Устройство для контроля коэффициента неоднородности частиц ферромагнитных порошков Советский патент 1986 года по МПК G01R33/12 

1J

Изобретение относится к определению свойств материалов с помощью методов магнитных измерений и может быт быть применено для оценки коэффициента неоднородности частиц ферромагнит- ных порошков в производстве магнитных лент.

Целью изобретения я вляется повьше- ние точности и производительности контроля неоднородности частиц ферро- магнитных порошков

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; -на фиг. 2-эпюры; сигналов в различных точках функциональной схемы.

Генератор 1 строб-импульсов ( фиг. фиг.1) соединен последовательно с ключйм 2, генератором 3 ступенчатого напряжения, усилителем 4 мощности и намагничивающими обмотками 5. Встреч- но включенные измерительные обмотки 6 соединены с входом интегратора 7. Прямой и инверсный выходы счетного триггера 8 подключены соответственно к управляющим входам Первого 9 и второго 10 блоков выборки-хранения, сигнальные входы которых соединены с выходом интегратора 7, а . выходы подключены к входам блока 11 вычитания, состоящего из последова- тельно соединенных дифференциального усилителя I2 с коэффициентом усиления, равным единице, двухполу- периодного выпрямителя 13 и фильтра 14 НИЖНИХ частот. Выход блока П вычитания через дифференциатор 15 и компаратор 16 соединен с управляющим входом ключа 2. Выход ключа 2 соединен с входом счетного триггера 8 и входом счетчика импульсов 17. Вы- ход счетчика импульсов 17, а также выход блока 11 вычитания и выход i второго блока выборки-хранения 10 подключены к регистрирующему устройству 18.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 строб-импульсов вырабатывает однополярные импульсы с частотой fo фиг. которые через зам- кнутый ключ 2 поступают на генератор 3 ступенчатого напряжения, счет- |Ный триггер 8 и счетчик импульсов 17 С приходом каждого строб-импульса напряжение на выходе генератора 3 сту- пенчатого напряжения возрастает на постоянную величину д U, что приводит к образованию в намагничивающих об692

мотках 5 ступенчатрго магнитного поля {фиг.2{), изменяющегося за врем At на постоянную величину дН С измерительных обмоток 6 на вход интегратора 7 поступает сигнал, про-г Порциональный производной намагниченности образца, который после интегрирования подается на сигнальные axopfn первого 9 и второго 10 блоков выборки-хранения (фиг. 2 Ь}- Переключение режимов выборки и хранения в блоках 9 и 10 осуществляется с помощью счетного триггера .8 таким образом, что« режиму выборки блока 9 соответствует режим хранения блока 10 и наоборот {фиг.2г, &). Работа счетного триггера 8 управляется.строб-импульсами с генератора 1.

1 . . ,

Сигналы с блоков 9 и 10 выборки хранения поступают на входы дифференциального усилителя 12 блока 11 вычитания , напряжение Ц( на выходе которого пропорционально приращению намагниченности за время t или дифференциальной восприимчивости контролируемого образца вследствие постоянной величины приращения магнитного поля. В зависимости от значений напряжений Ug и и/10 на выходе блоков 9 и 10 выборки-хранения сигнал U/jjj, поочередно принимает положительные и отрицательные значения (фиг.2е). С выхода дифференциального усилителя 12 разнополярный сигнал Ц поступает на вход двухполупериодного выпрямителя 13, который вьщеляст абсолютную величину сигнала Uji (фиг.2)- Полученный положительный переменный сигнал , подается на вход фильтра 14 нижних частот, который вьщеля- ет огибающую , сигнала Ц(«, , пропорциональную мгновенному значению дифференциальной восприимчивости контролируемого образца. Напряжение Ut4 через дифференциатор 15 поступает на компаратор 16. При достижении .максимального значения дифференциальной восприимчивости сигнал на выходе дифференциатора 15 становится равным нулю фиг.2} и компаратор 16 формирует сигнал, размыкающий ключ 2. При этом строб-импульсы не проходят через ключ 2, напряжение на выходе генератора 3 и напряженность магнитного поля остаются постоянными счетный триггер 8 и блоки 9 и 10 выборки хранения не меняют режимов работы. Напряжение Щц на выходе бло312А1

ка 11 вычитания пропорционально максимальной дифференциальной восприимчивости а напряжение на выходе второго блока выборки-хранения IО пропорционально намагниченности s образца MVVJ в магнитном поле Нр , соответствующем максимальной дифференциальной восприимчивости. Число строб- импульсов N, зарегистрированных счетчиков 17, пропорционально значению tO напряженности магнитного поля

Н.

лН N,

где А Н - постоянная величина приращения напряженности магнитного15 поля.

Таким образом, на регистрирующее устро йство 18 со второго блока выбор- ки-хранения 10, блока 11 вычитания.и счетчика импульсов 17 поступают сиг- 20 налы, пропорциональные намагниченности образца Мц в магнитном поле Нр, максимальной дифференциальной восприимчивости И напряженности магнитного поля HO-25

Из этих трех сигналов регистрирующее устройство формирует отношение

П L

ч

где KC( - максимальная дифференциаль

ная восприимчивость; Ку - восприимчивость при напряженности магнитного поля

в.,

соответствующей максимальной дифферен-% циальной восприимчивости, численно равное коэффициенту неоднородности. Справедливость зтого равенства вытекает из следующих рассуждений. 40

Известно, что восприимчивость равна

К - Н

Дифференциальная восприимчивость

30

45

dM all 5Й - Гн Р

4Н 0.

Напряжение на выходе интегратора

определяется как50

г

Ur к; и„ dt .

dM

- - напряжение на выходе 55

измерительной обмотки; K li, - коэффициенты пропорциональности.

)

stO

15

20; 25

,

% 40

30

45

50

55

1694

Напряжение на выходах бл оков выборки-хранения соответственно равно

Ug KM М (t4) , К„М (t ).

Напряжение на выходе блока вычитания определяется

и и - 9 Kf лм.

Тогда к7Ь

Максимальная дифференциальная вос- приимч ивость равна

., , и«с-(Но) 1 Гм-л-йгде Щ. (Но)- напряжение на выходе блока вычитания при Но 4Н N;

N - число строб-импульсов, при котором Ко( максимальна.

Подставляя все выражения в формулу для определения коэффициента неоднородности, получаем

н 5ЛМп Mjr,.KM-aH

Krf flH.(H;j

где Миг- намагниченность, при которой К(/ максимальна.

Так .как Ц,о (Но) X М... то „ и,о ( .

) N

Таким образом, коэффициент неоднородности прямо пропорционален значению напряжения с выхода блока IО выборки-хранения и обратно пропррцио- нален напряжению с выхода блока 11 вычитания и количеству строб-импуль- сов N. При этом на точность определения значений j не влияют параметры измерительной обмотки и интегратора, так как отсутствует коэффициент KI, характеризующий свойства данных блоков. Кроме того, обеспечив выпол. нение условия дН const, удается существенно повысить точность измерения t благодаря высокой точности определения Нов отличие от измерения Н индукционным методом, имеющим боль. шую погрешность измерения.

: Отсутствие необходимости дополнительных вычислений и графических построений делает процесс измерения быстрым, обусловленным только быстродействием отдельных блоков устройства.

Схемная реализацня блоков устройства может быть следующей.

Компаратор 16 - (3), 233,244,253, ключ 2 - (А), с. 50, счетчик 17 - на микросхемах К155ИБ2 (5), с, 137, блоки выборки-хранения, в простейшем случае содержат ключ, запоминающий конденсатор и повторитель напряжения.

Формула изобретения

Устройство для контроля коэффици- ента неоднородности частиц ферромагнитных порошков, содержащее последовательно соединенные генератор строб- ймпульсрв и ключ, последовательно соединенные генератор ступенчатого напряжения усилитель мощности, намаг- ничивающие обмотки, встречно включенные измерительные обмотки, а также интегратор и регистратор, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, в него введены триггер, два блока выборки-хранения, блок вычитания у дифференциатор, компаратор и счетчик импульсов, причем прямой и инверсньй выходы триггера подключены соответственно к управляющим входам

первого и второго блоков выборки-хранения, сигнальные входы которых соединены с выходом интегратора, а выходы подключены к входам блока вычитания, соединенного через дифференциатор и компаратор с управляющим входом ключа, выход которого соединен с входами триггера, генератора ступенчатого напряжения и счетчика импуль- сов,при этом выход последнего, а так

же выходы блока вычитания и второго блока выборки-хранения подключены к соответствующим входам регистратора, выход с измерительной обмотки со- ссединен с входом интегратора.

Ж

G

./

Редактор М.Бандура

Pwe, 2

Составитель В.Колачевска я

Техред Л.Олейник Корректор М.Шароши

Заказ 3484/40 Тираж 728,Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

П3035, №эсква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение может быть использовано для оценки коэффициента неоднородности частиц ферромагнитных порошков в производстве магнитных лент. Цель изобретения - повьш1ение точности и производительности контроля. Устройство содержит генераторы 1 и 3 строб импульсрв и ступенчатого напряжения соответственно, ключ 2, усилитель 4 мощности с намагничивающими и измерительными обмотками 5 и 6 соответственно, интегратор 7, ; дифференциальный усилитель 12, двухг полупериодный выпрямитель 13 и фильтр 14 нижних частот. Введение в устройство триггера 8, блоков 9 и 10 выборки хранения, блока 11 вычитания, дифференциатора 15, компаратора 16 и счетчика импульсов 17 и образование новых связей между элементами устройства исключили необходимость в дополнительных вычислениях к графических построениях. Время процесса измерения обусловлено только быстродействием отдельных блоков устройства, 2 ил. i СЛ ю 4 sk .% Wl FL Од ;о фие.г