в поперечном направлении полем напряженности Н 1, располагают ее на поверхности объекта, намагничивают вместе с ним внешним полем, направленным противоположно остаточной намагниченности полоски, снимают полоску с объекта, получают сигнал аналогично предыдущему случаю и определяют величину искомого магнитного поля в соответствии с указанной градуировочной зависимостью. 12508 1 2009.10.30 Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано при измерении слабых магнитных полей непосредственно у поверхности объекта. Известен способ измерения магнитных полей, заключающийся в том, что магнитный преобразователь измерительного прибора устанавливают в исследуемом месте, создают намагничивающее поле, а о напряженности поля судят по электрическому сопротивлению чувствительного элемента в магниторезистивных преобразователях 1. Недостатком этого способа является низкая достоверность измерений. Указанный недостаток обусловлен тем, что точка измерения располагается на сравнительно большом расстоянии от исследуемой поверхности. Кроме того, такие преобразователи трудно выставить соответствующим образом на криволинейной поверхности, чтобы измерить нужную составляющую напряженности поля. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ измерения магнитных полей, заключающийся в том, что узкую полоску магнитоносителя градуируют в поперечном направлении в однородном постоянном магнитном поле, затем располагают ее на поверхности исследуемого объекта, намагничивают вместе с объектом, снимают с объекта, считывают запись в поперечном направлении,определяют амплитуду сигнала при набегании на край полоски индукционной магнитной головки или другого магнитного преобразователя, а о напряженности поля судят по градуировочной зависимости амплитуды сигнала от напряженности поля, построенной для полоски магнитоносителя 2. Недостатком указанного способа является низкая чувствительность при измерении слабых магнитных полей. Указанный недостаток обусловлен тем, что магнитоноситель в этом случае намагничивается на участке начального (обратимого) намагничивания его характеристики, а следовательно, не приобретает остаточную намагниченность, по наличию которой можно судить об измеряемом поле. Задачей настоящего изобретения является повышение достоверности измерения слабых магнитных полей в непосредственной близости от поверхности объекта. Магнитная лента имеет эластичную основу и магнитоактивный рабочий слой толщиной 5-25 мкм. По этой причине уложенная на исследуемую поверхность узкая полоска магнитоносителя позволяет копировать криволинейную поверхность и приблизиться непосредственно к поверхности объекта. Чтобы измерить напряженность магнитного поля, узкую полоску магнитоносителя градуируют в однородном постоянном магнитном поле бесконечно длинного соленоида,получая график зависимости амплитуды сигнала, возникающего при набегании индукционной магнитной головки магнитографического дефектоскопа на край полоски, от напряженности поля, обусловленного ее остаточной намагниченностью. Однако слабые поля намагничивают магнитоноситель на участке начального (или обратимого) намагничивания. При этом остаточная намагниченность магнитоносителя не образуется вследствие упругого смещения границ доменов. Следовательно, описанный способ не позволяет измерять поля напряженностью до (0,30,4)Нс с помощью узкой полоски размагниченного магнитоносителя. Решение поставленной задачи позволит повысить достоверность измерения слабых магнитных полей в непосредственной близости от объекта. Сущность изобретения заключается в том, что в способе измерения магнитных полей,заключающемся в том, что полоску магнитной ленты намагничивают в поперечном направлении полем заданной напряженности 1, воздействуют на нее внешним магнитным полем напряженности 2, направленным противоположно остаточной намагниченности полоски, далее строят градуировочную зависимость амплитуды сигнала, полученного при набегании на край полоски в поперечном направлении индукционной магнитной головки или другого магнитного преобразователя, от напряженности поля 2, затем намагничивают такую же полоску в поперечном направлении полем напряженности 1, располагают ее на поверхности объекта, намагничивают вместе с ним внешним полем, направленным противоположно остаточной намагниченности полоски, снимают полоску с объекта, по 2 12508 1 2009.10.30 лучают сигнал аналогично предыдущему случаю и определяют величину искомого магнитного поля в соответствии с указанной градуировочной зависимостью. Повышение достоверности измерения слабых магнитных полей объясняется тем, что запись полей происходит на предварительно подготовленном (намагниченном) магнитоносителе на ветви частного или предельного цикла гистерезиса, где росту напряженности измеряемого поля соответствует монотонное изменение остаточной намагниченности магнитоносителя. При этом в магнитоактивном слое магнитоносителя наблюдается необратимое смещение границ доменов. Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 схематично поясняется физика процесса измерения магнитных полей известным способом, принятым за прототип. На фиг. 2 изображена градуировочная характеристика для размагниченного узкого локального магнитоносителя. На фиг. 3 поясняется физика процесса измерения магнитных полей предлагаемым способом. На фиг. 4 изображена градуировочная характеристика при предлагаемом способе. При реализации способа измерения, принятого за прототип, узкую полоску магнитоносителя градуируют в однородном постоянном поле бесконечно длинного соленоида,намагничивая ее в поперечном направлении. При этом полоска магнитоносителя приобретает остаточную намагниченность 1 (фиг. 1). При считывании записи с полоски магнитоносителя в поперечном направлении на экране магнитографического дефектоскопа наблюдают сигнал, обусловленный полем остаточной намагниченности полоски магнитоносителя. Получают точку градуировочной кривой (фиг. 2). Если напряженность поля, в которое помещена полоска ленты, меньше (0,30,4)Н ленты, то магнитоноситель намагничивается на участке начального (или обратимого) намагничивания (при изменении напряженности поля происходит смещение границ доменов магнитной ленты в пределах упругости). Магнитоноситель не приобретает остаточную намагниченность, т.е. становится нечувствительным к действующим полям. Для повышения чувствительности узкую полоску магнитоносителя перед градуировкой намагничивают в поперечном направлении полем известной напряженности 1 (фиг. 3). Магнитоноситель приобретает остаточную намагниченность М 1. При градуировке создают внешнее поле Н 2, направленное противоположно остаточной намагниченности магнитоносителя. Магнитоноситель приобретает остаточную намагниченность М 2, которая меньше М 1. Причем чем больше Н 2, тем меньше М 2. При считывании записи с узкой полоски магнитоносителя в поперечном направлении индукционной головкой на экране осциллографа наблюдают сигнал с амплитудой А. Получают точку градуировочной характеристики предварительно намагниченной полоски ленты (фиг. 4). При измерении узкую полоску магнитоносителя той же ширины намагничивают в поперечном направлении полем известной напряженности 1, располагают ее на поверхности исследуемого объекта, намагничивают вместе с объектом внешним полем противоположно полю остаточной намагниченности магнитоносителя, считывают запись при набегании на край магнитоносителя индукционной головки преобразователя (получая на экране сигнал с амплитудой А 2), а затем по градуировочной зависимости (фиг. 4),предварительно построенной для полоски магнитоносителя, намагниченной полем 1200 А/см, зная амплитуду сигнала А 2, определяют напряженность поля. Пример 1 Для измерения полей использовали полоску магнитоносителя шириной 1,5 мм, изготовленную из ленты И 4701-35 с коэрцитивной силой 80 А/см. Предварительно полоску магнитоносителя градуировали в поле бесконечно длинного соленоида (длина 800 мм,средний диаметр обмотки 80 мм). С этой целью полоску закрепляли на цилиндрической немагнитной вставке. На этой же вставке помещали два витка измерительной обмотки в виде медного изолированного провода диаметром 0,2 мм, концы которого перевивали и подключали к микровольтампервеберметру типа Ф 18. Через катушку соленоида пропусФ определяли напряженность поля в соленоиде кали ток 14 А. По формуле 2 03(Н 200 А/см), где Ф - магнитный поток, фиксируемый прибором при включении или выключении тока, 22 - число витков измерительной обмотки. Запись с полоски считывали индукционной головкой магнитографического дефектоскопа. На экране осциллографа наблюдали сигнал с амплитудой А 60 мВ. Пример 2 Аналогичные измерения выполняли при токе около 0,4 А. Напряженность поля в соленоиде, определенная по приведенной выше формуле, составила 20 А/см. Амплитуда сигнала, обусловленного полем остаточной намагниченности соленоида, - 0 мВ. Была построена градуировочная характеристика для полоски магнитоносителя (фиг. 2). Пример 3 Полоску магнитоносителя предварительно намагничивали в поперечном направлении полем 1200 А/см, затем на магнитоноситель воздействовали полем Н 220 А/см противоположного направления. Амплитуда сигнала, обусловленного полем остаточной намагниченности полоски магнитоносителя, составила 33 мВ. Была построена градуировочная характеристика для предварительно намагниченной полоски магнитоносителя полем напряженностью Н 200 А/см (фиг. 4). Источники информации 1. Кифер И.И. Испытания материалов. - М Энергия, 1969. - 360 с. С. 118-119. 2. Козлов В.С. Техника магнитографической дефектоскопии. - Минск Вышэйшая школа, 1976. - 250 с. С. 63-67. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4