Устройство для измерения импульсной магнитной проницаемости Советский патент 1986 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерения импульсной магнитной проницаемости ферритовых кольцевых сердечников, а также для экспресс- контроля параметров опъ- цевых сердечников.

Целью изобретения является повы шение быстродействия работы уст ройства.

На фиг. 1 представлена ма устройства; на фиг. 2 вреенные диаграммы его работы.

Устройство состоит из генератора 1 намагничивающих импульсов, измеряе мого сердечника 2 с входной 3 и выходной 4 обмотками, масштабирующих резисторов 5-7, усилителя 8, бло ка 9 сравнения амплитуд, включаю- щего амплитудный компаратор 10, микропроцессор 11 и блок 12 памяти, задающего генератора 13, элемента И 4 и элемента ИЛИ 15, электронного клю- ча 16, фильтра 17, вольтметра 18 постоянного тока, первого и второго управляемых источников 19 и 20 напряжения . I

Выход генератора 1 намагничиваю- щих импульсов соединен с входной обмоткой 3 измеряемого сердечника 2. Выходная обмотка 4 через масштабирующие резисторы 5 и 7 подключена к усилителю 8, выход .которого соединен с входом блока 9 сравнения амплитуд, выходом связанного через первый управляемый источник 19 напряжения с входом электронного ключа 16. Выход последнего соединен с масштабирующим резистором 6, а через фильтр 17 и вольтметр 18 постоянного тока подключен к второму входу блока 9 сравнения амплитуд. Выход генератора 13 задающих импульсов связан с вторым входом электронного ключа 16 через последовательно соединенные элемен- ТЫ И 14 и ИЛИ 15, вторые входы которых подключены соответственно к второму и третьему входам блока 9 сравнения амплитуд. Четвертый выход блока сравнения амплитуд соединен с входом генератора 1 намагничивающих импульсов , а пятый выход через управляемый источник 20 напряжения связан с третьим входом блока 9 сравнения амплитуд. Первый вход блока 9 сравнения амплитуд через амплитудный компаратор 10 соединен с первым входом микропроцессора 11, второй вход по j

s

0

следнего соединен с вторым входом блока 9 сравнения амплитуд, третий - с выходом блока 12 памяти. Второй вход амплитудного компаратора 10 соединен с третьим входом блока 9 сравнения амплитуд, первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы которого соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами микропроцессора 11, а шестой выход последнего подключен

к входу блока 12 памяти. I

Устройство работает следующим образом.

Блок 9 сравнения амплитуд- устанавливает цифровой код на входе второго управляемого источника 20 напряжения, выполненного, например, в виде цифроаналогового преобразователя с ре0

5

гистром памяти на входе. Первоначально в единичное состояние устанавливается старший разряд триггера (фиг1 2а), а на выходе второго управ-

5 ляемс го источника 20 напряжения появляется соответствую4ций цифровому коду уровень опорного напряжения. В соответствии с программой перемагни- чивания измеряемого сердечника блок 9 сравнения амплитуд воздействует на генератор 1 намагничивающих импуль- coBj в результате чего на выходной обмотке 4 появляется считанный сигнал, площадь которого пропорциональна величине импульсной магнитной проницаемости. Сигнал через масштабирующие резисторы 5 и 7 поступает на вход усилителя 8, при этом амплитуда импульса на его интегрирующем вькоде (фиг. 26) соответствует площади считанного сигнала. Амплитудный компаратор 10 сравнивает ампли- . туду полученного импульса с установленным уровнем опорного напряжения фиг.2в). Результат сравнения воспринимается микропроцессором 11, который в зависимости от результата корректирует цифровой код на входе управляемого источника 20 напряжения (фиг. 2г) и повторяет запуск генератора 1 намагничивающих импульсов. Указанные процедуры повторяются с частотой следования намагничивающих импульсов, причем количество повторов определяется выбранным алгорит-

5 мом поиска цифрового кода и разрядностью используемого цифроаналогово- го преобразователя, выбираемой для обеспечения требуемой точности опре

0

5

O

деления площади считанного сигнала. По окончании повторов найденный цифровой код, по существу, является цифровым эквивалентом считанного сигна

танногр сигнала и коэффициента преобразования измерительного тракта. При необходимости измерения импульсной магнитной проницаемости при воздействии намагничивающего поля иной проницаемости полученный цифровой код заносится в блок 12 памяти, а блок 9 сравнения амплитуд повторяет описанные операции, но при воздейст- ВИИ импульсов тока соответствующей амплитуды. На этом заканчивается первая часть процесса измерения, а полученный цифровой код запоминается (фиг. 2д в блоке 12 памяти.

Далее блок 9 сравнения амплитуд станавливает первоначально найденый цифровой эквивалент считанного игнала на входе второго источниа 20 напряжения, и на выходе последего устанавливается соответствующих анному цифровому коду уровень постоянного напряжения (фиг. 2е). Даее блок 9 сравнения амплитуд устанавливает цифровой код на входе первого управляемого источника 19 напряжения, выполненного, например, в виде аналого-цифрового преобразователя. Этим обеспечивается появление на выходе последнего уровня постоянного напряжения, соответствующего, например, включенному старшему разряду цифрового кода. МиЛро- процессор 11 воздействует через элемент ИЛИ 15 на электронный ключ 16, выполненный в виде формирователя рямоугольных импульсов с фиксированной длительностью, в результате чего на выходе электронного ключа появляется импульс напряжения, ампитуда которого (фиг. 2ж ) равна установленной на выходе управляемого источника напряжения, а временные параметры определены параметрами управляющего импульса. Сформированный импульс (фиг. 2ж) через масштабирующие резисторы 6 и 7 переда- ется на вход усилителя 8, а на интегрирующем выходе усилителя появляется импульсный сигнал5 амплитуда. которого пропорциональна площади импульса на выходе усилителя. Аналогично описанному производится сравнение этого сигнала с уровнем

10

2134474

опорного напряжения, соответствующего площади считанного с сердечника сигнала, и последующая коррекция, например, по алгоритму методики последовательных приближений при менительно к цифровому коду, определяющему амплитуду сигнала на выходе электронного ключа 16. При повторении описанного процесса формирования импульса иа выходе электронного ключа 16 и при сравнении у1 азан- ных сигналов с последующей их коррекцией в соответствии с количеством двоичных разрядов управляемого ис-

f5 точника 19 напряжения, площадь импульсов на выходе электронного ключа 16 оказывается равной площади импульсов считанного с сердечника сигнала, а цифровой код на входе уп20 равляемого источника 19 напряжения является результатом измерения импульсной магнитной проницаемости при конкретной величине намагничивающего тока и он может быть выведен на циф-

25 ровую индикацию (фиг. 2з).

После этого повторяется процесс задания опорного напряжения по цифровому эквиваленту считанного с сердечника сигнала при иной напряженности намагничивающего поля и деление соответствующего этому импульсу выходного сигнала электронного ключа.

В связи с тем, ЧТО поиск амплитуды сигналов на выходе электронного ключа 16 не привязан к частоте на- магничивающих импульсов, на него затрачивается значительно меньше времени по сравнению с известным устройством, где процесс поиска осуществляется при одновременном намагничивании измеряемого сердечника. Продолжительность поиска в предложенном устройстве определяется лишь частотой формирования импульсов на выходе электронного ключа 16 и при вьтолнении блока 9 сравнения амплитуд на базе микропроцессорного набора серии К580 составляет около 200 МКС.

30

35

40

45

50

Для проведения программной коррекции изменения параметров управляемого источника 19 напряжения и электронного ключа I6 блок 9 сравнения

55 амплитуд периодически обеспечивает запуск электронного ключа I6 от задающего генератора 13 через элемент И 14 и элемент ИЛИ 15. Это

обеспечивает выделение постоянной составляющей сформированных импульсов фильтром 17,-измерение их амплитуды цифровым вольтметром 18 и регистрацию результата в блоке 12 памяти блока 9 сравнения амплитуд, что дозволяет определять фактические весовые коэффициенты упраэляемого источника 19 напряжения, используемые для определения результата измерения величины импульсной магнитной проницаемости.

Формула изобретения

15

ройства, в него дополнительно введены второй управляемый источник на пряжения, элемент И и элемент ИЛИ, выход регистрирующего прибора связа с вторым входом сравнения амп литуд, а выход задающего генератора связан с вторым входом электронного ключа через последовательно соединенные элемент И и элемент ИЛИ вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим вхо дами блока сравнения амплитуд, четвертый выход которого подключен к входу генератора намагничивающих импульсов, а пятый вьпсод через второй управляемый источник напряжения связан с третьим входом блока сравнения амплитуд.

2. Устройство по п. 1, от л и -

Г. Устройство для измерения импульсной магнитной проницаемости, содержащее генератор намагничиваюпщх импульсов, выходом соединённый с входной обмоткой, электронный ключ,

задающий генератор, интегрирующий уси-20 чающее с я. тем, что блок литель, выход которого через после- сравнения амплитуд выполнен в виде доватеАьно соединенные блок сравнения блока памяти и последовательно со- амплитуд и управляемый источник напряжения подключен к первому входу электронного ключа, последовательно соединенные с электронным ключом фильтр и регистрирующий прибор, а также три масщтабирундаих резистора, через которые выход электронного ключа и выходная обмотка подключены к входу интегрирующего усилителя.

25

30

О Т л и Ч ;а ю щ ее с я тем, что, с целью повыщения быстродействия устединенных амплитудного компаратора и микропроцессора, второй вход которого соединен с вторым входом бл ка сравнения амплитуд, третий вход подключен к выходу блока памяти, вход которого соединён с шестым вьг ходом микропроцессора, а его второ третий, четвертый и пятый выходы соеданены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым выxoдa да блока срач;1ения амплитуд.

5

ройства, в него дополнительно введены второй управляемый источник напряжения, элемент И и элемент ИЛИ, выход регистрирующего прибора связан с вторым входом сравнения амплитуд, а выход задающего генератора связан с вторым входом электронного ключа через последовательно соединенные элемент И и элемент ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с вторым и третьим входами блока сравнения амплитуд, четвертый выход которого подключен к входу генератора намагничивающих импульсов, а пятый вьпсод через второй управляемый источник напряжения связан с третьим входом блока сравнения амплитуд.

2. Устройство по п. 1, от л и -

чающее с я. тем, что блок сравнения амплитуд выполнен в виде блока памяти и последовательно со-

единенных амплитудного компаратора и микропроцессора, второй вход которого соединен с вторым входом блока сравнения амплитуд, третий вход подключен к выходу блока памяти, вход которого соединён с шестым вьг ходом микропроцессора, а его второй, третий, четвертый и пятый выходы соеданены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым выxoдa да блока срач;1ения амплитуд.

Изобретение касается магнит-- иых измерений, например измерений импульсной магнитной проницаемости ферритовых кольцевых сердечников, и позволяет повысить быстродействие устройства. Выход генератора 1 (г) намагничивающих импульсов соединен с входной обмоткой 3 измеряемо.го сердечника 2. Выходная обмотка 4 через масштабирующие резисторы 5 и 7 подключена к усилителю 8, выход которого соединен с входом блока 9 сравнения амплитуд БСА). Вькод БСА через источник 19 напряжения соединен с входом электронного ключа 16, выход последнего соединен с резистором 6, а через фильтр 17 и вольтметр 18 подключен к БСА 9. Выход Г 9 задающих импульсов соединен с входом электронного ключа через элементы И 14 и ИЛИ 15. Их вторые вьг- ходы подключены к второму и третьему входам БСА 9. Четвертой выход БСА 9 соединен с Г 1. Пятый вьЬсод через источник напряжения 20 связан с третьим входом БСА 9 Первый вход БСА 9 через амплитудный компаратор 10 соединен с первым входом микропроцессора 11, его второй вход соединен с вторым входом БСА 9, третий - с выходом блока памяти. Второй вход амплитудного компаратора 10 соединен с третьим входом БСА 9, с первого по питый выходы которого, соединены с первого по пятьй выходами микропроцессора 11, а шестой BW- ход последнего подключен к входу блока 12 памяти. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. г (О . и. /