Устройство для получения синусоидальной индукции в ферромагнитных образцах Советский патент 1989 года по МПК G01R33/12 

Фаг. /

Изобретение, относится к измеря- J, тельной технике и может быть использовано при измерении магнитных харак- терист1П ферромагнитных материалов в режиме синусоидальной и щyкции.

Цель изобретения - повышение точности формирования синусоидальной формы индукции за счет уменьшения фа- .зовых сдвигов между основной и вые- шими гармониками намагничивающего сигнала при перемагничивании образца в широком диапазоне значений магнитной индукции, повьшение устойчивости устройства,.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема режекторно- го фильтра; на фиг.З - схема блока автоматического регулирования ослабления режекторного фильтра,

Устройство содержит усилитель 1 мощности, исследуемый образец 2 с намагничивающей 3 и измерительной 4 об«

мотками, перестраиваемый по частоте режекторный фильтр 5 с регулируемым ослаблением, блок 6 автоматической регулировки ослабления фильтра 5. Выход усилителя 1 соединен с намагничивающей обмоткой 3, охватьюающей образец 2, измерительная обмотка 4 соеди- нена с входом режекторного фильтра 5 выход которого соединен с входом усилителя 1 и с входом блока 6, выход которого соединен с управляющим входом режекторного фильтра 5.

Фильтр 5 включает двойной Т-образный мост (2Т мост) 7, вход которого соединен с входом фкпьтра, операционный усилитель (ОУ) 8 и делитель 9 напряжения. Блок 6 содержит последова- тельно соединенные входной усилитель 10 и делитель II напряжения, выход которого соединен с входами пиковых детекторов 12 и 13, выходы которых соединены с управляющими входами уп- равняемых аттенюаторов 14 и 15, объединенные выходы которых соединены с выходами блока 6. 2Т мост 7 включает переменные резисторы 16-18, объединенные общей механической связью,, и

конденсаторы 19-21, выход 2Т моста 7 соединен с неинвертирующим входом ОУ 8, инвертирующий вход которого соединен с его выходом, входом делителя 9 напряжения и выходом фильтра 5, средняя точка 2Т моста 7 соединена с выходом делителя 9 напряжения и управляющим входом фильтра 5. Делитель 9 напряжения имеет переменный резистор

0 5

0

5 0 j

0 д

0

с

22 и pe iHCTop 23, пиковый детектор 12 включает диод 2 t, аноц которого соединен с входом пикового детектора, а катод с его выходом, и конденсатор 25, выводы которого соединены с катодом диода 24 и общей шиной. Пиковый детектор 13 содержит диод 26, катод которого соединен с его входом, а анод с выходом, и конденсатор 27, выводы которого соединены с анЬдом диода и общей щиной, аттенюаторы 14 и 15 выполнены на транзисторах 28 и 29 соответственно п-р-п и р-п-р типа, базы которых соединены с управляющими входами аттенюаторов, коллекторы с их выходами, а эмиттеры - с общей шиной.

Режекторный фильтр 5 является перестраиваемым по частоте, перестройка осуществляется изменением сопротивлений резисторов 16-18. Ослабление фильтра 5 зависит от соотношения сопротивлений резисторов 22 и 23, резистор 22 задает минимальное ослабление фильтра 5. Последний ослабляет сигнал на частоте, определяемой параметрами 2Т моста 7 и поворачивает фазу на этой частоте иа 180°.

Блок 6 работает следующим образом.

Сигнал с выхода фильтра 5 подается на вход блока 6, усиливается усилителем 10, делится делителем 11 и подается на диоды 24 и 26. Если его амплитуда больше падения напряжения на этих диодах, через них начинает течь ток, который заряжает конденсаторы 25 и 27 соответственно во время положительной и отрицательной полуволи. В зависимости от напряжения на конденсаторах 25 и 27 рабочие точки транзисторов 28 и 29 смещаются по вольтамперным характеристикам иа более крутые участки, что приводит к уменьшению их дифференциального сопротивления. Это сопротивление в свою очередь шунтирует резистор 23 фильтра 5, что приводит к уменьшению коэффициента передачи фильтра 5 на частоте подавления. Следствием этого является уменьшение сигнала на входе блокаг 6. Амплитуда установившихся колебаний задается делителем 11.

Устройство работает следующим, об- .

Связь между блоками устройства, показанная на фиг.1, приводит к возникновению отрицательной обратной связи (ОС) на частотах, лежащих за

пррирлями полосы подлпприия оильтра 5, и положительной fir, на чястоте ре- жекцни фильтра 5.

Условия, при которых R устройстве возникает устойчивый автоколебательный процесс с частотой режекции FP и соблюдается требование линейности для частот 3Fp и более, соответствуют следующему.

Диапазон регулирования коэффициента передачи фильтра 5 на частоте режекции должен удовлетворять уело-ВИЮ

. 1/4

К

лдин l7

Ф

if. .Ф

К

макс

ллмн соответственно наименьший и наибольший, коэффициенты передачи фильтра 5 на частоте Fp; Ку(.- коэффициент усиления усилителя на частоте Fp;

При минимальном коэффициенте передачи фильтра 5 К на частоте Fp его коэффициент передачи на частотах 3Fp и более должен достигать значения, близкого к единице. Наличие блока 6 приводит к тому, что при увеличении амплитуды сигнала на его вход коэффициент передачи фильтра 5 на частоте Fp уменьшается нелинейно. В зависимости от соотношения сопротивлений транзисторов 28 и 29 коэффициент передачи фильтра 5 на частоте В, принимает различные значения. При этом чем меньше .сопротивление аттенюатора 14 или 15, тем меньше коэффициент передачи фильтра 5 на частоте подавления.

Особенностью устройства является отсутствие фазового сдвига между сигналами в образце и задающем генераторе, а также то, что отрицательная и положительная ОС обеспечиваются одним блоком - режекторным фильтром. Это обеспечивает высокую точность задания синусоидальной индукции в образце в широком диапазоне напряженности перемагничивающего поля.

Формула изобретения I. Устройство для получения синусоидальной индукции в ферромап итных

-

с

1/409)4/,л

образцах, содержащее намагничивающую и измерительную обмотки, усилитель мощности, выход которого соединен с , первым выводом намагничивающей обмотки, второй вывод которой соединен с общей шиной и первым вьшодом измерительной обмотки и режекторный фильтр, отличающееся тем, что, с ,Q целью Повьщтения точности формирования индукции синусоидальной формы, оно снабжено блоком автоматической регулировки ослабления режекторного фильтра, при этом вход режекторного фильт- 15 ра соединен с вторым вьтодом измерительной обмотки, а выход режекторного фильтра соединен с входом усилителя мощности, причем вход блока автоматической регулировки ослабления 20 режекторного фильтра соединен с выходом режекторнбго фильтра,,а выход блока автоматической регулировки ос- лабления режекторного фильтра соединен с управляющим входом режекторного 25 фильтра.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а- ю Щ е е с я тем, что блок автоматической регулировки ослабления режекторного фильтра выполнен в виде пос- 30 ледовательно соединенных усилителя и делителя напряжения, выход которого соединен.с входами двух пиковых детекторов, выходы которых соединены с управляющими входами аттенюаторов с g объединенными первыми вьшодами, соединенными также с выходами блока автоматической регулировки, вход которого соединен с входом усилителя, при этом вторые выводы аттенюаторов с общей шиной.

3. Устройство по П.1, о тли чающееся тем, что режекторный фильтр выполнен в виде двойного Т-образного моста, перестраиваемого по g частоте, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, входом делителя напряжения g и выходом режекторного фильтра, вход которого соединен с входом двойного Т-образного моста, а выход делителя напряжения соединен со средней точкой двойного Т-образного моста и управля- ющим входом режекторного фшьтра.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении магнитных характеристик ферромагнитных материалов в режиме синусоидальной индукции. Целью изобретения является повышение точности формирования синусоидальной формы индукции за счет уменьшения фазовых сдвигов между основной и высшими гармониками намагничивающего сигнала при перемагничивании образца в широком диапазоне значений магнитной индукции, повьш1ения устойчивости устройства. Устройство содержит усилитель 1 мощности, исследуемый образец 2с намагничивающей 3 и измерительной 4 обмотками, выделяющий фильтр 5, блок 6 автоматической регулировки ослабления фильтра 5. Связь меяоду блоками устройства приводит к возникновению отрицательной обратной связи (ОС) на частотах, лежащих за пределами полосы подавления фильтра 5, и положительной ОС на частоте режекции фильт- :ра 5. 2 з.п.ф-лы, 3 ил. i (Л

ГЯ

ri-- LJ1

10 -L f

чи

Ф14г.2

ГЯ

LJ1

f

I- I

ПГ «I 1Й-Н

i

l ZJ

I 1I « лшттаттт

Pii8.3

K