Устройство для определения магнитных свойств материалов Советский патент 1983 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения магнитных свойств материалов: магнитных потерь и напр женности магнитного поля, связанного с ширинойпетли .гистерезиса. Определение магнитных потерь материалов связано с измерением активной мощности в нагрузке низким коэффициентом мощности (cos -) . Известно устройство для измерения активной мощности в нагрузке с низким cos Ч, содержащее суммато интегратор ( или дифференциатор /и измеритель мощности I J. Однако точность измерения данного устройства для нелинейной нагруз ки недостаточна. Известно устройство для определе ния магнитных потерь, содержащее дифференциатор, ограничитель и усилитель одного из. сигналов, а также интегратор второго сигналаГЗ J. Однако точно.сть измерения извест ного устройства недостаточна. Цель изобретения - повышение точ ности измерения магнитных потерь. Поставленная цель достигается те что в -устройство для определения магнитных свойств материалов, содер жащее интегратор, ограничитель и ус литель, введены последовательно соединенные генератор ступенчатого напряжения, компаратор и -формирователь импульсов, два блока выборки и хранения, счетчик импульсов, преобразователь напряжение - число импульсов и логический блок, причем вход интегратора соединен.с источником первого сигнала, а выход с вторым входом компаратора, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом первого блока выборки и хранения, выход которого соединен с управляющим входом огра ничителя, .входы ограничителя, а Также первого блока выборки и хран ния соединены с источником второго сигнала, выход ограничителя соединен с последовательно соединен 1ыми усилителем, вторым блоком выборки и хранения, управляквдий вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, преобразователем напряжение - число импульсов и сче чиком импульсов, выходы компаратора и преобразователя напряжение число импульсйв соединены с входам логического блока, выход которого соединеи с входом генератора ступенчатого напряжения. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройстйа; на фиг. диаграммл работы устройства. Напряжение g, пропорциональное скорости изменения магнитной индук ции, с измерительной обмотки образ ца подается на интегратор 1, быход которого, а также выход генератора 2 ступенчатого напряжения соединены с входами компаратора 3, Выход компаратора 3 соединен с входом формирователя -4 импульсов , выход которого соединен с управляющим входом первого блока 5 выборки и хранения. На измерительный вход блока 5 поступает сигнал и, про.порциональный напряженности магнитного поля H(t). Выходное, напряжение блока 5 поступает на управляющий вход ограничителя 6, измерительный вход которого соединен с источником сигнала и,. Выход ограничителя 6 соединен с входом усилителя 7, последовательно соединенного с вторым блоком 8 выборки и хранения напряжения , управляющий вход которого соединен с выходом формирователя 4. Вьзход устройства 8 соединен с пос- ледовательно соединенными преобразователем 9 напряжение - число импульсов и счетчиком. 10 импульсов. Выходы компаратора 3 и преобразователя 9 соединены с входами логического блока 11, выход которого соединен с управляющим входом генератор.э 2 . - Устройство работает следующим образом. Напряже.ние и. (фиг. 2 сл) генератора 2 сравнивается компаратором 3 с .сигналом UQ, пропорциональным индукции B(t) (фиг. 25). Выходной импульс компаратора 3 имеет прямоугольную, форму, с перепадами в моменты времени ty f соответствующие равенству U ::Ug.Формирователь 4 вырабатывает два коротких импульса в течение каждого периода, передние фронты кото.рых формируются в моменты времени t и 12 соответственно. Первый импульс позволяет сформировать в блоке 5 побтоянное напряжение, пропорциональное H(), второй - H(t2) (фиг. 2б|, Эти напряжения поступают на ограничитель. 6, выходное напряжение которого (фиг. 2 г) содержит значительную постоянную составляющую. Последняя уменьшается (или исключается) усилителем 7, позволяющим получить выходной сигнал иср(фиг. 2Э) , причем разность ли UPJ, (t ) - u(, -j . пропорциональна h K(t) - H(t2) - ширине петли гистерезиса, соответствующей индукции В, К Б и, где К.коэ-ффициент пропорциональности. Величина ли преобразуется в постоянное Нсшряжение вторым блоком 8 выборки и хранения, а затем - в число импульсов преобразователем 9. Полученное число импульсов суммируется в счетчике 10. После окончания счета импульсов выходное напряжение генератора 2 изменяется на величину и,-, и преобразование сигналов повторяется до тех пор, пока.напряжение и (фиг. 2л) не будет меньше минимального напряжения Uft. Тогда число импульсов, зарегистрированных счетчиком 10, пропорционально магнитным потерям. Повышение точности измерения маг нитных потерь достигается за счет того, что при формировании сигналов исключается дифференцирование, кото рое сопровождается значительными фазовыми погрешностями, что харак-. терно для испытаний магнитных материалов в сильных полях. На- фиг. 2е представлены зависимости напряженности магнитного поля Н от магнитной индукции В для . двух половин восходящей и нисходящей ветвей петли гистерезиса, а также h h(B). Наибольшее значение ширины петли, гистерезиса превышает величину h 2Н(0) не более, чем в 23 раза, в то время как H(B,P может превышать Н(0) в сотни раз. Это обстоятельство является причиной низкой точности известных средств измерения магнитных потерь, так как измеряемая величина составляет весьма малую часть входного сигнала. В предлагаемом устройстве результат измерения получается путем обработки сигнала Uj , полученного ограничением H{t), причем величина U(.(,{t)и (tJ близка к наибольшему изменению этого напряжения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ, содержащее интегратор, ограничитель и усилитель, о-т л ич аю1де е с я, тем, что, с целью повышения точности измерения магнитных потерь, в него введены последовательно соединенные генератор ступенчатого напряжения, компаратор и формирователь импульсов, два блока выборки и хранения, счетчик импульсов, преобразователь напряжение - число импульсов и логический блок, причем вход .интегратора соединен с источником первого сигнала, а выход - с вторым входом компаратора, выход формирователя импульсов соединен с управляющим входом первого блока выборки и хранения, выход которого соединен с управляющим входом ограничителя, входы ограничителя, а также первого блока выборки и хранения соединены с источником второго сигнала, выход ограничителя соединен с последовательно соединенными усилителем, вторым блоком выборки и хранения, управляющий вход -которого соединен с выходом формирователя импульсов, преобразователем напряжение - число импульсов и счетчиком импульсов, ВЦ- ф ходы компаратора и преобразователя (/) напряжение - число импульсов соеди-. йены со входами логическогб блока, выход которого соединен с входом генератора ступенчатого напряжения.

eg

я

0

UH

Фи1.1

фиг.г