3.4.1. Со свойств магнитомягких материалов

Рассмотрим СО свойств магнитомягких материалов.

Статический режим. Для измерения статических магнитных параметров магнитомягких материалов используются весьма разнообразные средства измерений: индукционно-импульсные установки и установки импульсного считывания, установки непрерывного (квазистатического) намагничивания, вибрационные магнитометры, коэрцитиметры и т.д.

Стандартные образцы слабоферромагнитных и магнитомягких материалов, которые, в свою очередь, образуют группу средств измерений магнитного потока 3-го разряда. В настоящее время разработано два типа стандартных образцов магнитомягких и слабомагнитных материалов 3-го разряда.

Первый тип (комплект МС-5) состоит из трех образцов кольцевой формы с наружным диаметром 50 мм, внутренним 40 мм и высотой 7 мм, уложенных в футляр. Образцы изготовлены из пермаллоев марок 79НМ и 50Н по ГОСТ 10160-75 [56] и стали марки 20895 по ГОСТ 11036-75 [76], магнитные свойства которых отличаются высокой стабильностью. Стандартные образцы позволяют воспроизводить значения относительной максимальной магнитной проницаемости μ_маx в диапазоне от 47∙10³ до 19∙10⁴ с доверительной погрешностью 3 % (при доверительной вероятности 0,95), коэрцитивной силы в диапазоне от 1,2 до 88 А/м с погрешностью 1,0 %. Кроме того, с помощью стандартного образца, выполненного из электротехнической стали марки 20895, может быть воспроизведено значение магнитной индукции (близкой к магнитной индукции насыщения), определяемое при напряженности намагничивающего поля, равной 2500 А/м, с погрешностью 0,5 %.

Второй тип СО (комплект МС-4), предназначенный для комплектной поверки средств измерений магнитной проницаемости слабомагнитных сталей, состоит из пяти цилиндрических стержней диаметром 7 мм и длиной 100 мм. Данный тип СО должен иметь цилиндрическую форму с отношением длины к корню квадратному из площади поперечного сечения не менее 15. В качестве материала СО комплекта МС-4 выбраны стали марок 45Г17ЮЗ, 12Х18610Т, 12Х1869Т и 14Х17Н2, которые позволяют воспроизводить значение магнитной проницаемости в диапазоне 1,002-100 с доверительной погрешностью 3 % при доверительной вероятности 0,95.

Порядок передачи размера единицы рабочим вибрационным магнитометрам (приборам для измерения намагниченности в диапазоне 50-500 кА/м) регламентируется с помощью государственной поверочной схемы для средств измерений магнитного момента, магнитной восприимчивости и намагниченности (ГОСТ 8.231-84 [77]).

В соответствии с этой поверочной схемой поверка рабочих приборов для измерения намагниченности осуществляется с помощью СО магнитного момента, воспроизводящих значение магнитного момента в диапазоне 10^-4–0,1 А∙м² с погрешностью не более 1 %. В настоящее время для поверки градуировки вибрационных магнитометров создан комплект стандартных образцов МС-3, состоящий из пяти шариков диаметром 1, 1,5, 2, 2,5 и 3 м, изготовленных из иттриево-железистого граната и воспроизводящих значения магнитного момента насыщений в диапазоне 10^–3–10^–4 А∙м² с погрешностью не более 1 %. Поверка СО магнитного момента насыщения в свою очередь производится путем сличения с мерой магнитного момента в виде катушки (см. главу 1), при этом в качестве компаратора используется образцовый вибрационный магнитометр..

Динамический режим. Следует отметить также, что при определении параметров динамических петель намагничивания в переменных полях, динамической остаточной индукции и динамической коэрцитивной силы большое значение приобретают сдвиги в каналах измерения В (или Ф) и Н (или iω), наличие которых может приводить к весьма значительным погрешностям измерения, несмотря на высокую точность используемых средств измерения электрических величин. В НПО «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» создан набор стандартных образцов динамических магнитных свойств МС-6, воспроизводящих величины полных магнитных потерь, основной кривой намагничивания и динамических петель перемагничивания в частотных интервалах от 50 Гц до 10 кГц.

Комплект МС-6 состоит их трех образцов кольцевой формы, сердечники которых навиты из лент различных железоникелевых сплавов и помещены в защитные каркасы из оргстекла. В качестве материалов сердечников выбраны сплавы марок 50Н, 79НМ и 806ХС, представляющие собой две основные группы железоникелевых сплавов, наиболее хорошо изученных и обладающих достаточной временной стабильностью. Погрешность аттестации СО по перечисленным выше физическим величинам не превышает 0,5 %.

Для поверки и аттестации средстве измерения удельных потерь в электротехнических сталях в диапазоне низких частот созданы СО типа СОТЭС-1, СОНЭС-1, ИНЭС-1, воспроизводящие эту величину при различных значениях магнитной индукции при частотах 50 или 400 Гц. Образцы изготовляются в виде пакета из полос электротехнической стали длиной 280 мм и шириной 30 мм, масса пакета около 1 кг. Основная приписанная погрешность СО электротехнических сталей составляет от 0,8 до 1,6 % в зависимости от типа образца и значения магнитной индукции.

Для воспроизведения удельных магнитных потерь и тангенса угла магнитных потерь при более высоких частотах применяются Со типа МС-1 и МС-2, предназначенные для частотного диапазона от 20 кГц до 1 МГц. Эти образцы имеют форму кольца из карбонильного железа с намотанной намагничивающей обмоткой.