Устройство для измерения коэрцитивной силы движущихся ферромагнитных материалов Советский патент 1989 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зс1вано для непрерывного неразрушающе- rci контроля электротехнической стали в |процессе ее изготовления на пред- П1:|иятиях электротехнической и метал- л: | ргической промышленности. i Цель изобретения - повышение точ- сти измерения коэрцитивной силы.

Поставленная цель достигается тем, о исключается необходимость механи- 1СКОГО перемещения измерительных катушек, а введение подмагничивающей катушки позволяет получить сигнал, пропорциональный скорости изменения магнитного потока, при контроле мас- 1ВНЫХ ферромагнитных материалов.

На фиг.1 изображена структурная ема предлагаемого устройства; на иг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит перемагничиваю щую систему 1,, выполненную одним из известных способов {например, в виде катушек), блок 2 измерительных кату- нек, охватывающих ферромагнитный материал 3, подмагничивающую катушку 4, енератор 5 тактовых импульсов, первы оммутатор 6, первый счетчик 7, пер-. ый триггер 8, усилитель 9, детектор О, пороговый блок 11, второй триг- ri ep 12, второй счетчик 13, ключ 14, {второй коммутатор 15 и источник 1б беременного тока.

Перемагничивающая система 1 распо- фожена соосно с блоком 2 измерительных катушек и движущимся д)ерромагнит- чым материалом 3. Блок 2 измерительны атушек выполнен в виде набора отдель Ных секций, охватывающих ферромагнитный материал 3 и размещенных с постоянным шагом в области изменяющейся с постоянным градиентом напряженности магнитного поля перемагничивающей сис темы 1 (фиг.2а). Подмагничивающая катушка k, выводы которой соединены с выходами источника 1б переменного тока, охватывает блок 2 измерительных катушек на всем его протяжении. Выходы каждой секции блока 2 измерительных катушек соединены с соответствующими входами первого коммутатора 6, адресный вход которого соединен с информационным выходом первого счетчика 7; вход которого подключен к выходу генератора 5 тактовых импульсов входу первого триггера 8 и первому, входу второго коммутатора 15 второй

Q

д з

5

0

5

вход которого соединен с выходом первого триггера 8, Выход первого коммутатора 6 через последовательно соединенные усилитель 9, детектор 10 и пороговый блок 11 соединен с управляющим входом второго коммутатора 15 и входом второго триггера 12, вход сброса которого подключен к входу сброса второго счетчика 13 и выходу переполнения первого счетчика 7, выход второго коммутатора 15 соединен со входом ключа 1, управляющий вход которого подключен к выходу второго триггера 12, выход ключа lA соединен со входом второго счетчика 13.

Устройство работает следующим образом.

Протяженный ферромагнитный материал 3, двигаясь в магнитном поле (фиг.2а) перемагничивающей системы 1, перемагничивается по предельной петле гистерезиса {фиг.26). В области пере- магничивающего с постоянным градиентом с H/ciX const магнитного поля размещен блок 2 измерительных катушек, выполненный в виде набора отдельных секций, охватывающий ферромагнитный материал 3, размещенный по оси его движения так, что перекрывает область значения напряженности намагничивающего поля,.включающую возможные значения коэрцитивной силы ферромагнитного материала 3. Одновременно ферромагнитный материал подмагничивается переменным магнитным полем, создаваемым подмагничивающей катушкой , Пе- . ременная составляющая магнитного потока наводит в отдельных секциях блока 2 измерительных катушек ЭДС {фиг.2в)5 величина которой зависит от значения напряженности постоянного внешнего магнитного поля и свойств ферромагнитного материала 3 в данной точке, С помощью генератора тактовых импульсов (ГТИ) 5;Первого счетчика 7, преобразующего последовательность импульсов ГТИ 5 в параллельный код и первого коммутатора 6 производится циклический опрос каждой секции, сигнал с которой поступает на усилитель 9 и детектор 10. Сигнал огибающей {фиг.2г), получаемый с выхода детектора 10, соответствует скорости изменения магнитного потока при пере- магничивании ферромагнитного объекта контроля по восходящей ветви предельного цикла. Экспериментально установлено, что максимальная скорость изме515256 3

нения магнитного потока при этом соответствует значению внешнего магнитного поля, равного по величине коэрцитивной силе объекта контроля. Координата X, где величина внешнего поля равна величине коэрцитивной силы материала, определяется методом двойного компарирования информационного сигнала с опорным и делением временного интервала между двумя совпадениями этих сигналов пополам.

С помощью порогового блока 11 формируется прямоугольный импульс, которым управляется второй коммутатор 15 причем порог срабатывания устанавливается таким, чтобы фронты импульса соответствовали моментам наиболее быстрого изменения сигнала огибающей. До срабатывания порогового блока 11 импульсы на второй счетчик 13 через ключ 1 и второй коммутатор 15 поступают непосредственно с генератора 5 тактовых импульсов, а после

Использование предлагаемого устрой ства позволяет быстро и с высокой точностью измерить коэрцитивную силу движущегося ферромагнитного материала и представить результат измерения в цифровой форме.

10 Фор мула изобретения

20

Устройство для измерения коэрцитивной силы движущихся ферромагнитных материалов, содержащее перемагничива- ющую , систему с соосно размещенный внутри нее блоком измерительных катушек, усилитель, выход которого соединен с входом детектора, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено подмагничивающей катушкой, генератором тактовых импульсов, двумя коммутаторами, двумя счетчиками, двумя триггерами, пороговым блоком, источсрабатывания - через первый триггер 8 25 ником переменного тока и ключом, блок

Использование предлагаемого устройства позволяет быстро и с высокой точностью измерить коэрцитивную силу движущегося ферромагнитного материала и представить результат измерения в цифровой форме.

10 Фор мула изобретения

Устройство для измерения коэрцитивной силы движущихся ферромагнитных материалов, содержащее перемагничива- ющую , систему с соосно размещенный внутри нее блоком измерительных катушек, усилитель, выход которого соединен с входом детектора, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено подмагничивающей катушкой, генератором тактовых импульсов, двумя коммутаторами, двумя счетчиками, двумя триггерами, пороговым блоком, источ

Изобретение относится к измерительной технике и направлено на непрерывный неразрушающий контроль электротехнической стали в процессе ее изготовления. Цель изобретения - повышение точности измерения коэрцитивной силы - достигается тем, что исключается необходимость механического перемещения измерительных катушек, а введение подмагничивающей катушки позволяет получить сигнал, пропорциональный скорости изменения магнитного потока при контроле массивных ферромагнитных материалов. Устройство содержит перемагничивающую систему 1, блок 2 измерительных катушек, охватывающих ферромагнитный материал 3, подмагничивающую катушку 4, генератор 5 тактовых импульсов, коммутаторы 6,15, счетчики 7,13, триггеры 8,12, усилитель 9, детектор 10, пороговый блок 11, ключ 14 и источник 16 переменного тока. На выходах каждой катушки блока 2 формируется сигнал, пропорциональной скорости изменения магнитного потока при имеющемся в данном месте значении напряженности постоянного магнитного поля. Максимальное значение сигнала соответствует напряженности магнитного поля, равной коэрцитивной силе исследуемого материала. 2 ил.

с уменьшенной вдвое частотой следования.

После окончания действия импульса второй коммутатор 15 переводится в

исходное положение и одновременно сра-30 ка, выводы которой соединены с выхо- батывает второй триггер 12, который дами источника переменного тока, размещена коаксиально с блоком измерительных катушек, при этом выходы каждой секции блока измерительных катучерез ключ k блокирует дальнейшее поступление счетных импульсов на второй счетчик 13.

Учитывая постоянный градиент внеш- ,с шек соединены с соответствующими вхо него поля, постоянный шаг расположения дами первого коммутатора, адресный отдельных секций блока 2 измерительных катушек, близкую к симметричной форму сигнала огибающей с выхода девход которого соединен с информационным выходом первого сметчика, вход которого соединен с выходом генератектора 10, число импульсов, поступа- 40 тора тактовых импульсов, входом перющих на второй счетчик 13 (фиг.2д) за один цикл опроса, пропорционально постоянной составляющей напряженности внешнего магнитного поля в той точке.

вого триггера и первым входом второго коммутатора, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, выход первого коммутатора соединен

где максимальная ЭДС отдельной секции дз входом усилителя, выход детектора блока 2 измерительных катушек, т.е. через пороговый блок подключен к уп- соответствует величине коэрцитивной силы ферромагнитного материала 3.

По окончании цикла опроса блока 2

равляющему входу второго коммутатора и входу второго триггера, вход сброса которого соединен с входом сброса измерительных катушек на выходе перво-50 второго счетчика и выходом переполне- го счетчика 7 появляется сигнал пере- ния первого счетчика, выход второго полнения, который сбрасывает предыдущие состояния второго счетчика 13 и устанавливает второй триггер 12,который открывает ключ 1, и процесс из- 55 подключен к входу второго счет- мерения повторяется..чика.

коммутатора подключен к входу ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго триггера, выход

измерительных катушек выполнен в виде п идентичных секций, расположенных на одинаковом расстоянии одна относительно другой, подмагничивающая катушдой секции блока измерительных катушек соединены с соответствующими вхо дами первого коммутатора, адресный

вход которого соединен с информационным выходом первого сметчика, вход которого соединен с выходом генеравого триггера и первым входом второго коммутатора, второй вход которого подключен к выходу первого триггера, выход первого коммутатора соединен

равляющему входу второго коммутатора и входу второго триггера, вход сброса которого соединен с входом сброса второго счетчика и выходом переполне- ния первого счетчика, выход второго подключен к входу второго счет- .чика.

коммутатора подключен к входу ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго триггера, выход

Н

- --con.i

rfxZH,

д

He

Фиг.2