Способ определения статических магнитных характеристик феррообразцов и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01R33/12 

второй информационный вход которого подключен к эталонному резистору, а также блок совпадения кодов, первьм информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени регистрации статических характеристик феррообразцов, в него введены управляемый делитель частоты, регистр, счетчик циклов, генератор пробного сигнала, подключенный к намагничивающей обмотке, разделительный конденсатор, блок управления экстремума и нуль-орган, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - со стробирующим входом блока совпадения кодов, при этом вход управляв-

Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для определения статических магнитных характеристик феррообразцов.

Цель изобретения - уменьшение времени регистрации статических магнитных характеристик феррообразцов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для реализации способа определения статических магнитных характеристик феррооб- разцов.

Устройство содержит последова- тельно соединенные генератор 1 импул .сов, управляемый делитель 2 частоты, реверсивный счетчик 3, цифроаналого- вый преобразователь 4, усилитель 5, намагничивающую обмотку 6, эталонньш резистор 7, последовательно соединенные измерительную обмотку 8, интегратор 9 и регистратор 10, второй информационный вход которого подключен к эталонному резистору 7, и последовательно соединенные регистр 11, блок 12 совпадения кодов и счетчик 13 циклов, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя 2 частоты, причем информационные входы регистра 11 и блока 12 совпадения кодов соединены с входом запуска регистратора 10, а также

МОго делителя частоты подключен к генератору импульсов, а выход - к входу реверсивного счетчика, выход которого через последовательно соединенные регистр, блок совпадения кодов и счетчик циклов соединен с управляющим входом управляемого делителя частоты, вход блока определения экстремума подключен через разделительный конденсатор к эталонному резистору, а выход - к входам Запись регистра и Сброс счетчика циклов вход запуска регистратора подсоединен к выходу блока совпадения кодов, а выход генератора пробного сигнала подключен к намагничивающей обмотке.

j

0

генератор 14 пробного сигнала, подключенный к намагничивающей обмотке 6, разделительный конденсатор 15, блок 16 определения экстремума, своим входом соединенный через разделительный конденсатор 15 с эталонным резистором 7, а выходом - с входами Запись регистра 11 и Сброс счетчика 13 циклов, и нуль-орган 17, вход которого подключен к выходу интегратора 9, а выход - к стробирующему входу блока 12 совпадения кодов.

При динамическом перемагничивании образцов на низких частотах методическая погрешность регистрации (расширение динамических петель гистерезиса относительно статических) определяется поверхностным эффектом. Возникающее при этом затухание напряженности поля в толщине образца оценивается эквивалентной напряженностью равной среднему значению напряженности по толщине образцов

.

(-е

(.1)

где Н -Л

напряженность внешнего поля; коэффициент, зависящий от частоты подмагничивания электропроводности материала образца .

Шр- дифференциальная магнитная

проницаемость.

Из выражения (1) следует, что в точке коэрцитивной сили, где дифференциальная магнитная проницаемость максимальна, Н принимает минимальное значение, что соответствует максимуму методической погрешности регистра|ЦИИ.

Таким образом, в данной точке на- :;блюдается максимальное различие между зарегистрированными характеристиками и собственно статическими, в остальных точках гистерезисного цикла погрешность регистрации заведомо меньше.. Поэтому степень приближения регистрируемой характеристики к статической можно оценить из соотношения ее коэрцитивной силы Н и коэрцитивной силы на постоянном токе

И,

где - заданная погрешность регистрации.

Это позволяет принимать зарегистрированные гистерезисные циклы, удовлетворяющие условию (2), за статические с методической погрешностью в

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно определяют коэрцитивную силу феррообразца на постоянном токе, т.е. в статическом режиме намагничивания, путем определения максимума обратимой магнитной проницаемости. Обратимая магнитная проницаемость феррообразца

t ,,, об о (3)

. « uH-i- О

где Л 15 и U Н - приращения магнитной индукции и напряженности, повторяет -характер изменения дифференциальной магнитной проницаемости и достигает максимума в точке коэрцитивной силы, поэтому предварительно доведенньй до насьпцения фер рообразец размагничивают. Импульсы с генератора импульсов через управля емьш делитель 2 частоты, коэффициент деления которого установлен счетчиком 13 циклов максимальным, поступают на вход реверсивного счетчика 3, состояние которого преобразуется ци- фроаналоговым преобразователем 4 и усилителем 5 мощности в значение размагничивающего тока в намагничивающей обмотке 6.

ну

.

.

10

15

12050874

Одновременно на намагничивающую обмотку 6 подают переменный сигнал от генератора 14 пробного сигнала, амплитуда которого значительно меньше значений размагничивающего тока и не оказывает существенного влияния на динамику процесса. С эталонного резистора 7 через разделительной конденсатор 15 вьщеляют переменное напряжение, амплитуда которого зависит от магнитного состояния феррообразца. В момент, когда размагничивающее магнитное поле достигает значения коэрцитивной силы, индуктивность намагничи- ваюшей обмотки 6 становится максимальной, так как максимальна реверсивная магнитная проницаемость, а амплитуда переменного напряжения, следовательно, минимальна . Этот момент фиксируется блоком 16 определения экстремума, который разрешает запись состояния реверсивного счетчика 3, соответствзтощего значению коэрцитивной силы на постоянном токе Н, в регистр 11. Кроме этого, блок 16 определения экстремума сбра- сьтает состояние счетчика 13 циклов, устанавливая минимальный коэффициент деления и тем самым задавая начальную частоту перемагничивания, которую определяют по величине интегральной оценки расхождения динамических гистерезисных петель от статических

ь

(4)

Pg - магнитные потери на вихревые токи;

20

25

30

35

где

40

Р(- - потери на гистерезис в статическом режиме намагничивания.

В свою очередь,Ьц выбирают на порядок вьпяе заданной погрешности реги- страции S .

Pg определяют по формуле

Pe K,TkV -f -8Xv, (5)

50

где

К, 5

коэффициент, учитывающий форму сечения феррообразца удельная электропроводность феррорбразца

коэффициент формы ЭДС измерительной обмотки d.V - толщина и объем феррообраэ- ца соответственно;

У Ч51

i - частота перемагничивания; В„ - амплитуда магнитной индукции,

.а потери на гистерезис в статическом режиме из вьфажения

Рс 4В,,-Н,,

(6)

где Н - коэрцитивная сила на постоянном токе.

Подставив выражения (5) и (6) .в (4), определяют начальную частоту перемагничивания

. рг

()

где- rtJ - относительная магнитная проницаемость.

Значение намагничивающего тока формируют аналогично процессу размаг ничивания. В процессе перемагничивания феррообразца нуль-орган 17 определяет моменты достижения магнитным потоком нулевого значения, при которых блок совпадения 12 кодов сравнивает значение коэрцитивной силы на постоянном токе Hj., записанное в регистре 11, с состоянием реверсив ного счетчика 3, соответствующим зна чению коэрцитивной силы текущего гистерезисного цикла.

При невыполнении условия (2), проверку которого осуществляют блоком 12 совпадения кодов путем исключения необходимого в зависимости от величины Е количества младЕгих разрядов сравниваемых кодов, счетчик 13 циклов увеличивает свое содержимое на единицу, тем самым уве050876

личивая коэф4)ициент деления и, следовательно, уменьшая частоту перемагничивания .

При достижении значения частоты 5 перемагничивания, при котором отклонение коэрцитивной силу текущего цикла от ее значения на постоянном токе не превышает заданной погрешности регистрации , блок 12 совпа10 дения кодов включает регистратор 10, который осуществляет запись гистерезисного цикла, соответствующего характеристике с погрешностью .

В известном техническом решении

15 отсутствие количественной оценки методической погрешности регистра- ции квазистатических характеристик приводит к необоснованию низким частотам перемагничивания (порядка

20 0,1-0,01 Гц), что снижает скорость регистрации и усложняет измерительную аппаратуру из-за повышения требований к ней по чувствительности и стабильности.

Введение в предлагаемом способе количественной оценки расхождения регистрируемых при квазистатическом перемагничивании характеристик от собственно статических по отклонениям коэрцитивной силы текущего гистерезисного цикла HCO от ее значения на постоянном токе Н, позволяет однозначно определить частоту перемагничивания, удовлетворяющую необходимой точности регистрации. Это приводит в ряде случаев к значительному повьш1ению рабочих частот перемагничивания (по крайней мере на порядок), что позволяет сократить время испытаний в.3-5 раз.

ВНИИПИ Заказ 8524/48 Тираж 747 Подписное Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

1. Способ определения статических характеристик феррообразцов, включающий воздействие на феррообразец переменного магнитного поля, последовательно уменьшение частоты под- магничивания и регистрацию гистере- зисных циклов, отличающийс я тем, что, с целью увеличения скорости измерений статических магнитных характеристик феррообразцов, предварительно орпеделяют коэрцитивную силу на постоянном токе, затем для каждой частоты подмагничивания определяют динамическую коэрцитивную силу, а статическую характеристику находят по зарегистрированному гистерезисному циклу, для которого отклонение коэрцитивной силы от его значения на постоянном токе не превышает заданной величины, при этом начальное значение частоты пере- магничивания I,,,.,. выбирают из условия н, №.kr d РГ где 8,. К- интегральная оценка расхояг- дения статического и динамического гистерезисных цик- лов коэффициент, учитывающий форму сечения феррообразца; коэффициент формы ЭДС измерительной обмотки; относительная магнитная проницаемость и удельная электропроводность феррообразца соответственно; оЛ - толщина и объем феррообраэ- ца соответственно. 2.Способ по п. 1, отлича ю- щ и и с я тем, что коэрцитивную силу на постоянном токе определяют по значению размагничивающего тока в момент максимума обратимой проницаемости. 3.Устройство для определения статических магнитных характеристик феррообразцов, содержащее генератор импульсов, последовательно соединенные реверсивньш счетчик, цифро- аналоговый преобразователь, усилитель мощности, намагничивающую обмотку, эталонный резистор, последовательно соединенные измерительную обмотку, интегратор и регистратор. (Л