Устройство для измерения магнитных шумов Советский патент 1986 года по МПК G01R33/02 

блока 13 управления и генератора R опорной частоты, а генератор 1 воз- буж,п;ения выцолнен с синхронизирующим входом. Кроме того устройство содержит магнитомодуляционный преобразователь 2, имеющий две намагничиваю- гцие катушки 3 и 4, и две индикаторные обмотки 5 и 6, широкополосный

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано в приборостроительной, электротехнической и радиотехнической промышленности для неразрушающего контроля материалов и изделий.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерений спектра магнитных шумов в полосе, включающей как основную, так и высшие гармонические составляющие частоты возбуждения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства , на фиг «2 схема блока управления.

Устройство содержит генератор 1 ,возбуждения, магнитомодуляционный преобразователь 2, имеющий две намагничивающие обмотки 3 и 4 и две индикаторные обмотки 5 и 6., широкополосный усилитель 7, управляемые делители 8 и 9 напряжения, усилитель 10, фильтр 11 низкой частоты, индикатор 12, блок 13 управления, генератор 14 опорной частоты и исследуемый образец 15.

Индикаторные обмотки 5 и 6 через усилитель 7 соединены с входами управляемых делителей 8 и 9, выходы которых соединены с входами усилителя 10. Выходы усилителя 10 через фильтр 11 низкой частоты соединен с индикатором 12. Генератор опорной частоты соединен с блоком 13 управления и через генератор возбуждения с намагничивающими обмотками 3 и 4. Вых.оды блока 13 управления подключены к вторым входам управляемых делителей 8 и 9. Управляемые делители 8 и 9 напряжения могут быть выполнены на аналоговых или дискретных элементах.

1251000:

усилитель 7, усилитель 10, фильтр 11 низкой частоты, индикатор 12 и исследуемый образец 15. Введение новых схемных элементов позволяет измерять уровень магнитных шумов вблизи гармоники частоты возбуждения, что новы- шает точность измерения по сравнению с прототипом. 2 ил.

Устройство работает следуюцщм образом.

Синусоидальный ток от генератора 1 возбуждения протекает по намагни- ченным обмоткам 3 и 4 магнитомодуля- ционного преобразователя 2 и возбуждает в исследуемом образце 15 магнитный поток. В индикаторных обмотках j

5и 6 индуцируется напряжение, имею- щее дискретно-сплошной спектр, которое усиливается широкополосным усилителем 7. Индикаторные обмотки 5 и

6включены встречно, что позволяет уменьшить дискретную составляющую

спектра и сохранить линейный режим

работы широкополосного усилителя. С выхода широкополосного усилителя 7 усиленное напряжение через управляемые делители 8 и 9 напряжения на вход усилителя 10, Управляе- Mijie делители 8 и 9 напряжения выполнены в виде цифроаналоговых преобразователей код сопротивление. Управляющие коды формируются блоком 13

управления, выполненным на основе реверсивного счетчика импульсов, которые поступают с генератора 14 опорной частоты.

(

Частоту cj, вблизи которой определяются магнитные шумы, устанавливают генератором опорной частоты 14, при этом

uJ - nuj.

6

(1)

где - частота тока возбуждения;

п - номер гармоники .частоты и) . Сигнал с генератора 14 опорной частоты поступает на блок 13 управле- ния, на выходе которого формируются два противофазных напряжения, регулирующие коэффициенты передачи К,

и к управляемых делителей 8 и 9 напряжения по следующим законам:

(2)

К, Ко + .ti К .К„ - K coscJt,

где К - среднее значение коэффициента передачи; К - максимальное отклонение коэффициента передачи от среднего значения.

Общий коэффициент передачи К дел-ителей 8 и 9 напряжения и усилителя 10 имеет вид:

Кз К (Кд+ K cosu-it) - (К, - - К cosu)t)

или

к, 2К, К coScOt )t,

m5

где К - коэффициент усиления дифференциального усилителя 1-0;

К , 2К К„ const,

О ГТ1

Преобразование сигнала с выхода широкополосного усилителя 7 до вход усилителя 11 низкой частоты рассмотрим отдельно для сплошной компоненты спектра (для напряжения магнитных шумов) и для дискретной компоненты (гармонической составляющей с частотой и) ) .

Обозначим крайние частоты полосы сплошного спектра, в пределах которой определяется уровень магнитных шумов, через « - и и jJ+ S2 (где Si tJ ). Тогда напряжение U на выходе усилителя 10 для сплошной копоненты спектра имеет вид:и,ш KjfU,,, cos(cJ-S2)t +

+ Uo2 COS(aJ + a)t KjUg, COScJt

Cos(iJ -Й )t + KgU coSoJt.

к

COS(a; +SJ )t cosset +

K

+ cos(2a)-Sl)t + -5. u coscJt xcos(2a)+Q)t |i (U + Ч,, )«

К

cos Sit + j-i U, cos (2u) - sz ) t +

K,

+ -jiU, cos(2oJ + Si)t,

где U и U - средние значения

амплитуд шумового напряжения на частотах jJ -Я. и yJ +S5.

12510004

Так как полоса пропускания фильтра низкой частоты огранич(гна .сверху частотой Я , на вхЬде индикатора 12 будет присутствовать только первая

5 составляющая напряжения V и, следовательно, напряжение на выходе

h и )cosflt, (3)

и, к,к(и„

где К - коэффициент передачи фильтра 11 низкой частоты.

, Таким образом, напряжение шумов Ц с частотами в полосе от uJ-Si до uJ +SJ преобразуется в напряжение U с частотами в полосе О -.Q.

Аналогично выражению (2) напряжение на выходе дифференциального усилителя 10 для гармонической составляющей спектра

и, K U cdsUit +ч) K cosuOt и cosu)t + ч )j - к Ur cos ч- + + cos(2cOt + ) I U/cos cH- (2cOt +Ч ), (4)

где U - амплитуда напряжения гармонической составляющей с частотой cj ,

ч - угол сдвига фаз между напряжением гармоники и напряжением опорного генератора 14.

Из уравнения (4) следует, что гармоническая составляющая U спектра преобразуется в постоянное напряженке

и| SU costf

и в напряжение с удвоенной частотой 2cJ

45

и

1Г

|sU cos(2u}+).

50

55

Так как полоса пропускания фильтра низкой частоты ограничена сверху частотой S2 , то напряжение U и U на усиливаются и, следовательно, не влияют на показания индикатора 12. Следовательно, с выхода фильтра низкой частоты только напряжение характеризующее уровень магнитных шумов в полосе, включающей гармоническую составляющую частоты возбуждения, поступает на вход, в качестве которого используется вольтметр индикатора 12 эффективных значений.

Выражение (3) и (4) справедливы только в том случае, когда частота «, задаваемая генератором опорного напряжения 14 тождественна частоте гармонической составляющей частоты g, генератора возбуждения 1, т„е. когда вьтолняется равенство (1), Для этого напряжение с генератора опорной частоты 14 подается на синхронизирую- щий вход генератора 1 возб кдения,, синхронизируя при этом частоту тока возбуждения.

Таким образом, введение в устройства блока управления, двух з правляе- мых делителей напряжения и генератора опорной частоты позволяет измерить уровень магнитных шумов вблизи гармоник частоты возбз ждения при любом значении амплитуды и номера гармони- ки, что повышает точность измерения,

Формула изобретения

Устройство для измерения магнит- ных шумов, содержащее магнитомодуля- ционный преобразователь, широкополосный усилитель, генератор возбуждения, синхронньй детектор, усилитель фильтр низкой частоты к индикатор, при этом магнитомодулядионный преобразователь через широкополосный усилитель подключен к первому входу синхронного детектора, выходы которого через усилитель и фильтр низкой частоты подключены к индикатору, а генератор возбуждения соединен выходом с обмоткой возбуждения магнито-

модуляционного преобразователя, о т- личаюЩееся тем, что, с целью повышения точности измерения уровня магнитного шума на любой п-й компоненте спектра частоты возбуждения (где п 1, 2, 3, 4, ..,), включая гармоническую составляющую, синхронный детектор выполнен в виде

двух управляемых делителей напряжения, блока управления и генератора опорной частоты, а генератор возбуждения снабжен синхронизирующим входом, при этом первый и второй управляемые делители напряжения соединены с первым и .вторым выходами блока управления, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты и

.синхронизирующим входом генератора возбуждения, при этом вторые входы отправляемых делителей напряжения соединены с первым входом синхронного детектора, а их выходы - с выходами синхронного детектора.

ВНИИПИ Заказ 4406/42

Тираж 728

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 728

Подписное

Изобретение относится к магни- тоизмерительной технике, может быть использовано в приборостроительной, электротехнической и радиотехнической промышленности для неразрушающего контроля материалов и изделий. Целью изобретения является повышение точности измерений спектра магнитных шумов в полосе, включающей как основную, так и высшие гармонические составляющие частоты возб ждения. Для достижения этой цели синхронный детектор вьшолнен в виде двух управ- . ляемых делителей 8 и 9 напряжения. СЛ 1ГП . . Ч - +/ I