Barkhausenův efekt

Barkhausenův jev  je náhlá změna magnetizace (J) feromagnetické látky s monotónní , kontinuální změnou vnějších podmínek, vedoucí ke změně doménové struktury materiálu [1] .

Obecné informace

Efekt je pojmenován po německém fyzikovi Heinrichu Barkhausenovi , který jej objevil a popsal v roce 1919 [2] .

Podstatou účinku je náhlá změna magnetizace (J) feromagnetické látky za monotónního a kontinuálního vnějšího působení, při kterém dochází k přeskupení doménové struktury materiálu, např. změna elastických napětí, teploty, popř. síla magnetického pole (H).

Tento jev je způsoben přítomností různých druhů nehomogenit, jako jsou cizí vměstky, dislokace , zbytková mechanická napětí atd. Nehomogenity brání restrukturalizaci magnetické struktury, protože hranice domény, která se posouvá se změnami vnějších podmínek, např. se zvýšením intenzity magnetického pole (H) naráží na takovou nehomogenitu a dočasně zastaví svůj pohyb i přes pokračující nárůst hodnoty H. Při dosažení určité zvýšené hodnoty H doménová stěna trhavě překoná překážku, pohyb vpřed bez zvětšení pole. Kvůli těmto překážkám má magnetizační křivka feromagnetika stupňovitý charakter.

Praktická aplikace

Barkhausenův jev je jedním z přímých důkazů doménové struktury feromagnetik a jeho využití umožňuje studovat jejich magnetizační procesy a určit objemy jednotlivých domén a statistické rozložení objemů. U většiny feromagnetik je objem domény řádově 10 -6 -10 -9 cm 3 [3] .

Nedestruktivní testování feromagnetických dílů

Provoz zařízení magnetické metody nedestruktivního zkoušení je založen na využití Barkhausenova jevu . Obecné schéma jejich citlivého prvku je znázorněno na obrázku. Takové zařízení umožňuje s jistotou detekovat nehomogenity (částečky strusky, mikrotrhliny atd.), které jsou již obsaženy ve zkoušeném materiálu, nebo vznikající v procesu vystavení vnějšímu prostředí (mechanické zatížení, změna teploty atd.). V prvním případě musí být citlivý prvek přesouván rovnoměrně po studovaném objektu, ve druhém případě musí být trvale fixován v kontrolovaném prostoru [4] .

Měření koercitivní síly feromagnetik

Při pomalém převrácení magnetizace feromagnetického vzorku z negativního nasycení do pozitivního pole odpovídající polovině Barkhausenových skoků počítaných čítačem odpovídá koercitivní síle s přesností ±0,01 Oe [5] .

Měření magnetických polí a proudů

Při vystavení slabým magnetickým polím (magnetizace do 0,1 saturační indukce ) dochází v soukromých cyklech hystereze k obrácení magnetizace. Počet skoků s nárůstem pole má v tomto případě charakter podobný závislosti indukce na magnetizačním poli a je u některých feromagnetik prakticky lineární. Na základě toho je možné postavit citlivé magnetometry s prahem citlivosti 10 -5 Oe.

V souladu s tím je tato metoda vhodná pro měření proudů, pokud je feromagnetické jádro remagnetizováno polem generovaným měřeným proudem [5] .

Poznámky

  1. Barkhausenův efekt – článek z Velké sovětské encyklopedie . Levitin R.Z. 
  2. Barkhausen H. Zwei mit Hilfe der neuen Verstarker entdeckte Erscheinunften, "Physische Zeitschrift", 1919, Jg. 20, č. 17
  3. Bozort R. Ferromagnetismus, přel. z angličtiny, - M .: Zahraniční literatura, 1956. s. 784.
  4. V. N. Volchenko , A. K. Gurvich, A. N. Mayorov, L. A. Kashuba, E. L. Makarov, M. Kh. Khusanov Kontrola kvality svařování / Ed. V. N. Volčenko. — Učebnice pro vysoké školy strojnické. - M .: Mashinostroenie, 1975. - 328 s. - 40 000 výtisků.
  5. 1 2 Novitsky P. V., Knorring V. G., Gutnikov V. S. Digitální zařízení s frekvenčními snímači. L., "Energie", 1970. - 424 s. nemocný.