Феррозондовый контроль-2.57

ФЕРРОЗОНДОВЫЙ КОНТРОЛЬ

ЧАСТЬ 2

ОМСК 2007

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения

_________________________________

ФЕРРОЗОНДОВЫЙ КОНТРОЛЬ

Часть 2

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве методических указаний к лабораторным работам для студентов специальности «Приборы и методы контроля качества и диагностики»

Омск 2007

5.1.Общие сведения ………………………………………………………. 11

5.2.Подготовка аппаратуры контроля …………………..……………….. 14

3

Лабораторная работа 4

ИЗМЕРЕНИЕ ВЕКТОРА МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

Цель работы: получение навыков измерения и графического представления напряженности магнитного поля Земли.

Аппаратура и образцы, используемые в работе: измерители напряженности магнитного поля МФ-107А с преобразователями МДФ-9405.30-02 и МДФ-9405.130-01, МФ-109 с преобразователями МПФ-205 и МПФ-206; рулетка, мел.

4.1. Сведения из теории

По современным представлениям магнитные явления (независимо от того, где и как они проявляются) всегда связаны с движением электрических зарядов (закон Био-Савара-Лапласа).

Используя понятие фиктивной магнитной массы, можно объяснить некоторые характеристики магнитного поля по аналогии с характеристиками электростатического поля. Основанием для этой аналогии служат следующие известные экспериментальные факты:

определенные материалы, находясь в подвешенном состоянии, ориентируются в направлении «север – юг» (рис. 4.1), такие материалы называются магнитами. Конец магнита, обращенный на север, называется северным, или положительным, полюсом магнита, а противоположный – южным, или отрицательным;

некоторые тела, не проявляющие в исходном состоянии магнитных свойств, могут приобрести их при поднесении этих тел достаточно близко к полюсам магнита. При этом на конце тела, обращенного к полюсу магнита, индуцируется магнетизм противоположного знака, а на удаленном конце – магнетизм того же знака, что и у полюса магнита;

если тонкий магнит поднести к железным опилкам, то опилки притягиваются с наибольшей густотой вблизи концов магнита и не притягиваются к средней части магнита. Отсюда следует, что магнетизм как бы сосредоточен в

6

области концов магнита. Если толщина магнита значительно меньше по сравнению с его длиной, то его называют магнитным диполем.

Если взять два диполя, то их взаимодействие сведется к взаимодействию обращенных друг к другу «точечных» полюсов, которое подчиняется тому же закону Кулона, что и взаимодействие точечных электрических зарядов с силой

Для того чтобы перейти к характеристикам магнитного поля, создаваемого магнитным зарядом, например зарядом 1 (с вышеизложенным пониманием выражения «магнитный заряд»), необходимо, представив другой заряд пробным, сократить выражение (4.1) на единицу пробной магнитной массы (в данном случае – на qm2). Результатом преобразования будет характеристика магнитного поля, именуемая напряженностью:

7

В выражении (4.2) и далее не ставится цифровой индекс пробной магнитной массы, так как потенциально ее выбор не принципиален. Таким образом, напряженность поля точечной магнитной массы

Наряду с напряженностью магнитного поля вводится понятие магнитной индукции:

При отсутствии сильных внешних источников магнитного поля напряженность магнитного поля Земли на некотором уровне относительно ее поверхности должна быть достаточно стабильной.

Интерес представляет измерение значения и определение направления вектора напряженности магнитного поля в пространстве, имеющем в своем объеме возмущающие источники магнитного поля в виде объектов железнодорожного транспорта, подвергаемых феррозондовому контролю (боковые рамы и надрессорные балки, корпус автосцепки и др.). Детали намагничиваются стационарными магнитами, и контроль проводится в режиме остаточной намагниченности, при котором напряженность на поверхности детали достигает 1000 А/м. Результат этого взаимодействия и является предметом исследования, так как по технологии проведения феррозондового контроля вышеперечисленные объекты размагничиванию не подлежат (ни в лаборатории магнитного контроля или на участке контроля в депо, ни в эксплуатации).

4.2.Порядок выполнения работы

1)Измерить длину и ширину лаборатории, выбрать масштаб и разделить помещение в горизонтальной плоскости по сторонам на равное количество сек-

торов (n = m) (рис. 4.2).

2)Выбрать начало системы координат и направление единичных взаимно перпендикулярных векторов (ортогональный базис).

8

3) В каждом из секторов на равном расстоянии от поверхности Земли измерить напряженность магнитного поля в горизонтальном направлении (ортогональных составляющих и вектора тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля), используя измеритель напряженности магнитного поля МФ-107А с преобразователем МДФ-9405.30-02 [6, с. 35 – 37]. Результаты измерения записать в табл. 4.1.

Рис. 4.2. Схема деления лаборатории на секторы и расположение системы координат

4)При измерении тангенциальной составляющей вектора напряженности определить направление вектора с помощью транспортира и записать результат

втабл. 4.1.

5)В каждом из секторов на том же расстоянии от поверхности Земли произвести замеры напряженности магнитного поля (нормальной составляющей напряженности магнитного поля) в направлении, перпендикулярном плоскости поверхности Земли, используя измеритель напряженности магнитного поля МФ-107А с преобразователем МДФ-9405.130-01 [6, с. 35 – 37]. Результаты измерения записать в табл. 4.1.

9