Материал: Экспериментальные методы исследований. Калинин Ю.Е
Рис. 6.28. Принципиальная схема установки для измерения магнитострикции на переменном токе:
1 - генератор звуковой частоты, 2 - усилитель, 3 - стрелочный прибор, 4 - рабочий тензометр, 5, 6, 7 - компенсационные датчики, 8 - градуировочное сопротивление, 9,
10 - реохорды, 11 - переменная емкость
Концы датчиков при помощи экранированной проволоки соединяют с остальными элементами схемы. Для компенсации разности сопротивления плеч моста используют два реохорда, выполненные из константановой проволоки с сопротивлением 1 - 2 Ом.
Чтобы скомпенсировать угол сдвига по фазе, применяют набор конденсаторов переменной емкости. Последовательно с измерительным датчиком включают градуировочное малоомное сопротивление (0,05 Ом), которое дает возможность проводить градуировку стрелочного прибора.
Вследствие магнитострикции изменяется электрическое сопротивление рабочего плеча, и в диагонали моста возникает небольшое напряжение, для усиления которого
367
применяют усилитель со стрелочным прибором на выходе. После того как мост окончательно скомпенсирован, градуируют установку путем включения сопротивления 8. Чтобы избежать случайных отклонений, градуировку нужно проводить в процессе измерения несколько раз. В случае изменения градуировки корректируют входное напряжение моста, добиваясь при этом каждый раз одинакового отклонения прибором 3 при включении сопротивления 8. Для расчета магнитострикции применяют следующую формулу:
|
R0 |
, |
(6.68) |
0 Rk |
где R0 - градуировочное сопротивление, R - сопротивление рабочего датчика, 0 - отклонение, возникающее при включении сопротивления R0, - отклонение при наличии магнитострикции, k - коэффициент тензочувствительности для данного типа датчиков (k 2).
Метод проволочных тензометров обладает достаточно высокой чувствительностью, он позволяет измерять относительную магнитострикцию порядка 10-7.
6.7.2. Емкостный метод измерения
Для измерения магнитострикции можно использовать емкостный метод измерения, основанный на изменении емкости конденсатора, связанного с образцом. При этом применяют различные схемы регистрации. Одна из них, позволяющая проводить измерения магнитострикции при низких температурах, представлена на рис. 6.29.
Средняя из трех пластин измерительного конденсатора Сиз закреплена с исследуемым образцом, расположенным внутри соленоида. Эта пластина может перемещаться относительно двух других неподвижных пластин. Конденсатор образует два плеча емкостного моста, на который со звукового генератора
368
Рис. 6.29. Схема установки для измерения магнитострикции емкостным методом:
1 - генератор, 2 - усилитель, 3 - цифровой милливольтметр, 4 - синхронный детектор, 5 - двухкоординатный самописец, 6 - осциллограф, Сиз - измерительный конденсатор
1 подают ток напряжением 50 В частотой 10 Кгц. Балансировка моста осуществляется при помощи переменных емкостей С1 и С2 и сопротивления R. При возникновении магнитострикционных деформаций появляется напряжение разбаланса, которое проходит усилитель 2, а затем подается на цифровой милливольтметр 3 и синхронный детектор 4. С детектора сигнал идет на один вход двухкоординатного самописца 5, а на другой вход подается напряжение с шунта, включенного в токовую цепь намагничивающего соленоида. Диаграмма на самописце показывает зависимость напряжения, пропорционального величине магнитострикции, от напряженности магнитного поля. Знак магнитострикции определяют с помощью осциллографа 6 по фазе сигнала разбаланса моста относительно задающего напряжения генератора. Для контроля чувствительности моста в одно его плечо включают эталонное сопротивление Сэт.
369
