Устройство для измерения удельной магнитной энергии ферромагнитных материалов Советский патент 1989 года по МПК G01R33/02 G01R33/12 

/3

16

со сд ьо

3149

1 зобретечие относится к магннтоиз- мернтепьно технике и может быть использовано в машиностроении и приборостроении при контроле и изготовлении ферромагнитных материалов.

Цель изобретения - повьпиение точности измерения и расширение динамического диапазона.

lia чертеже представлена структурная функциональная схема устройства.

Устройство состоит из задающего генератора 1, дифференциального усилителя 2, интегратора 3, первого 4 и второго 5 усилителей мощности, per зистора 6, делителя 7 напряжения, умножителя 8, регистрирующего прибора 9, ограничительного усилителя 10, датчика 11 иьздукции магнитного поля, датчика 12 напряженности магнитного поля 5 намагничивающей 13 и дополнительной 14 обмоток, подковообразного сердечника 15 и испытуемого ферромагнетика 16.

В устройстве последовательно соединены задающий генератор 1, диффе- рейциальньш усилитель 2 (неикверти- рующий вход), интегратор 3, усилитель 4 мощности, резистор 6 и намагничивающая обмотка 13 подковообразного сердечника 15, который располагается на,образца 16 Первый вход второго усилителя 5 мощности подключен параллельно последовательно соединенным обмоткам 13 и 14-подковообразного сердечника 15, а второй - параллельно последовательно соединенным резистору 6 и намагничивающей обмотке 13, выход нагружен на резистор 6. Датчик 11 индукции магнитного поля аодключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя 2 и последовательно соединенным делителю 7 напряжения, умножителю 8 и регистрирующему прибору 9. Датчик 12 напряженности магнитного поля через ограничительный усилитель 10 подключен к второму входу умножителя 8.

Устройство работает следующим образом.

Перемагничивание испытуемого ферромагнетика 16 осуществляется с помощью сердечника 5, намагничивающая обмотка 13 которого питается от первого усилителя 4 мощности через ре зистор 6, на вход которого подается сигнал, определяющий заданный закон индукции магнитного поля, от задающего генератора 1 через неинвертиоу

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

.-)

юиий вход дифференти- альног о усилителя 2 и интегратор 3. Ввиду нелинейной зависимости испытуемого .ферромагнетика 16 от напряженности происходит искажение заданного закона индукции магнитного поля. Дпя устранения этого сигнал с выхода датчика 11 индукции магнитного поля подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя 2, в результате чего обеспечивается глубокая отрицательная обратная связь и индукция в образце более приближается к заданному закону. Однако при приближении к насыщению ферромагнетика ввиду наличия в цепи намагничивания нелинейной индуктивности намагничивающей обмотки снижается эффективность работы цепи отрицательной обратной связи вследствие возникновения фазовых искажений и увеличения искажающего сигнала, что наглядно видно из анализа дифференциального уравнения цепи намагничивания, при этом сужается динамический и частотный (за счет увеличения соотношения полей рассеивания к полю в ферромагнетике с ростом частоты) диапазоны и снижается точность при измерении магнитных параметров ферромагнетика.

Для устранения этих нежелательных явлений необходимо исключить влияние нелинейной индуктивности намагничивающей обмотки, что осзтцествляется следующим образом: на вход второго усилителя 5 мощности подается сигнал с последовательно включен2€ых резистора 6 цепи намагничивания и дополнительной обмотки 14. При тщательной подгонке .идентичности обмоток 13 и . 14 они имеют равные индуктивности, поток, проходящий в сердечнике 15, наводит в них равные ЭДС. Усиленный сигнал подается в противофазе на резистор 6 цепи намагничивания. Если обеспечить значительный коэффициент передачи второго усилителя 5 мощности, равновесие этой системы будет дос тигнуто при равенстве по абсолютной величине напряжений на обмотке 14 и резисторе 6 и противоположности их знаков, несмотря на протекание по сопротивлению тока намагничиваюшей обмотки. Таким образом будет компенсировано падение напряжения на реактивной составляющей намагничивающей обмотки, повысится эффективность работы цепи отрицательной обратной )А9

зи и индукция в ферромагнетике будет иметь заданный закон независимо от степени насыщения ферромагнетика.

Измерение удельной магнитной энергии проводится обычным способом. . напряжение от датчика 11 индукции позволяет с учетом толщины и удельной плотности испытуемого ферромагнетика 16 обеспечить непосредственный отсчет измеряемой величины.

Формула изобретения

Устройство для измерения удельной магнитной энергии ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, дифференциальный усилитель, интегратор, усилитель мощности, а также под ковообразный сердечник с намагничивающей обмоткой-, датчик индукции магнитного поля, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилителя, а через делитель напряжения - с первым входом умножителя.

0

7 2 7

второй вход которого через ограничительный усилитель подсоединен к выходу датчика напряженности магнитно-. (; го поля, выход умножителя на регистрирующий прибор, о т л и ч а ю- щ е е с Я тем, что, с целью повышения точности измерения, расширения динам1тческого диапазона, в него введены второй усилитель мощности, резистор и дополнительная обмотка, установленная на подковообразном сердечнике, причем выход первого усилителя мощности подключен к первому выводу входа и первому выводу выхода второго усилителя мощности и через резистор - к второму выводу выхода второго усилителя мощности и к первым выводам намагничивающей и дополнительной обмоток, второй вывод до- полнитатгьной обмотки подключен к вто- выводу входа второго усилителя мощности,, а второй вьгоод намагничивающей обмотки - к общей шине, при этом число витков и толщина провода дополнительной и намагничивающей об- моток идентичны.

5

0

5

Изобретение может быть использовано в машиностроении и приборостроении при контроле и изготовлении ферромагнитных материалов (ФММ). Устройство предназначено для измерения удельной магнитной энергии ФММ и содержит задающий генератор 1, дифференциальный усилитель 2, интегратор 3, усилитель 4 мощности, подковообразный сердечник 15 с намагничивающей обмоткой 13, регистрирующий прибор 9. Введение в устройство усилителя 5 мощности, резистора 6 и обмотки 14, число витков которой идентично числу витков намагничивающей обмотки 13, позволяет повысить точность измерения и расширить динамический диапазон. 1 ил.