Устройство для исследования ферромагнитных материалов Советский патент 1989 года по МПК G01R33/14 

11

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности - к устройствам для определения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов, и может быть использовано при неразрушающем контроле их качества.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство для исследования харак- теристик ферромагнитных материалов содержит блок 1 намагничивания с испытуемым образцом 2, блок 3 управления, выход которого соединен с входом блока 1 намагничивания, после- довательно соединенные индукционный датчик 4 блока 1 намагничивания, первый усилитель 5, интегратор 6, инвертирующий усилитель 7 (ИУ), выход которого соединен с третьим входом суммирующего усилителя 8 (СУ), при этом выход первого усилителя 5 соединен с входом блока 3 управления, а выход интегратора 6 соединен с первыми входами первого 9 и второго

10запоминающих устройств (ЗУ), выходы которых соединены с первым и вторым входами СУ 8 соответственно, последовательно соединенные датчик

11напряженности магнитного поля бло ка 1 намагничивания и второй усилитель 12, выход которого соединен с входами первого ключа 13 и нуль- органа 14, двухкоординатный регистрирующий прибор 15, входы которого соединены соответственно с выходами первого 13 и второго 16 ключей, а вход второго ключа 16 соединен с выходом СУ 8, последовательно соединенные второй суммирующий усилитель

17,второй инвертирующий усилитель

18,третий ключ 19 и второй интегратор 20, выход которого соединен с четвертым входом СУ 8, при этом выход третьего ключа 19 соединен с пятым входом СУ 8, третье запоминающее устройство 21, первый вход которого соединен с выходом ИУ 7, а выход соединен с первым входом второго

СУ 8, второй вход которого соединен с выходом первого ЗУ 9, блок 22 распределителя импульсов, вход которого соединен с выходом нуль-органа, а первый, второй, третий выходы соеди762

нены соответственно с вторым входом первого ЗУ 9, с вторым входом второг ЗУ 10, с вторым входом третьего ЗУ 21, третий вход блока 22 распределителя импульсов соединены с управляющими входами первого 13, второго 16 и третьего ключей 19 и отключающим входом нуль-органа 14.

Устройство работает следующим образом .

Пусть начальное состояние характеризуется величиной индукции В0 (точка А на фиг. 2, где пунктирная линия соответствует кривой, которая фиксировалась бы регистрирующим прибором, если бы ключи 13 и 16 были включены в начальный момент (времени). Пусть также интегратор 6 имеет дрейф, что вызывает ошибку ДВ на выходе устройства, равную

&В k-t

где k - коэффициент пропорциональности, t - время.

Блок 3 формирует требуемый закон перемагничивания образца 2, датчики 4 и И выдают сигналы, пропорциональные соответственно скорости изменения магнитной индукции В и напряженности магнитного поля Н, которые усиливаются усилителями 5 и 12. Сигнал датчика 4 после усиления интегрируется интегратором 6.

При увеличении напряженности намагничивающего поля от нулевого значения до максимального (+Н ) и затем

п

уменьшении ее до нуля, состояние образца 2, которое фиксировалось регистрирующим прибором, будет изменяться по траектории А-Б-С (фиг.2). В точке С нуль-орган 14 выдает импульс, который пройдет на первый выход блока 22 распределителя импульсов и включит первое ЗУ 9, которое измерит и запомнит уровень напряжения с интегратора 6. Это напряжение будет пропорционально расстоянию по оси В от точки А до точки С (фиг.2). т.е. величине

+ВГ kT/2 + В0,

где Вг - остаточная индукция (координата точки С); Т - период перемагничивания. При дальнейшем перемагничивании, т.е. при измерении намагничивающего поля от 0 до значения (-Нт) и снова

до 0, состояние образца будет изменяться по траектории С-Д-Е. В точке Е нуль-орган 14 выдаст сигнал на блок 22 распределителя импульсов, который пропустит его на второй выход. По этому сигналу срабатьюает второе ЗУ 10, которое измерит и запомнит уровень напряжения, пропорциональный величине -В + kT + Bd. Напряжения с первого ЗУ 9 и второго 10 складываются с масштабным коэффициентом 0,5 в СУ 8. При дальнейшем росте поля до (+Н ) и снижении его до 0, магнитное состояние образца будет изменяться по траектории E-F-K. В точке К нуль-орган 14 выдаст сигнал, который блок 22 распределителя импульсов направит на третий выход. Этот сигнал включит третье ЗУ 21, которое измерит и запомнит уровень напряжения с выхода ИУ 7. При этом на выходе второго СУ 17 будет напряжение, пропорциональное +Bu+ kT/2+

+ В0 Bv, - 3kT/2 - В -kT, co

ответственно на выходе второго ИУ 18 будет напряжение, пропорциональное величине kT. Через третий ключ 19, открытый сигналом блока 22 распределителя импульсов, это напряжение пройдет на пятый вход СУ 8 , где оно будет складываться с коэффициентом 3/4 и подаваться на вход второго интегратора 20, где будет интегрироваться с коэффициентом 1/Т.

В это же время сигнал с третьего выхода блока 22 распределителя импульсов откроет ключи 13 и 16, подготовив регистрирующий прибор 15 к приему окончательной информации и отклю чит нуль-орган 14. В данный момент, на входы СУ 8 будут приходить и складываться с соответствующими коэффициентами напряжения: от первого ЗУ 9 пропорциональное (+ВГ + kT/2+ В0) ,

от второго ЗУ 10 (-Бр + kT + В0), от третьего ключа 19 (kT), от второго интегратора 20 - 0, от ИУ 7 (-Вг- -3kT/2 + B0). Следовательно, на выходе СУ 8 будет напряжение, пропорциональное величине (В„ + kT/2 + В

, 3kT/4 В,

+ 0 -Br + k-T + В„)/2 -Вг - 3kT/2 - В0 ог

Поэтому точка К, соответствующая состоянию без компенсации дрейфа, перейдет в скорректированную точку Kf реальной диаграммы, с которой и начнется регистрация реальной кривой перемагничивания (сплошная пиния на

0

5

0

5

0

.,.

35

45

50

55

фиг.2). Компенсация дрейфа интегратора 6 в npoueccie измерения осуществляется следующим образом. Второй интегратор 20 интегрирует напряжение с третьего ключа 19, т.е. напряжение

на выходе интегратора 20 равно

т

(1/Т) J kTdt kT.

Это напряжение суммируется СУ 8 с напряжением с выхода ИУ 7, равным (-В - kT), следовательно, на выходе СУ 8 будет напряжение, пропорциональное только текущему значению индукции В (постоянные значения напряжения на прочих входах СУ 8 в данное время компенсирует постоянные начальные погрешности).

Применение предлагаемого устройства позволит повысить точность измерений магнитных параметров ферромагнитных изделий. Это имеет значение при неразрушающем контроле изделий, особенно тогда, когда измеренный параметр, по которому делается заключение о качестве продукции, изменяется в небольших пределах.

Формула изобретения

Устройство для исследования ферромагнитных материалов, содержащее блок намагничивания, блок управления, выход которого соединен с входом блока намагничивания, последовательно соединенные индукционный датчик блока намагничивания и первый усилитель , выход которого соединен с входами интегратора и блока управления, первое и второе запоминающие устройства, первые входы которых соединены с входом инвертирующего усилителя и выходом интегратора, а их выходы соединены с первым и вторым входами суммирующего усилителя соответственно, третий вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, последовательно соединенные датчик напряженности магнитного поля блока намагничивания и второй усилитель, выход которого соединен с входами нуль-ор- танаи первого ключа, регистрирующий прибор, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, а вход второго ключа соединен с выходом суммирующего усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено третьим запоминающим устройством, вторым суммирую514

щим усилителем, вторым инвертирующим усилителем, третьим ключом, вторым интегратором и блоком распределителя импульсов, при этом второй сумми-- руютций усилитель, второй инвертирующий усилитель, третий ключ и второй интегратор соединены последовательно, выход второго интегратора соединен с четвертым входом суммирующего уси- лителя, пятый вход которого соединен с выходом третьего ключа, первый вход третьего запоминающего устройства соединен с выходом инвертирующего усилителя, а выход третьего запоми- нающего устройства соединен с первым входом второго суммирующего усили766

теля, второй вход которого соединен с выходом первого запоминающего устройства, вход блока распределителя импульсов соединен с выходом нуль- органа, первый выход блока распределителя импульсов соединен с вторым входом первого запоминающего устройства, второй выход блока распределителя импульсов соединен с вторым входом второго запоминающего устройства, а третий выход блока распределителя импульсов соединен с вторым входом третьего запоминающего устройства, с управляющими входами первого, второго, третьего ключей и управляющим входом нуль-органа.

Изобретение относится к области магнитных измерений ,в частности, к устройствам для определения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов, и может быть использовано при неразрушающем контроле их качества. Целью изобретения является повышение точности измерений. При первом проходе петли гистерезиса выделяется ошибка, вызванная дрейфом выходного напряжения интегратора 6. Ошибка учитывается в процессе измерения при втором проходе петли гистерезиса. Указанная ошибка выделяется с помощью запоминающего устройства 21, суммирующего усилителя 17, инвертирующего усилителя 18 и в начале второго прохода петли гистерезиса по сигналу с блока 22 распределителя импульсов через ключ 19 подается на входы суммирующего усилителя 8 непосредственно и через интегратор 20. В результате напряжение на выходе суммирующего усилителя 8 пропорционально только текущему значению индукции. Устройство также содержит блок 1 намагничивания с испытуемым образцом 2, блок 3 управления, индукционный датчик 4 и датчик 11 напряженности магнитного поля блока намагничивания, усилители 5, 12, инвертирующий усилитель 7, нуль- орган 14, запоминающие устройства 9, 10, ключи 13, 16, регистрирующий прибор 15. 2 ил.

н

Фиг.2