Устройство для измерения напряженности магнитного поля Советский патент 1988 года по МПК G01R33/02 

4

00 &5

О)

гч

1

Изобретение относится к магнитоиз мерительной технике и предназначено для измерения напряженности магнитного поля на поверхности ферромагне тика при испытаниях в переменных магнитных полях в процессе приемосдаточных испытаний, обработке технологии про.изводства, а также совершенство- ваккк конструкций электрических маши

Цель изобретения - повьштение точности измерения напряженности магнитного поля в широком частотном диапазоне.

На чертеже представлена функциональная схема-устройства.

Устройство содержит магнитопровод 1 с обмоткой 2, размещенной на испы- туембм 3 ферромагнетике, обмотка 2 подключена к последовательно соединенным первому 4 резистору, параллельно которому подсоединен регистрирующий прибор 5, двухполюснику 6 с отрицательным сопротивлением, источнику 7 постоянного измерительного тока, защищенному от проникновения rte- ременной составляющей и состоящему из источника 8 постоянного тока и конденсатора 9, второму резистору 10 и катушке индуктивности 11, вход второго управляемого усилителя 12 подключен к первому 4 резистору, а его выход нагружен на двухполюсник 6, ег управляющий вход соединен с выходом третьего 13 усилителя, вход которого подключен к источнику 7 постоян- ного тока, защищенного от проникновения переменной составляющей, вход делителя, вьтолненного на третьем и четвертом резисторах 14 и 15, подсоединен параллельйр второму резистору 10, выход его соединен последовательно с катушкой индуктивности.11 и подключен к входу первого усилителя 16, выход которого .нагружен на второй ре

ЗИСТОР 10, ,

Устройство работает следуюпшм образом.

При перемагничивании образца 3 на е поверхности создается магнитное напряжение и, равное

и

м

Н .1,

где Н - средняя напряженность магнитного поля;1 1 - расстояние между полюсами

магнитопровода,

Под действием в магнитопроводе 1 создается поток, а на обмотке 2

где

напряжение, если обеспечить активное сопротивление, а также паразитную реактивность цепи обмотки 2 равное нулю, то ток в обмотке 2 создает магнитодвижущую силу равную и противоположно направленную U , т.е.

м

м

W

5

0

5

Q где

0

0

5

0

5

i - ток в цепи обмотки; W - число витков обмотки, откуда

. и« Н 1.

- W

следовательно, регистрирующим прибором 5 с образцового резистора 4 можно измерять величину, пропорциональную напряженности магнитного поля, а переградуировав шкалу прибора непосредственно в .единицах напряженности магнитного поля, можно сразу измерять напряженность с высокой точностью,

Компенсация падения напряжения на индуктивности рассеивания Lg обмотки 2 (она составляет основную паразитную реактивность) производится следующим образом, В электрической цепи обмотки 2 находится дополнительная катушка индуктивности 11 с индуктивностью, пропорциональной индуктивности L обмотки 2 (для

g tjwi-iwii ri f. простоты примем их равными по величине), и вто- рой резистор 10, При протекании по цепи/тока i на катушке индуктивности 11 будет падение напряжения, равное по величине падению напряжения на индуктивности рассеяния обмотки 2 и таким образом оно удвоится. На вход усилителя 16 подается напряжение с катушки индуктивности 11 и второго резистора 10 через делитель, образованный третьим и четвертым резисторами 14, 15 с коэффициентом деления, равньм отношению величины дополнительной индуктивности катушки 11 к сумме ее и индуктивности рассеяния обмотки 2 (в данном случае 1:2), а с его выхода оно в противофазе поступает на второй резистор 10, При обеспечении коэффициента передачи усилителя 16 к- СО , напряжение на втором резисторе 10 будет компенсировать падение напряжения на катушке индуктивности 11 и индуктивности Lg рассеяния в обмотке 2, В общем случае реактивность катушки 11 должна быть.равна суммарной паразитной реактивности всей , например,

последовательно с ней нужно включить конденсатор 9 с емкостью, равной по величине емкости для компенсации его реактивности.

Компенсация падения напряжения на активной составляющей производится следующим образом. Напряжение от протекания тока по обмотке 2 образцо вого резистора 4 поступает на вход усилителя 12 и после усиления и инвертирования с его выхода поступает на двухполюсник, при этом по нему протекает -ток, противоположный по фазе току i, создавая падение напряжения, эквивалентное введению в цепь отрицательного резистора. При различ ных коэффициентах передачи усилителя 12 суммарное активное сопротивление цепи обмотки 2 может быть положительным, отрицательным и равным нулю, по цепи источника 7 постоянного тока, защищенного, от проникнове- переменной составляющей, пропускается постоянный ток небольшой величины (на 2-3 порядка меньше тока:, чтобы не вносить погрешность в измерения, например, вводя смещение в сердечник 1 и образец 3 и т.п.), падение напряжения на цепи (выходе источника 7 постоянного измерительного тока пропорционально ее сопротивлению, оно равно нулю в случае равенства суммарного сопротивления цепи нулю, в других случаях сигнал с выхода источника 7 постоянного тока поступает на вход усилителя 13, ас его выхода на управляющий вход управляемого усилителя 12, при этом изменяется коэф- фициен- его передачи и восстанавливается сопротивление цепи постоянному току равньм нулю, однако при этом с образцового резистора 4 через усилитель 12) на двухполюсник 6 поступает в противофазе и переменное напряжение, вызванное протеканием тока i, т.е. суммарное сопротивление цепи и току обмотки 2, будет равным нулю.

Усилитель 12 должен обладать большим входным сопротивлением, чтобы не шунтировать образцовый резистор 4 (также, как и усилитель 16), двухполюсник 6 - резистор небольшой величины (Ом-доли), коэффициент передачи усилителя 12 и мощность должны быть достаточными, чтобы развить на пятом резисторе напряжение, противоположное по фазе и равное по величи

А8316

не на активном сопротивлении стальной части цепи обмотки 2. Источник 7 постоянного измерительного тока может быть вьшолнен в виде обычного источника 8 постоянного тока, последовательно с выходом у которого включен дроссель для защиты его выхода от проникновения переменной состав Q ляющей для этой же цепи, а также для. прохождения тока источник 7 снабжен конденсатором 9 большой величины, чтобы падение напряжения на ней от тока i стремилось к нулю( десятые,

г сотые доли процента Ид) и не влияло на точность измерений, а также не искажало сигнал управления коэффициентом передачи усилителя 12. Конденсатор 9 может быть выполнен

2Q встречным включением двух электролитических конденсаторов, что снизит ее габариты.

Усилитель 13, усилитель постоянного тока с большим входным сопротив25 ленив и коэффициентом передачи, для снижения искажения управляющего сигнала током может быть вьшолнен интегрирующим. Регулирование коэффициента передачи усилителя 12 может,

2Q например, осуществляться включением на его входе управляемого делителя с напряжения, состоящего из двух опто- электронных преобразователей, сос- тояпшх из резистора и светодиода, при этом резисторы составляют делитель, а их светодиоды через разно- полярные диоды подключены к выходу усилителя 13 (оптоэлектронные преобразователи при этом обладают интегрирующим свойством), отрицательный сигнал увеличивает коэффициент деления, положительный уменьшает, другим способом регулирование может осуществляться по дачей смещения и

т.д. 45

Формулаизобретения Устройство для измерения напряженности магнитного поля по авт. св. № 1307411, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности в широком частотном диапазоне, в него введены второй управляемый усилитель, источник постоянного тока, запсищенный от проникновения пе- ременной составляющей и третий усилитель, при этом выход второго управляемого усилителя через источник постоянного тока, защищенный от про35

40

50

5 .14483166

никновения постоянной составляющей, тивлением, управляющий вход второго

подключен к второму и четвертомууправляемого усилнтеля соединен с

Пеэисторам и второму выходу усилитевыходом третьего усилителя, вход

ля, вход второго управляемого уси-которого подключен параллельно выхолителя подсоединен параллельно пер-ду источника постоянного тока, защивому резистору, а выход нагружен нащенного от проникновения переменной

двухполюсник с отрицательным сопро-составляющей.

Изобретение может быть использовано для измерения напряженности магнитного поля на поверхности ферромагнетика при испытаниях в переменных, магнитных полях, например приемосдаточных. Устройство содержит маг- нитопровод 1 с обмоткой 2, размещенной на испытуемом ферромагнетике 3, резисторы 4, 10, 14, 15, двухполюсник 6 с отрицательным сопротивлением, источник 7 постоянного измерительного тока, защищенный от проникновения переменной составляющей и состоящий из источника 8 постоянного тока и конденсатора 9, катушку 11 индуктивности, управляемый усилитель 12, усилители 13, 16. При перемагничивании образца испытуемого ферромагнетика 3 на его поверхности создается магнитное напряжение, под действием которого в магнитопроводе 1 создается поток, а на обмотке 2 - напряжение. Регистрирующим прибором 5 на резисторе 4 измеряют величину, пропорциональную напряженности магнитного поля, а переградуировав шкалу прибора непосредственно в единицах напряженности магнитного поля, можно сразу измерять напряженность с высокой точностью и в широком частотном диапазоне. 1 ил. (Л