Устройство для измерения параметров предельной статической петли гистерезиса Советский патент 1989 года по МПК G01R33/14 

1146

Изобретение относится к магнитным. измерениям и может быть использовано для измерения магнитных параметров материалов и изделий в статических режимах намагничивания.

Цель изобретения - повьппение точности измерения устройства,

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - предельная петля гистерезиса для пояснения работы устройства; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит генератор 1

намагничивающих импульсов, намагничивающую обмотку 2, формирователь 3 размагничивающих импульсов, обмотку 4 размагничивания, калиброванный резистор 5, формирователь 6 управляющих импульсов, испытуемый сердечник 7, измерительную обмотку 8, интегратор 9, первьй 10 и второй 11 ключи, первый 12, .второй 13 и третий 14 пиковые детекторы, дифференцирующий блок 15, вь читaшщйй блок 16, первый 17, второй 18 и третий 19 регистрирующие приборы, К выходу генератора I намагничивающих импульсов подка по- чены намагничивающая обмотка 2, входы формирователя 3 размагничивающих импульсов и формирователь 6 управляющих импульсов, третий, второй и первый выходы которого соединены с управлюощими входами соответственно первого 10, второго I ключей и интегратора 9 Измерительная обмотка 8 подключена к входу интегратора 9, выход которого через последовательно соединенные второй ключ 11 и второй пиковый детектор 13 подключен к второму входу вычитающего блока 16 и через последовательно соединенные первый ключ 10 и первый пиковый де- teKTOp 12 к первому регистрирующему прибору 17 и к первому входу вычитающего блока 16, выход которого соединен с вторым регистрирующим прибором 18. Третий регистрирующий прибор 19 через третий пиковый детектор 14 подключен к калиброванному резис- . тору 5 и обмотке 4 размагничивания, вторые выводы которых подключены к выходам формирователя 3 размагничивающих импульсов, а управляющий вход второго пикового детектора 12 через дифференцирующий блок 15 подключен к первому выходу формирователя 6 управляющих импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Намагничивающие разнополярные импульсы тока прямоугольной формы с длительностью с, равной длительности

0

5

0

5

5

0

5

0

5

интервала между соседними импульсами и превышающей время перемагничива- ния контролируемого сердечника 7 (фиг. За), с выхода генератора 1 намагничивающих импульсов протекают по намагничивающей обмотке 2, создавая в контролируемом сердечнике 7 соответствующие импульсы магнитного поля с амплитудой, обеспечивающей намагничивание сердечника 7 до насыщения, и, кроме того, поступают на входы формирователя 6 управляющих импульсов и формирователя 3 размагничивающих импульсов. На третьем выходе формирователя 6 и соответственно на управляющем входе первого ключа 10 в.режиме измерения реализуется нулевой уровень, а в режиме установки формируются управляющие импульсы Uj, совпадающие во времени с намагничивающими импульсами положительной полярности (фиг, Зв). На втором выходе формирователя 6 в обо- 0 их режимах формируются импульсы U управления вторым ключом II, совпадающие во времени с промежутками между намагничивающим импульсом положительной полярности и последующим намагничивающим импульсом отрицательной полярности (фиг, Зг). На первом выходе формирователя 6 формируются импульсы Uy сброса интегратора 9 (фиг. 3 д).

Формирователь 3 размагничивающих импульсов формирует последовательность разнополярньгх размагничивающих импульсов тока 1, занимающих по времени промежутки между намагничивающими импульсами, причем поляр- ч ность размагничивающего импульса противоположна полярности предшествующего намагничивающего импульса (фиг. 36). Протекание размагничивающих импульсов по обмотке 4 размагничивания создает в контролируемом сердечнике 7 соответствующие импульсы магнитного поля с амплитудой, меньшей амплитуды импульсов намагничивающего поля. Б результате наложения намагничивающих и размагничивающих импульсов на испытуемый сердечник 7 воздействует последовательность разнополярных ступенч.атых импульсов магнитного поля (фиг. Зе), В интервале времени t(, tj (фиг. Зе) при постоянном значении поля,равном + Н , происходит изменение магнитной индукции сердечника 7 из состояния I в состояние II (фиг. 2) и в измерительной обмотке 8 наводится импульс ЭДС Е. положительной полярности (фиг. Зж). В интервале времени Q t, t, при постоянном значении поля, равном -Н,, происходит изменение индукции из состояния II в состояние III (фиг. 2) и в обмотке 8 наводится импульс ЭДС Неотрицательной поляр- 15

тояние III (фиг. 2). При увеличени с помощью формирователя 3 амплитуд размагничивающих импульсов разност между &В,1 и &В, уменьшается и ст новится равной нулю при B Вд, при этом становится равньм н лю уровень на выходе вычитающего блока 16. Дифференцирующий блок 55 из импульсов управления первым клю чом 1 О формирует короткие корректи рующие импульсы (фиг. Зз), частичн сбрасывающие напряжение на первом детекторе 12 перед поступлением оч редного сигнала на его вход, что

ности (фиг. Зж). Аналогично в интер- позволяет при уменьшении величины

валах времени t, t. и t, tj при постоянных значениях поля соответственно -Н и -i-H, индукция переходит из состояния III в состояние IV и из состояния IV в первоначальное состояние I (фиг. 2), при этом наводятся соответственно ЭДС Е и Е. Далее процесс периодически повторяется, причем индукция сердечника 7 изменяется по предельной петле гистерезиса, а изменение магнитного состояния происходит при постоянном значении магнитного поля, т.е. при обеспечении условий статического перемагничивания. При этом каждый цикл полного перемагничивания разбивается на четыре одинаковых интервала временив, в конце каждого из ко20

ЛВ, с ростом амплитуды размагничи вающих импульсов сохранять соотве ствие уровня на выхбде первого пи кового детектора 12 величине изме ния индукции Л.В ,j .

Таким образом, при нулевом уро на выходе вычитающего блока 16 (с ответственно при нулевом показани

25 второго регистрирующего прибора 1 показания первого регистрирующего прибора 17 пропорциональны индук1Ш насьщения В, показания третьего гистрирующего прибора 19 пропорци

30 нальны величине коэрцитргвной силы Переход из режима установки в реж измерения осуществляется фиксацие нулевого уровня на третьем выходе формирователя 6 управляющих импул

Ла времени о , о лч-тги, j.« v-ii - --- -Г--г-

торых на управляющий вход интеграто- сов, отк-пючением формирователя J

ра 9 поступает короткий импульс сброса (фиг. Зд) с выхода формирователя 6, а максимальное напряжение на выходе интегратора, достигаемое в течение каждого из интервалов, до пропорционально изменение индукции йВ на соответствующем интервале.

В режиме установки первый ключ 10 пропускает на вход первого пикового детектора 12 только проинтегрированный сигнал Е,(фиг. Зж) в течение каждого цикла перемагннчивания, и на первом пиковом детекторе 12 устанавливается уровень, пропорциональный изменению индукции ЛВ,, при переходе gg из состояния 1 в состояние II (фиг.2). На вход второго пикового детектора 13 проходит через второй ключ 11 только проинтегрированный сигнал К-, (в каждом цикле перемагничивания), gg и на выходе второго пикового детектора устанавливается уровень, про- порциональньй изменению индукции bBjj при переходе из состояния II в сосразмагничивающих импульсов и сбро сом второго пикового детектора 13 При этом на первом пиковом детект ре 12 остается уровень, пропорцио нальный В, на третьем пиковом де текторе - уровень, пропорциональн Н, а на выходе второго пикового

тектора устанавливается уровень, пропорциональный разности индукци 45 насьщения Вд и остаточной индукци Вг (так как точка III на фиг. 2 ответствует состоянию Вр) и соотв ственно на выходе вычитающего бло 16 устанавливается уровень, проп циональный остаточной индукции В Таким образом, в режиме измерени три регистрирующих прибора однов менно показывают индукцию насьщхе коэрцитивную силу и остаточную и дукцию контролируемого сердечник а процесс контроля заключается в увеличении амплитуды импульсов р магничивающего поля до момента н вого показания второго регистрир

850

Q15

тояние III (фиг. 2). При увеличении с помощью формирователя 3 амплитуды размагничивающих импульсов разность между &В,1 и &В, уменьшается и становится равной нулю при B Вд, при этом становится равньм нулю уровень на выходе вычитающего блока 16. Дифференцирующий блок 55 из импульсов управления первым ключом 1 О формирует короткие корректирующие импульсы (фиг. Зз), частично сбрасывающие напряжение на первом детекторе 12 перед поступлением очередного сигнала на его вход, что

позволяет при уменьшении величины

0

ЛВ, с ростом амплитуды размагничи- . вающих импульсов сохранять соответствие уровня на выхбде первого пикового детектора 12 величине изменения индукции Л.В ,j .

Таким образом, при нулевом уровне на выходе вычитающего блока 16 (соответственно при нулевом показании

5 второго регистрирующего прибора 18) показания первого регистрирующего прибора 17 пропорциональны индук1ШИ насьщения В, показания третьего регистрирующего прибора 19 пропорцио30 нальны величине коэрцитргвной силы Переход из режима установки в режим измерения осуществляется фиксацией нулевого уровня на третьем выходе формирователя 6 управляющих импуль -Г--г-

сов, отк-пючением формирователя J

сов, отк-пючением формирователя J

о

g gg

размагничивающих импульсов и сбросом второго пикового детектора 13. При этом на первом пиковом детекторе 12 остается уровень, пропорциональный В, на третьем пиковом детекторе - уровень, пропорциональный Н, а на выходе второго пикового детектора устанавливается уровень, пропорциональный разности индукции 5 насьщения Вд и остаточной индукции Вг (так как точка III на фиг. 2 соответствует состоянию Вр) и соответственно на выходе вычитающего блока 16 устанавливается уровень, пропорциональный остаточной индукции В.. Таким образом, в режиме измерения три регистрирующих прибора одновременно показывают индукцию насьщхения, коэрцитивную силу и остаточную индукцию контролируемого сердечника 7, а процесс контроля заключается в увеличении амплитуды импульсов размагничивающего поля до момента нулевого показания второго регистрируюо прибора 18 и в последующем пелючении реяйма.

Предлагаемое устройство характеуется высокой точностью контроля едствие полного обеспечения режистатического перемагничивания и еделения изменений магнитных сосний только по максимальному уровна интеграторе, достигаемому к енту окончания перемагничивания.

U65850

вх щ ни фо пу тр ра те 0 с ра кл ни че 15 кл во ре ть ро 20 им вх под тий имп 25 уп чер вхо вых вен 3Q бор бло с в вто под

Формул

изобре.тения

Устройство для измерения параметров предельной статической петли гистерезиса, содержащее генератор намагничивающих импульсов, выход которого подключен к входу формирователя управляющих импульсов и к первому выводу намагничивающей обмотки, калиброванный резистор, один вывод которого подключен к общей шине и к первому вьгаоду измерительной обмотки последовательно соединенной с интегратором, первым ключом и первым пиковым детектором, первый, второй и третий регистрирующие приборы, вычитающий блок, выход которого подключен к второму регистрирующему прибору, второй ключ, выход которого соединен с входом второго пшсового детектора, вькод формирователя управ- импульсов подключен к второму

входу интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено формирователем размагничивающих импульсов, дифференцирующим блоком, третьим пиковым детектором, обмоткой размагничивания, при этом формирователь управляющих импульсов выполнен с дополнительным выходом, выход генератора намагничивающих импульсов подключен к входу формирователя размагничивающих импульсов, выход которого через обмотку размагничивания под- ключен соответственно к второму выводу калиброванного резистора и через третий пиковый детектор - к третьему регистрирующему прибору, второй выход формирователя управляющих импульсов соединен с управляющим входом второго ключа, вход которого подключен к.выходу интегратора, третий выход формирователя управляющих импульсов соединен соответственно с управляюнагм входом первого ключа и через дифференцирующий блок с вторым . входом первого пикового детектора, выход которого подключен соответственно к первому регистрирующему при- бору и первому входу вычитающего блока, второй вход которого соединен с выходом второго пикового детектора, второй вьшод намагничивающей обмотки подключен к обшей тайне.

Изобретение может быть использовано для измерения магнитных параметров материалов и изделий в статических режимах намагничивания. Цель мерения - достигается, за счет введения в устройство формирователя 3, обмотки 4 размагничивания, дифференцирующего блока 15, выполнения формирователя 6 и новых связей, что позволило полностью обеспечить режим статического перемагничивания при измерении магнитных свойств материалов. Устройство содержит также генератор 1 намагничивающих импульсов и намагничивающую обмотку 2, калиброванный резистор 5, формирователь 6 управляющих импульсов, испытуемый сердечник 7, измерительную обмотку 8, интегратор 9, ключи 10, 11, пиковые детекторы 12-14, вычитающий блок 16, регистрир к:1тие приборы 17-19. 3 ил. (Л

2

//

/У

фие,2

.

я

о

t

о гЩ

5 ff

Н

p fl n fl л П П n П . П j

ii

/.#-1

I

и t

Y4

фиРЗ

t

f

H

/

V

zx.

1

JL

f