Устройство для перемагничивания материалов Советский патент 1990 года по МПК G01R33/12 

Фиа.1

315645

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств ферромагнитных материалов путем измерения их магнитных характеристик и может быть использовано в системах маг- нитного неразрушающего контроля и измерения магнитных характеристик. Цель изобретения - повыиение точности задания режима при длительном

перемагничивании,

Поставленная цель достигается за счет введения новых блоков и связей, автоматически задается такая форма тока в катушке перемагничивания, при которой скорость изменения магнитного поля и максимальная индукция магнитного поля соответствуют заданным значениям и практически не зависят от дрейфа нуля интегратора0

На фиг, 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема блока сравнения; на фиг 3 - схема блока слежения.

| Устройство содержит измерительную катушку, сумматор 2, усилитель 3 мощности, катушку 4 перемагничивания датчик 5 тока, интегратор 6, блок 7 слежения, блок 8 сравнения, коммутатор 9 и три источника 10-12 опорного напряжения.

Первый вывод измерительной катушки 1 соединен с общей шиной устройства, второй ее вывод подключен к первым входам интегратора 6 и сумматора 2, выход которого через последовательно соединенные усилитель 3 мощности, катушку 4 перемагничивания и датчик 5 тока соединен с общей шиной устройства. Первый вывод датчика 5 токд подключен к первому входу блока 8 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 7 слежения, первый вход которого подключен к выходу интегратора 6„ Второй вход блока 7 слежения соединен с выходом блока 8 сравнения, первым входом коммутатора 9 и вторым входом интегратора 6. Выход коммутатора 9 подключен к второму входу суммато- ра 2. Третий вход блока 7 слежения и второй и третий входы коммутатора 9 подключены к выходам соответственно первого 10, второго 11 и третьего 12 источников опорного напряжения.

Блок 8 сравнения содержит два компаратора 13 и 14, два элемента 2И-НЕ 15 и 16 и RS-триггер 17, при этом инвертирующий вход первого компарато

0

с Q

5 п

дд,-

5

0

5

78 .4

ра 13 соединен с .инвертирующим входом второго компаратора 14 и с первым входом блока 8 сравнения, второй вход которого подключен к неинвертирующему входу первого компаратора 13, неинвертирующий вход второго компаратора 14 подключен к общей шине устрой- ствЗе Прямые выходы первого 13 и второго 14 компараторов соединены соответственно с входами первого элемента 2И-НЕ 15, выход которого подключен к R-входу RS-триггера 17, выход которого соединен с выходом блока 8 сравнения. Инверсные выходы первого 13 и второго 14 компараторов подключены соответственно к входам второго элемента 2И-НЕ 16, выход которого соединен с S-входом RS-триггера 17.

Блок 7 сравнения содержит регистр 18 последовательного приближения, два одновибратора 19 и 20, инвертор 21, три компаратора 22-24, два элемента И 25 и 26, коммутатор 27, цифроана- логовый преобразователь 28, четыре резистора 29-32, два источника 33 и 34 опорного напряжения,

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства напряжение с выхода сумматора 2 поступает на вход усилителя 3 мощности, нагруженного на катушку 4 перемагничивания. Ток, протекающий в катушке 4 перемагничивания, наводит в измерительной катушке 1 ЭДС, поступающую на вход сумматора 2, На второй вход сумматора 2 поступает с выхода коммутатора 9 опорное напряжение UK , противоположное по фазе напряжению измерительной катушки. Напряжение на выходе сумматора 2 продолжает увеличиваться, а следовательно, увеличивается и ток в катушке 4 перемагничивания„ Этот процесс продолжается до момента, когда напряжение измерительной катушки 1 с учетом коэффициентов суммирования станет соответствующим опорному напряжению с выхода коммутатора 9. Далее система из сумматора 2 усилителя 3 мощности и катушек 1 и 4 благодаря наличию отрицательной обратной связи будет поддерживать это соответствие, т.е. поддерживать неизменной величину ЭДС измерительной катушки 1, а следовательно, и скорость изменения маг-t , нитной индукции в сердечнике. Для поддержания постоянной скорости изменения магнитной индукции в сердечнике

ток в катушке 1 перемагничивания нарастает по величине Когда напряжение на датчике 5 тока достигнет величины напряжения, поступающего на блок 8 сравнения от блока 7 слежения, блок 8 сравнения переключит коммутатор 9. При этом меняется фаза выходного напряжения коммутатора URe/w. Система из сумматора 2, усилителя 3 мощности и катушек 1 и 4 стремится получить скорость изменения магнитной индукции другого знака. При этом меняются на противоположные направления протекания токов в катушках, полярность выходных напряжений усилителя 3 мощности. При достижении величины напряжения на датчике 5 тока величины напряжения на втором входе блока 8 сравнения последний перебросится и процесс повторится. Изменяя величину напряжения на втором входе блока 8 сравнения, можно менять величину максимального тока в катушке 4 перемагничивания, а следовательно, напряженность поля, создаваемого током катушки перемагничивания, и индукцию поля в сердечнике. Стабилизация величины индукции В в сердечнике осуществляется с помощью интегратора 6 и блока 7 слежения. На выходе интегратора 6 формируется пилообразное напряжение, соответствующее значению индукции В в сердечнике„ В блоке 7 слежения оно сравнивается с заданным значением индукции В в виде опорного напряжения. В момент перебрасывания блока 8 сравнения сравниваются выходное напряжение интегратора 6 с опорным напряжением и на выходе блока 7 слежения напряжение меняется таким образом, чтобы сохранить в пределах заданного допуска указанное равенство, а следовательно, и постоянство индукции В в сердечнике. Если схему сравнения выполнить посредством компаратора, то дребезг фронтов при переключении последнего ухудшает точность устройства

При использовании предлагаемого устройства для метода эффекта Барк- гаузена измерительная катушка 1 и перемагничивающая катушка 4 выполнены на одном разомкнутом П-образнрм маг- нитопроводе, являющимся составной частью преобразовательно-перемагничи- вающего устройства. Между полюсами магнитопровода расположена регистри- рующая катушка схемы регистрации

45786

скачков Баркгаузена. В процессе контроля преобразовательно-перемагничиваю- щее устройство полюсными наконечниками устанавливается на изделие, которое перемагничивается. Возникающие при этом скачки Барл.гауэена воспринимаются регистрирующей катушкой.

Предлагаемое устройство можно прн- Ю менять и в других случаях, например, для регистрации кривых намагничивания.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства повышается 15 точность контроля магнитных характеристик за счет стабилизации параметров перемагничивания контролируемого изделия.

20 Формула изобретения

5

0

1. Устройство для перемагничква- ння материалов, содержащее последовательно соединенные сумматор, усилитель мощности, катушку перемагничивания и датчик тока, второй вывод которого соединен с первым выводом измерительной катушки и общей шиной устройства, и интегратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности задания режима перемагничивания, оно снабжено блоком сравнения, блоком слежения, коммутатором и тремя источниками опорного напряжения, при этом второй вывод измерительной катушки подключен к первым входам интегратора и сумматора, первый вывод датчика тока соединен с первым входом блока сравнения, выход интегратора соединен с первым входом блока слежения, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения, второму входу интегратора и первому входу коммутатора, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход блока слежения подключен к второму входу блока сравнения, третий вход блока слежения и второй и третий входы коммутатора подключены соответственно к первому, второму и третьему источникам опорного напряжения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок сравнения выполнен в виде двух компараторов, двух элементов 2И-НЕ и RS-триг- гера, при этом инвертирующий вход первого компаратора соединен с инвертирующим входом второго компаратора

5

0

5

0

5

и с первым входом блока сравненияj неинвертирующий вход первого компаратора соединен с вторым входом блока сравнения, неинвертирующий вхрд вто- , рого компаратора подключен к общей шине устройства, прямые выходы первого и второго компараторов соединены с соответствующими входами первого элемен0x001

та 2И-НЕ, выход которого подключен к R-входу RS-триггера, выход которого соединен с выходом блока сравнения, инверсные выходы первого и второго компараторов подключены к соответствующим входам второго элемента 2И-НЕ, , выход которого соединен .с S-входом ES-триггера.

Вшад

-Uon +Уоп

Изобретение касается исследования физико-механических свойств ферромагнитных материалов путем измерения их магнитных характеристик. Цель изобретения - повышение точности задания режима при длительном перемагничивании - достигается тем, что за счет введения новых блоков и связей автоматически задается такая форма тока в катушке перемагничивания, при которой скорость изменения магнитного поля и максимальная индукция магнитного поля соответствуют заданным значениям и практически не зависят от дрейфа нуля заданным значения интегратора. Устройство содержит измерительную катушку 1, сумматор 2, усилитель 3 мощности, катушку 4 перемагничивания, датчик 5 тока, интегратор 6, блок 7 слежения, блок 8 сравнения, коммутатор 9 и три источника опорного напряжения. За счет отрицательного обратной связи ток через катушку 4 перемагничивания регулируется таким образом, чтобы скорость изменения магнитной индукции в исследуемом сердечнике оставалась постоянной. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.