Устройство для измерения динамической обратимой магнитной проницаемости Советский патент 1984 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может найти широкое при менение, при неразрушающем контроле ферромагнитных материалов и изделий. Известно устройство для определения обратимой магнитной проницаемост содержащее преобразователь с двумя возбуждающими оомотками и одной измерительной, два источника постоянного тока и измерительную цепь и реализующее импульсно-индукционный метод испытаний ij . Однако производительность измерения устройством низка, а его применение ограничено лишь областью постоянных полей. Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для измерения динами ческой обратимой магнитной проницаемости, содержащее генератор высокой частоты, высокочастотную возбуждающую обмотку, генератор низкой частоты с подключенной к его выходу низко частотной возбуждающей обмоткой, последовательно соединенные измерительную обмотку, усилитель, синхронный детектор и индикатор, второй вхо которого через блок формирования оп ного напряжения соединен с выходом генератора низкой частоты, а управляющий вход синхронного детектора через фазозадатчик связан со вторым выходом генератора высокой частоты 2 Однако в известных устройствах дл измерения обратимой магнитной проницаемости в динамическом режиме, при условии .постоянства амплитуды высоко частотного поля, размах частных циклов, а следовательно, и условия их получения в разных точках низкочастотной петли, не остаются постоян ными, а периодически - с удвоенной частотой низкочастотного Поля - изме няется от максимального значения (об ласть вершин низкочастотной петли) до минимального (области остаточных индукций). Это существенно снижает точность и достоверность измерения или контроля. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем что устройство для измерения динамической обратимой магнитной проницаемости, содержащее генератор высокой частоты, высокочастотную возбуждающу обмотку, генератор низкой частоты с подключенной к его выходу низкочастотной возбуждающей обмоткой, последовательно соединенные измерительную обмотку, усилитель и синхронный детектор, индикатор, вход которого через блок формирования опорного напряжения соединен со вторым выходом генератора низкой частоты, а упразляю,щий вход синхронного детектора через фазозадатчик связан с выходом генератора высокой частоты, дополнительно снабжено генератором опорного напряжения, последовательно соединенными квадратурным фазозадатчиком, блоком выделения абсолютных значений, суммирующим усилителем и модулятором, причем вход квадратурного фазозадатчика связан с третьим выходом генератора низкой частоты, выход модулятора соединен с высокочастотной возбуждающей обмоткой, второй вход модулятора с выходом генератора высокой частоты, выход генератора опорных напряжений связан с вторым входом суммирующего усилителя, выход синхронного детектора - с вторым входом индикатора, а усилитель выполнен широкополосным. На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эпюры сигналов в характерных ее точках. Устройство для измерения динамической обратимой магнитной проницаемости, содержит генератор 1 высокой частоты, высокочастотную возбуждающую обмотку 2, генератор 3 низкой частоты с подключенной к его выходу низкочастотной возбуждающей обмоткой 4, последовательно соединенные измерительную обмотку 5, усилитель 6, синхронный детектор 7 и индикатор 8, второй вход которого через блок 9 формирования опор ного напряжения соединен с выходом генератора 3 низкой частоты, а управляющий вход синхронного детектора 7 через фазозадатчик 10 связан с вторым выходом генератора 1 высокой частоты, генератор 11 опорного напряжения, последовательно соединенные квадратурный фазозадатчик 12, блок 13 вьщеления абсолютных значений, суммирующий усилитель 14 и модулятор 15, причем вход квадратурного фазозадатчнка 12 связан с выходом генератора 3 низкой частоты, выход модулятора 15 соединен с высокочастотной возбуждающей обмоткой 2, второй вход модулятора 15 - с выходом генератора 1 высокой частоты, выход - с вторьтм входом суммирующего усилителя 14, выход синхронного детектора 7 связан с вторым входом индикатора 8, а усили тель 6 выполнен широкополосным. . Устройство работает следующим образом. Контролируемый ферромагнитный образец намагничивается одновременно двумя переменными магнитными полями высокой и низкой частоты. Поле низкой частоты и постоянной амплитуды создается генератором 3 низкой часто и подключенной к его выходу низкочас тотной возбуждающей обмоткой 4. Вели чина низкочастотного поля достаточна для нелинейного перемагничивания испытуемого материала, вплоть до сос тояния его технического насьпцения. Поле высокой частоты по амплитуде не постоянно, а изменяется по закону-t-H4lE-fe -|/ t), где 9 иЦ( - круговая частота и амплитуда напряже ности низкочастотного поля СО и И - круговая частота и амплитуда напряженности модулируемого высокочастотного поля. Этот закон модуляции получен исходя из условия равенства размаха по напряженности динамических частны циклов, независимо от того, в какой точке низкочастотной петли гистерези са они находятся. Размах по напряжен ности численно определяется отрицательным приращением суммарного возбуждающего поля, которые собственно не вызывают появления частных циклов Закон модуляции амплитуды высокочастотного поля - его модулирукицая функция (фиг.2 2 ) обеспечивается путем суммирования на суммирующем ус лителе 14 постоянного по роду напряжения заданного уровня (фиг.2 2 ) идущего с генератора 11 опорных напряжений и напряжения, изменяющегос по закону абсолютного косинуса, получаем го в результате последовательного преобразования синусоидального напряжения с генератора 3 низкой частоты (фиг.2 О ) в квадратурном фазозадатчике 12 (фиг.2 5 ), выполненного, например, в виде интегратора и в блоке 13 выделения абсолютньк значений (фиг.2 Ь ), выполненного, например, в виде двухполупериодного выпрямителя. Модулятор 15, на один вход которого подается модулирующее напряжение с суммирующего усилителя 14, а на другой - напряжение несущей, снимаемое с генераторз 1 высокой частоты, в сочетании с последовательно соединенной с его выходом высокочастотной возбуждающей обмоткой 2 создает высокочастотное возбуждающее поле с заданным периодическим законом изменения амплитуды (фиг.2 d ). При заданном, нормированном размахе по напряженности динамических частных циклов, согласно определению частного обратимого цикла ((Иц --rr , где (Уд - проницаемость на частном цикле, йИ и йВ - размах по напряженности и соответствующее ей приращение индукции) приращение индукции йВ за интервал времени, в течение которого формируется частный цикл, пропорционально значению проницаемости на частном (или обратимом) гистерезисном цикле. Измерительный канал, состоящий из последовательно соединенных измерительной обмотки 5, щирокополосного усилителя 6, синхронного детектора 7 и индикатора 8 обеспечивает выделение периодического напряжения, пропорционального мгновенным значениям обратимой магнитной проницаемости, и его наблюдение и измерение. Заданный интервал отсечки по. управляющему входу синхронного детектора 7 (интервал времени, в течение которого происходит формирование частотного цикла) обеспечивается фазозадатчиком 10. ,. Таким образом, за каждый высокочастотный цикл на выходе синхронного детектора 7 формируется напряжение, значение которого пропорционально приращению индукции Л В за зтот цикл. Широкополосный усилитель 6, пропускающий весь сложный спектр сигнаа, согласует измерительную цепь с входом синхронного детектора 7. В качестве индикатора 8 может быть спользован либо злектронный осциллогаф, с помощью которого можно наблюдать как временную зависимость динамической обратимой магнитной проница мости, так и ее зависимости от напря женности низкочастотного поля, Либо управляемый амплитудный вольтметр, с помощью которого можно измерять непосредственно мгновенные значения обратимой проницаемости. И в том, и в другом случае необходимо управляющее напряжение низкой частоты, ко рое вырабатывается блоком 9 формирования опорного напряжения, включенно го между генератором 3 низкой частоты и зторым входом индикатора 8. Предлагаемое устройство, в котором амплитуда высокочастотного поля модулирована по определенному закону позволяет получить нормированные характеристики получаемых частных циклов и исключает недостатки, свойственные базовому объекту. . Таким образом, .основными преимуществами предлагаемого устройства являются нормирование заданных условий образования динамических частных циклов, независимо от их расположения на низкочастотной петле гистерезиса, повышение точности и достоверности измерения или контроля, принципиальное отсутствие условий, при которых происходит исчезновение частных циклов на низкочастотной петле. Это важно потому, что нижняя граница по частоте высокочастотного поля может быть смещена до сотен герц - единиц килогерц.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАТИМОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ, содержащее генератор высокой частоты, высокочастотную возбуждающую обмотку, генератор низкой частоты с подключенной к его выходу низкочастотной возбуждающей обмоткой, последовательно соединенные измерительную обмотку, усилитель и синхронный детектор, индикатор, вход которого через блок формирования опорного напряжения соединен с вторым выходом генератора низкой частоты, a управляющий вход синхронного детектора через фазозадатчик связан с выходом генератора высокой частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно дополнительно снабжено генератором опорного напряжения, последовательно соединенными квадратурньм фазозадатчиком, блоком выделения абсолютных значений, суммирующим усилителем и модулятором, причем вход квадратурного фазозадатчика связан с третьим вьтхо§ дом генератора низкой частоты, выход модулятора соединен с высокочастот(Л ной возбуждающей обмоткой, второй вход модулятора - с выходом генератора высокой частоты, выход генератора опорных напряжений связан с вторым входом суммирующего усилителя, выход синхронного детектора - с вторым входом индикатора, a усилитель выполнен широкополосным.