МАГНИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МАГНИТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Магнитные измерения представляют собой обширную об­ласть измерительной техники. Испытания свойств маг­нитных материалов являются только частью этой области. Мето­дику испытаний и аппаратуру для них в зависимости от назна­чения можно разделить на три вида:

Для приемно-сдаточных испытаний в соответствии с нор­мативными документами на магнитные материалы;

Для текущего производственного контроля на отдельных стадиях производства магнитных материалов;

Для научно-исследовательских работ.

В настоящей книге кратко рассмотрены только первые два вида испытаний.

Как следует из предыдущих глав, величинами, которые надо измерять при испытаниях магнитных материалов, в большинстве случаев являются напряженность магнитного поля, магнитная индукция и потери на перемагничивание. Диапазон изменения этих величин, а также условия измерения (температура, частота и др.) для различных групп материалов весьма многообразны. Поэтому для решения указанных задач используются различ­ные методы и аппаратура.

Основными методами определения В и Н являются балли­стический, магнитометрический, электродинамический, индукци­онный, основанный на эффекте Холла, метод с использованием явления ядерного резонанса, мостовой, осциллографический[71]; а основными методами для измерения потерь — ваттметровый и калориметрический.

Приведем характеристику каждого из указанных методов.

Баллистический метод. Этот метод позволяет непосредствен­но измерять изменение потокосцепления АЧ[72]". О величине АЧ' судят по количеству электричества, протекающего в замкнутом контуре, состоящем в простейшем случае из измерительной ка­тушки и прибора для измерения количества электричества. В качестве последнего применяют баллистический гальвано­метр.

При этом

AW = СфЯ, (81)

Где Сф — постоянная баллистического гальванометра по маг­нитному потоку; а — первый максимальный отброс указателя, возникший в результате изменения потока. Для измерения магнитной индукции измерительная катушка должна охватывать образец, прилегая возможно ближе к его поверхности и располагаясь таким образом, чтобы витки были перпендикулярны к направлению магнитного потока. Изменение магнитной индукции

С „а.

Д В = —, (82)

(Sw)B

Где (5ш)в — произведение средней площади измерительной ка­тушки на число ее витков (постоянная катушки). В некоторых случаях, например при испытаниях образцов из пермаллоев в защитных каркасах (см. § 30), между образцом н измерительной обмоткой существует воздушный зазор, на по­ток в котором необходимо вводить поправку. В этом случае

= О, (83)

(Sw)B \ \ I

Где Si — площадь сечения образца;

Я— напряженность магнитного поля. Изменение напряженности поля ЛЯ подсчитывается по фор­муле

АЯ = Сфа , (84)

Но (Sw)H

Где (Sw)H — постоянная измерительной катушки для измере­ния напряженности поля. При измерении напряженности поля в образце пользуются гем обстоятельством, что касательная составляющая напряжен­ности магнитного поля на границе сред с разными значениями магнитной проницаемости (образец—воздух) непрерывна. Сле­довательно, измерив Н на поверхности образца, можно считать (с допустимым для большинства практических случаев прибли­жением), что это же поле имеет место в образце.

Обмотку (Sw)H выполняют в виде плоской катушки, распо­лагая ее перпендикулярно к направлению напряженности маг­нитного поля на одной из сторон образца и возможно ближе к нему.

Баллистический гальванометр представляет собой лабора­торный прибор, требующий стационарной установки (в послед­нее время появились переносные баллистические гальвано­метры) .

Постоянная по магнитному потоку СФ баллистического галь­ванометра сложным образом зависит от сопротивления внешней цепи. Поэтому каждый раз перед началом измерений необходи­мо градуировать гальванометр (определять Сф), что значитель­но усложняет процесс измерений. Необходимо также отметить, что показание баллистического гальванометра тем точнее, чем меньше продолжительность импульса по сравнению с пе­риодом собственных колебаний подвижной части гальвано­метра.

Баллистический метод является классическим методом опре­деления магнитных характеристик в постоянных магнитных по­лях. Предельную погрешность метода можно оценить приблизи­тельно 0,1—0,2%, а порог чувствительности величиной потока Ю-8 вб (1 мкс) [JI. 41]. Основным недостатком метода являют­ся большая трудоемкость, невозможность проведения непрерыв­ных измерений, трудность автоматизации.

В ряде случаев вместо баллистического гальванометра мо­жет быть использован веберметр (магнитоэлектрический или фотокомпенсационный).

Веберметр является переносным прибором и имеет градуи­рованную в единицах магнитного потока шкалу. Его постоян­ная существенно зависит от внешнего сопротивления только начиная от некоторого максимально допустимого значения, которое указывается на шкале прибора и обычно составляет де­сятки ом.

Для измерения магнитных величин к зажимам веберметра подключают измерительную катушку, изменение потокосцепле - ния которой непосредственно и отсчитывается по шкале прибо­ра. Простота эксплуатации обеспечивает применение вебермет­ра в цеховых условиях и при массовых испытаниях.

Точность веберметра зависит от продолжительности импуль­са. При медленных (секунды и минуты) изменениях магнитного потока веберметр значительно точнее баллистического гальва­нометра, при быстрых изменениях (доли секунды) — точнее баллистический гальванометр.

По чувствительности к магнитному потоку фотокомпенсаци­онные веберметры и баллистические гальванометры могут быть соизмеримы друг с другом, чувствительность магнитоэлектриче­ских веберметров значительно ниже. Для иллюстрации этого положения приведем некоторые данные соответствующих при­боров.

Фотокомпенсационный микровеберметр (микровольтампер- веберметр) типа Ф18 имеет предел 15 мквб, постоянную СФ = = 20 - 10"8 вб/дел и обеспечивает точность измерения 4% при внешнем сопротивлении не свыше 100 ом. Известны фотоком­пенсационные веберметры с Сф — 2 • Ю-8 вб/дел.

Баллистический гальванометр типа М17/12 имеет Сф =80Х ХЮ"8—30 • Ю-8 вб/дел. Магнитоэлектрический веберметр типа Ml 19 имеет C$= Ю-4 вб/дел и погрешности 1,5% (при измери­тельной катушке до 8 ом), 2,5% (до 20 ом) и 4% (до 30 ом).

При сравнении различных приборов по чувствительности к магнитному потоку необходимо учитывать не только значения постоянной, но также допустимое значение сопротивления внеш­ней цепи (измерительной катушки), на которое может быть включен прибор. Чем больше это сопротивление, тем большие величины Sw могут иметь измерительные катушки и, следова­тельно, тем меньшие значения В и Я для данной Сф можно из­мерить. В этом отношении баллистические гальванометры име­ют значительные преимущества по сравнению с веберметрами.

Отметим также, что самыми дорогими, сложными и дефи­цитными из рассмотренных приборов являются фотокомпенса­ционные веберметры, а самыми простыми и дешевыми — магни­тоэлектрические веберметры.

Магнитометрический метод. Этот метод основан на взаимо­действии подвижной магнитной стрелки магнитометра и намаг­ниченного образца*. По углу отклонения магнитной системы от начального положения определяется магнитный момент М об­разца. Далее можно подсчитать /, В и Я.

Метод отличается высокими точностью и чувствительностью. Предельная погрешность метода имеет порядок десятых долей процента [J1. 41], а порог чувствительности примерно Ю-3— 10-4 а/м. Высокая чувствительность и точность метода обеспе­чили ему широкое применение при измерениях слабых полей (например, поля Земли) и для решения некоторых метрологиче­ских задач. В области испытаний магнитных материалов вслед­ствие большой сложности метод находит применение только в качестве коэрцитиметров—приборов для измерения коэрцитив­ной силы.

Электродинамический метод. В этом методе напряженность магнитного поля определяется по углу поворота катушки с из­вестным электрическим током, помещенной в измеряемое поле.

На этом принципе выполнен, например, прибор типа ИМИ-1, позволяющий измерять поля в пределах от 8-Ю4 до 130 X X Ю4 а/м с погрешностью не более 3,5%.

Достоинство метода состоит в том, что шкала указателя мо­жет быть отградуирована непосредственно в единицах измеря­емой величины (напряженности поля или индукции). Основным недостатком электродинамического метода являются малые точность и чувствительность.

Индукционный метод. Метод основан на измерении перемен­ной э. д. е., индуктируемой в катушке при изменении сцепляю­щегося с ней магнитного потока.

Он может быть использован для измерения как постоянных, так и переменных магнитных полей.

При измерении неизменного во времени потока измеритель­ная катушка вращается в магнитном поле с постоянной скоро­стью. Устройство, основанное на этом принципе, обычно назы­вают измерительным генератором. В области испытания маг­нитных материалов они находят применение, в основном, как коэрцитиметры (см. § 32).

Основными недостатками измерительных генераторов явля­ются сложность механического устройства, а также сравнитель­но невысокая точность измерений (1—2%). Применение ком­пенсационной схемы позволяет повысить точность до 0,1—0,2%, однако это приводит к значительному усложнению подобных устройств [Л. 9].

При измерении переменных во времени полей измерительная катушка является неподвижной. Среднее значение э. д. с. ЕСр, индуктированной в ней вследствие изменения потока, определя­ется по формуле

£ср = W(S^)//tfmax (85)

Или

Еср = 4 f(Sw)BBmi„ (86)

Где #тах и Вшах—максимальные значения соответственно на­пряженности магнитного поля и магнитной индукции;

(Sw)H и (S®)B—постоянные измерительных катушек.

В качестве вольтметров, измеряющих средние значения э. д. е., применяют, в основном, магнитоэлектрические вольтмет­ры в сочетании с фазочувствительными выпрямителями: меха­ническими (вибрационными), полупроводниковыми или лампо­выми. Устройства для получения магнитных характеристик с механическими выпрямителями называют обычно феррометра - ми. Они находят широкое применение для испытания магнит­ных материалов на промышленной частоте (см. § 30).

Устройства с ламповыми или полупроводниковыми выпрями­телями имеют более широкий частотный диапазон, определя­емый, главным образом свойствами вольтметров средних зна­чений.

Погрешности измерений В и Я индукционным методом в пе­ременных полях составляют 2—5%.

Метод, основанный на эффекте Холла. Метод позволяет не­посредственно измерять напряженность как постоянного, так и переменного магнитных полей.

Гальваномагнитный эффект Холла состоит в следующем. Ес­ли полупроводник[73], по которому протекает ток /, поместить в магнитное поле напряженностью Я, направленное перпендику­лярно плоскости полупроводника, то в поперечном к току нап­равлении возникнет разность потенциалов

Где R — постоянная Холла, характеризующая свойства по­лупроводникового материала; d—толщина датчика (пластинки из полупроводника);

Ф(l/b) —коэффициент, зависящий от отношения длины дат­чика I к его ширине Ь.

Из формулы (87) следует, что, если через датчик Холла про­пустить ток / = const, то по измеренной величине Е можно су­дить о величине напряженности поля

Н = KE. (88)

Где k — постоянная величина для данного устройства.

Такой прибор может быть использован для измерения как постоянных, так и переменных магнитных полей (время образо­вания зарядов имеет порядок Ю-12 сек). Он имеет практически равномерную шкалу, не содержит контактов или других слож­ных механических узлов, позволяет осуществлять дистанцион­ные непрерывные измерения и автоматизировать их.

В настоящее время имеется довольно много полупроводни­ковых материалов, из которых изготовляются датчики э. д. с. Холла. Датчики могут быть двух типов: кристаллические или пленочные. Кристаллические датчики изготовляются из герма­ния, сурьмянистого индия и некоторых других материалов, а пленочные — из селенида ртути и сурьмянистого индия.

Некоторые данные датчиков Холла, выпускаемых в настоя­щее время промышленностью, приведены в табл. 33. Из анали­за данных таблицы видно, что чувствительность пленочных дат­чиков меньше, чем кристаллических, но зато они могут быть из­готовлены очень малой толщины (что особенно важно, напри­мер, при измерении полей в узких зазорах) и имеют лучшую

Таблица 33

Некоторые данные датчиков Холла, на которые разработана технология промышленного изготовления

Температурную стабильность. Кроме того, пленочные датчики механически прочны и их изготовляют из дешевых мате­риалов.

В настоящее время интенсивно ведутся работы по исследо­ванию возможностей применения датчиков Холла для различ­ных случаев магнитных измерений (см., например, [J1. 40]).

В СССР на основе эффекта Холла выпускается, например, прибор типа ИМИ-3, который характеризуется следующими данными. Диапазон измеряемых индукций 100—16 000 гс; ос­новная погрешность 1,5-—2%; датчик выполнен из германия и имеет размеры 2,7 X 2,7 мм\ прибор имеет два сменных зонда, габариты рабочей части которых 433 X 320 X 290 мм и 0 10Х X 500 мм; питание осуществляется от сети переменного тока.

Метод ядерного магнитного резонанса (я. м. р.). Метод ос­новывается на использовании внутриатомных явлений.

Ядро атома, обладающее собственным магнитным моментом М и механическим моментом /, согласно квантовой механики, может принимать в магнитном поле Я лишь определенные ори­ентации, число которых равно (2/+ 1). В ядре атома водорода

(протоне) / = - у и число ориентации равно двум. Одна из них

Соответствует параллельному, а вторая — антипараллельному расположению поля и магнитного момента.

Каждая ориентация обладает вполне определенной энергией. С одной стороны, разность энергий ДЕ, соответствующая двум состояниям ядра атома водорода, равна 2МРН (Мр — магнит­ный момент протона). С другой стороны, энергия, необходимая для переориентации момента ядра из параллельной в антипа­раллельную, равна энергии поглощенного кванта hv, т. е.

А Е = 2 МрН = Ь, (89)

Где h — постоянная Планка; v — частота.

Отсюда

Ш = 2*v = ~ МрН = 1рН, (90)

4тс.,

Где ір — ■— Мр — гиромагнитное отношение протона;

Со — резонансная круговая частота.

Гиромагнитные отношения для ядер различных элементов определяются опытным путем и известны в настоящее время с большой точностью. Так, для ядра водорода ур = 26 751,3 э-1 X X сект1 или ур = 336,166 а~1 • сек-1 • м, а для ядра лития у =« = 10 396,1 э-1 • сек-1 или у = 130,641 сгх • сек~1 • м.

Из формулы (90) следует, что между резонансной круговой частотой со и полем Я, которое действует на ядро, существует линейная зависимость.

Для измерения Я по методу я. м. р. ядросодержащий обра­зец в виде ампулы, заполненной соответствующим веществом (при использовании протонного резонанса дистиллированной водой), помещается в измеряемое поле Я.

Образец охватывается обмоткой, питаемой от высокочастот­ного генератора, частота f которого известна и может плавно из­меняться.

При значении /, соответствующей уравнению (90), происхо­дит поглощение энергии, необходимое для перехода с одного энергетического уровня на другой. Этот момент может быть за­фиксирован с помощью обычных радиотехнических средств (на­пример, электронным осциллографом). Измеряемую величи­ну Я при этом можно определить из уравнения (90).

Точность измерений определяется точностью фиксирования момента резонанса и измерения резонансной частоты. Для полей 102—104 э значение частоты лежит в диапазоне 106—108 гц. Такие частоты обычными приборами (волномерами) могут быть измерены с погрешностью до 0,01%, а специальными метода­ми—до 0,0001%.

Для фиксирования момента резонанса могут применяться различные схемы и приборы. Весьма часто для этой цели при­меняют способ модуляции высокочастотного поля слабым пере­менным полем низкой частоты (50 гц). Для этого на образец, кроме катушки высокочастотного контура, накладывается еще модулирующая катушка. Образец и обе катушки заключаются в тонкостенный медный стакан и вместе с высокочастотным ка­белем представляют собой зонд к прибору.

В результате модуляции на выходе детектора появляется сигнал низкой частоты, который после усиления подается на вер­тикальные пластины осциллографа. При синусоидальной гори­зонтальной развертке, синхронной с модулирующим напряжени­ем, на экране осциллографа можно наблюдать резонансную линию. Нужный сдвиг по фазе между напряжением на горизон­тальных пластинах и напряжением модулирующего поля уста­навливается фазовращателем.

Так как за период модуляции резонансные условия выполня­ются дважды, то на экране осциллографа одновременно наблю­дается два импульса, в общем случае смещенные один относи­тельно другого, что объясняется, в основном, неоднородностью магнитного поля в пределах объема образца.

Точной настройке в резонанс соответствует симметричное расположение сигналов относительно центра развертки.

Методу я. м. р. присуща высокая точность измерения, в де­сятки раз превышающая точность почти всех других методов магнитных измерений. Измерители напряженности магнитного поля, основанные на явлении я. м. р., обладают погрешностью от 0,02 до 0,005%.

Следует также отметить, что метод основан на использова­нии универсальной постоянной (гиромагнитного отношения), поэтому результат измерения практически не зависит от внеш­них причин. Это придает методу исключительную метрологиче­скую ценность.

Диапазон измеряемых полей измерителей напряженности магнитного поля, выполненных на эффекте я. м. р., составляет 4 • 103—2 • 106 а/м (50—25 000 э).

Отечественной промышленностью выпускаются приборы ти­па ИМИ-2 с пределами измерений 2 • 104—2 • 106 а/м (250— 25 000 э) с погрешностью, не превышающей 0,01%, при усло­вии, что в объеме образца неоднородность не выше 0,02%.

Метод я. м. р. может быть использован так же, как метод «свободной ядерной индукции» для измерения очень слабых по­лей. Однако такие устройства ввиду своей сложности имеют по­ка ограниченное применение [JL 9].

Мостовой метод. Метод применяется для определения маг­нитных характеристик магнитномягких материалов на перемен­ном токе в широком диапазоне частот: от 50 гц до 200 Мгц в сла­бых полях [74].

Метод основан на том, что по измеренным с помощью моста переменного тока индуктивности Lx и сопротивлению потерь гд обмотки с исследуемым магнитным образцом, можно опреде­лить свойства материала по формулам (в системе СИ):

TOC \o "1-3" \h \z ^ = О')

TgS = j^=Јn (92)

Ги = гх-г, (93)

где ці и ц2— соответственно упругая и вязкая проницае­

Мости потерь (см.§ 4); Lx (гн) и гх (ом) — измеренные на мосте индуктивность и ак­тивное сопротивление катушки с магнит­ным сердечником; tg б — тангенс угла потерь; с? Ср — средний диаметр образца, м\ $> — площадь его поперечного сечения, ж2; w — число витков обмотки; г—активное сопротивление обмотки, ом; гп — сопротивление потерь, ом; со — круговая частота. Сила тока в намагничивающей обмотке для подсчета напря­женности поля может быть определена, например, следующим образом. Измеряют ток в неразветвленной части моста (термо­электрическим или другим амперметром, показания которого не зависят от частоты) и по известным значениям сопротивлений плеч уравновешенного моста подсчитывают ток в цепи катушки с образцом. В

Плечо, содержащее L>x и гХу амперметр непосред­ственно не включают, так как собственное сопротивление при­бора не является постоянным и точно неизвестно. Максимальные

Значения магнитной индукции ^тах и напря­женности магнитного поля Нтах могут быть подсчитаны по фор­мулам:

"m ах = ^ 1«/*] (94)

Ср

И

= Цйг - 1тл]г (95)

Где / — действующее значение тока в цепи обмотки с магнитным сердечником.

Примером мостовой установки, предназначенной для изме­рения магнитных свойств материалов, может служить установка типа У520. Она представляет собой мост переменного тока, пред­назначенный для магнитных измерений при частотах 500, 1000, 2400 и 4800 гц. Установка позволяет производить измерения э двух режимах (синусоидальной магнитной индукции или сину - соидальной напряженности поля). Диапазон измерений по ин­дуктивности 0,001 — 1,0 ги (при частотах 500 и 1000 гц) и по со­противлению (в пределах, соответствующих тангенсу угла по­терь в образце) от 0,04 до 0,6. В режиме синусоидальной напря­женности поля измерения могут производиться в ПОЛЯХ от 0,8 до 80 a/м (от 0,01 до 1 э). Максимальные значения магнитной ин­дукции в образце (при измерениях в режиме синусоидальной ин­дукции) соответствуют 60—80% индукции насыщения.

Погрешности измерения Lx и гх мостовыми методами зави­сят от схемы, частотного диапазона, номинального значения из­меряемого сопротивления и составляют в среднем 1—3% для измерения индуктивности и 5% и выше для измерения сопро­тивления потерь.

Особенно широко мостовые методы применяют при опреде­лении магнитных характеристик на высоких частотах, для таких материалов, как ферриты, магнитодиэлектрики и пермаллои микронного проката.

Осциллографический метод. Этот метод можно рассматри­вать как разновидность индукционного. Идея осциллографиче - ского метода состоит в следующем. На магнитный образец на­кладывают намагничивающую обмотку wn и обмотку для изме­рения индукции wB. На горизонтальные йластины электронного осциллографа (с электростатическим управлением) подают на­пряжение, пропорциональное намагничивающему току, напри­мер с сопротивления, включенного в цепь последовательно. При этом мгновенное значение напряжения на горизонтальных пла­стинах пропорционально мгновенному значению намагничиваю­щего поля.

На вертикальные пластины подают напряжение с емкости С, включенной последовательно с обмоткой wB и активным сопро­тивлением г.

В этом случае напряжение на вертикальных пластинах будет

U = — — Udt= - L В, (96)

С J С J г dt С г

Т. е. его мгновенное значение пропорционально мгновенному значению индукции в образце.

В результате сложения отклонений по горизонтали и верти­кали электронный луч будет описывать кривую, изображающую в некоторых масштабах (они могут быть подсчитаны) динами­ческую петлю гистерезиса.

Осциллографический метод обладает исключительной на­глядностью и может быть использован в широком частотном диапазоне. Однако большим недостатком метода является его малая точность. Погрешности измерений В и Я этим методом оцениваются величиной порядка 7—10%. Точность может быть повышена путем применения специальных электронных схем с повышенной стабильностью и малыми частотными искаже­ниями.

Перейдем к характеристике основных методов определения потерь.

Ваттметровый метод основан на измерении ваттметром пол­ной мощности, затрачиваемой в цепи катушки с магнитным об­разцом. Потери в образце подсчитываются как разность между показаниями ваттметра и потерями в измерительных приборах и намагничивающей обмотке.

В качестве намагничивающего устройства в этом методе наи­более широкое применение получил прибор Эпштейна, пред­ставляющий собой квадратную раму из четырех пустотелых катушек с обмотками. Внутрь катушек помещают пакеты, на­бранные из полос испытуемого материала. Листы пакетов замы­каются между собой «в стык» юти «в стык-нахлестку», образуя замкнутую магнитную цепь.

Ваттметровый метод в СССР и в других странах стандарти­зован для испытания электротехнических сталей (см. § 30).

Потери измеряют при определенных частоте и индукции. Ча­стоту измеряют частотомером, о значении индукции судят кос­венно, по показаниям вольтметра, измеряющего напряжение U питания обмотки аппарата Эпштейна. Если обмотка имеет малое сопротивление, то можно считать, что

U^E = AKtfwSBm„, (97)

Где Е — электродвижущая сила, уравновешивающая приложен­ное напряжение;

/Сф — коэффициент формы кривой; / — частота;

W — число витков обмотки;

S — сечение образца, м2; Вшах — максимальная индукция, тл.

Задаваясь величиной индукции, можно по формуле (97) подсчитать то напряжение, которое необходимо подвести к об­мотке, чтобы обеспечить выбранные условия испытания.

Ваттметровый метод позволяет измерять потери только на низких частотах, не выше нижней части звукового диапазона (до нескольких тысяч герц), что объясняется, в основном, труд­ностью создания точных высокочастотных ваттметров.

Калориметрический метод измерения потерь основан на из­мерении тепла, выделяемого перемагничиваемым образцом. Основное достоинство метода, по сравнению с ваттметровый, состоит в возможности измерений в сложных режимах намагни­чивания и в широком частотном диапазоне (до нескольких мега­герц).

Тепло, выделяемое образцом, может быть измерено непо­средственно или дифференциальным методом.

Непосредственный метод основан на измерении температу­ры жидкости, заполняющей калориметр с образцом. Для этой цели применяют термометры с пределами измерения порядка 18—20° С с ценой деления в 0,01° С.

Пределы измеряемых таким методом мощностей составляют от нескольких единиц до нескольких десятков ватт! Относитель­ная погрешность измерения потерь в образце равна приблизи­тельно 1%.

Дифференциальный метод обладает большей чувствительно­стью, чем непосредственный. Идея дифференциального калори­метрического метода заключается в следующем. Установка состоит из двух идентичных калориметров, в один из которых помещают испытуемый магнитный образец, а в другой—замени­тель образца из диэлектрика с малыми потерями. На образце имеется намагничивающая обмотка, а на заменителе образца — обмотка, по которой пропускают плавно регулируемый постоян­ный ток известной величины. В каждый из сосудов помещают батарею термопар, которые включают навстречу друг другу. Наличие или отсутствие тока в этой цепи контролируется галь­ванометром. В случае отсутствия тока потери в образце можно вычислить по формуле

Р = Рг, (98)

Где Р — мощность постоянного электрического тока, выделяе­мая в калориметрическом сосуде с заменителем об­разца.

Дифференциальный метод позволяет снизить предел измере­ния потерь до единиц милливатт при измерениях с погрешно­стью порядка 2% в широком диапазоне частот.

Для измерения индукции в калориметрическом методе на кольцеобразный образец кроме намагничивающей помещают измерительную обмотку, подключаемую к вольтметру (обычно электронному). Погрешность измерения индукции зависит, в ос­новном, от точности вольтметра и составляет приблизительно 7—10%, а при использовании компенсационных вольтметров по­грешность может быть снижена до 2—3% [J1. 9].

Таковы основные методы измерения напряженности магнит­ного поля, магнитной индукции и потерь. Сделаем некоторые замечания относительно формы образцов для испытания и воз­можности подсчета напряженности поля.

Для кольцеобразных образцов напряженность поля подсчи- тывается по формуле (5), что более точно и просто, чем непо­средственное измерение Н. Достоинство кольцевых образцов со­стоит также в том, что они намагничиваются однородно. Одна­ко кольцевые образцы не всегда возможно изготовить, на них трудно накладывать обмотки, а также они не позволяют созда­вать сильные намагничивающие поля (больше 200—250 э).

Для образцов разомкнутой формы напряженность намагни­чивающего поля можно подсчитать по формуле (33). Однако при этом необходимо знать внешнее поле Не, создаваемое, на­пример, соленоидом, и размагничивающее поле На, которое из - за сложности определения коэффициента размагничивания под­считать трудно [75]. Поэтому для образцов разомкнутой формы з большинстве случаев предпочитают напряженность поля не под­считывать, а измерять.

Во многих случаях испытания магнитных материалов прово­дят в пермеаметрах — устройствах, дополняющих магнитную цепь разомкнутого образца до замкнутой. Основное требование, предъявляемое к пермеаметру, заключается в возможно малом магнитном сопротивлении, которым можно было бы пренебречь в расчетах, считая, что вся м. д. с. затрачивается на намагничи­вание образца. Пермеаметр также улучшает однородность на­магничивания образца.

Конструкций пермеаметров известно много, некоторые из них будут описаны ниже.