Измерительный комплекс Советский патент 1990 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к технике магнитных измерений и предназначено для автоматического измерения значений параметров кривой размагничивания постоянных магнитов.

Цель изобретения - повышение производительности комплекса за счет автоматической регистрации параметров, соответствующих рабочей магнитной системе.

На фиг. 1 показана блок-схема измерительного комплекса; на фиг .2 - схема блока управления и регистрации; на 4иг« 3 - схема переключателя„

Измерительный комплекс предназначен для контроля постоянного магнита 1 и включает первичные измерительные преобразователи индукции 2 и напряженности 3, усилители индукции 4

и напряженности 5, входы которых соединены с выходами соответствующих преобразователей 2 и 3, интегратор 6, вход которого соединен с выходом усилителя 4, нуль-орган 7 индукции, вход которого соединен с выходом интегратора 6, суммирующий усилитель (сумматор) 8, первый вход которого соединен с выходом интегратора 6, а второй - с выходом усилителя 5, нуль- орган 9 намагниченности, вход которого соединен с выходом усилителя (сумматора) 8, нуль-орган 10 напряженности, вход которого соединен с выходом усилителя 5, перемножитель 11, | второй вход которого соединен с выходом усилителя 5, а первый - с выходом интегратора 6, экстрематор 12, вход которого соединен с выходом перемножителя 11, блок 13 управления и регистрации, блок 14 намагничивания, переключатель 15, компараторы 1 я 17, блоки 18 и 19 уставок, мультиплексоры 20 и 21, счетчики 22 и 23 импульсов, блок 24 выборки-хранения, элемент ИЛИ 25, триггеры 26 и 27, цифроаналоговый преобразователь (ЦАЛ) 28, блок 29 памяти, управля- емый инвертор-повторитель 30, генератор 31 импульсов и элемент 32 з.а- держки.

Блок 13 включает переключатель 33 задатчик 34 формы тока, блоки 35-41 выборки-хранения и источник 42 напряжения.

Переключатель 15 содержит два элемента И 43 и 44 и инвертор 45.

Работа комплекса начинается с на- стройки, которая производится в следующей последовательности: 1) для контрольного магнита, имеющего ту же форму, что и постоянные магниты контролируемой партии, расчетным или опытным путем получают характеристику М (Н) в рабочей магнитной системе; 2) значения напряжений, соответствующих координатам точек пересечения прямых, аппроксимирующих характеристику М (Н) в интервале от +Н до -Н, (Н т величина максимальной напряженности внешнего поля), заносят в первый 18 и второй 19 блоки уставок, таким образом, что значению Н. в блоке 18 соответствует значение М j в блоке 19 (i - номер точки; М - намагниченность); 3) установив в блоке 13 переключатель 33 в положение Настройка, производят один цикл испытаний контрольного магнита.

Комплекс в режиме Настройка работает следующим образом,

С помощью блока 14 по сигналу с блока 13 постоянный магнит 1 пере- магничивается по заданной программе. При этом напряжения первичных измерительных преобразователей индукции 2 и напряженности 3 усиливаются усилителями 4 и 5. Напряжение с выхода усилителя 4 интегрируется интегратором 6. Напряжения с выходов интегратора 6 и усилителя 5 подаются на первый и второй входы суммирующего усилителя 8, Выходное напряжение по- следнего соответствует изменению намагниченности постоянного магнита 1. Выходное напряжение усилителя 5, про

Q

n 5 ,. Q

с

0

порциональное напряженности магнитного поля в магнитной системе комплекса, подается на вход нуль-органа 10, который определяет момент равенства нулю напряженности магнитного поля. Нуль-орган 9, на вход которого подается сигнал с выхода суммирующего усилителя 8,, определяет момент равенства нулю намагниченности постоянного магнита 1, а нуль- орган 7 - индукции в постоянном магните 1. Напряжения с выходов усилителя 5 (пропорциональное напряженности магнитного поля) и интегратора 6 (пропорциональное индукции в магните 1) поступают н i первый и второй входы перемножите;.я 1 1 , выходное напряжение которого, пропорциональное энергии магнитного поля, поступает на вход экстрематора 12, который определяет момент достижения максимума магнитного поля. На входы блока 1 3 поступают сигналы с нуль-органов 10 напряженности, намагниченности 9, индукции 7 и сигналы с выходов суммирующего усилителя 8, перемножителя 11, экстрематора 12, усилителя 5 напряженности, интегратора 6. На второй вход блока 14 подается напряжение с выхода усилителя индукции 4,

dB пропорциональное -j- , что необходимо

для формирования закона изменения перемагничивающего поля, обеспечиваdB

ющего -т- const. Цифровой код с выхода счетчику 22 задает номер точки, координаты которой считываются через первый 20 и второй 21 мультиплексоры из первого 18 и второго 19 блоков уставок на первый 16 и Второй 17 компараторы, а также адрес ячейки блока 29о В исходном состоянии этот код соответствует первой точке в блоках 18 и 19 и первой ячейке блока 29. Уровень выходного напряжения триггера 26, являющегося управляющим для инвертора-повторителя 30, соответствует его работе в режиме повторителя. Напряжение на втором выходе блока 13, воздействуя на переключатель 15, подключает выход компаратора 16 к входу триггера 27, отключая этот выход от первого входа элемента 25, а также разрешает работу компаратора 17. Выходное напряжение триггера 27 имеет уровень, запрещающий работу генератору 31 и удерживающий

515821

блок 24 в режиме Слежение. В про- цессе перемагничивания постоянного магнита 1 по предельной петле гистерезиса напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля, через инвертор-повторитель 30 поступает на первый вход компаратора 16. Как только это напряжение сравняется с первой уставкой первого блока 18, JQ на выходе компаратора 16 появляется перепад напряжения, приводящий к изменению состояния триггера 27, в результате чего блок 24 переходит в режим Хранение. Одновременно раз- jj решается работа генератора 31. На первом входе ПАП 28 устанавливается напряжение, пропорциональное значению намагниченности постоянного магнита 1, соответствующее напряжен- 20 ности на характеристике М (Н) в магнитной системе измерительного комплекса, пропорциональной напряжению первой уставки из первого блока 18. В результате работы генератора 31 25 импульсов выходной код счетчика 23 непрерывно нарастает. Этот код, поступая в первую ячейку блока 29, присутствует и на выходе этого блока. Выходное напряжение преобразова- 30 теля 28 равно произведению напряжения на первом входе преобразователя 28 на величину, обратно пропорциональную 2 (N - разрядность ЦАП)и прямо пропорциональную входному коду, ... поступающему на второй вход преобразователя 28 „ В момент равенства напряжений на первом и втором входах компаратора 17 на его выходе возникает перепад напряжения, который 0 ает команду на запись в первую чейку блока 29 выходного кода счетика 23; с задержкой, обеспечиваемой элементом 32 и необходимой для перезаписи выходного кода счетчика 23 в блок 29, обнуляет счетчик 23; переводит триггер 27 в исходное состояние, а блок 24 - в режим Слежение, увеличивает на единицу выходной код счетчика 22.5Q

В первой ячейке блока 29 записывается цифровой код значения функции связи для первого значения напряжености. Работа комплекса с другими начениями напряженности магнитного ,, поля происходит аналогично. В момент остижения напряженности внешнего поя величины - Н цикл Настройка

m„

завершается, комплекс готов к работе.

566

После завершения настройки из магниной системы комплекса извлекают конрольный магнит и поочередно вставля магниты контролируемой партии, испытывая их. Для проведения испытаний измерительный комплекс переводят в режим Работа. В режиме Работа напряжение на втором выходе блока 1 подключает выход компаратора 16 k первому входу элемента, отключая этот выход от первого входа триггера 27 (при помощи переключателя 15) а также запрещает работу компаратору 17. Исходное состояние остальных элементов комплекса то же, что и в режиме Настройка.

В процессе перемагничивания постоянного магнита 1 по предельной петле гистерезиса напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля, через инвертор-повторитель 30 поступает на первый вход компаратора 16, а напряжение, пропорциональное намагниченности постоянного магнита 1, с выхода суммирующего усилителя 8 через блок 24 на первый вход преобразователя 28, где оно умножается на величину, обратно пропорциональную 2 и прямо пропорциональную коду, записанному в первой ячейке блока 24. В результате имитируется нахождение постоянного магнита 1 в рабочей магнитной системе в интервале внешних полей от +Нт до Н . Как только напряжение на первом входе компаратора 16 сравняется с первой уставкой из блока 18, на выходе компаратора 16 появляется перепад напряжения, приводящий к изменению кода на выходе счетчика 22 на единицу и подключению (при покощи первого мультиплексора 20) второй уставки из блока 18. Одновременно на втором входе преобразователя 28 происходит смена кода, записанного в первой ячейке блока 29, на код, записанный во вторую ячейку. Таким образом осуществляется имитация нахождения постоянного магнита 1 в заданной рабочей магнитной системе в интервале внешних полей напряженностью от Н( до Н. Аналогичным образом комплекс работает до величины внешнего поля с напряженностью, равной -Нт. В этой точке при появлении на выходе компаратора 16 перепада напряжения счетчик 22 возвращается в исходное положение и

одновременно выдается по второму выходу сигнал Переполнение на вход триггера 26, который, изменив свой выходной уровень, переводит инвертор-повториФель 30 в режим Инвертор о Так как перемагничива- ние постоянного магнита 1 происходит между равными по абсолютному значению положительной и отрицатель- ной напряженностями +Н m и -Нт, полу- Цается симметричная петля магнитного гистерезиса. Поэтому инвертируя один з входных сигналов компаратора 16 i осуществляя работу комплекса в преж ней последовательности, можно обеспечить имитацию нахождения постоянного магнита 1 в заданной магнитной системе в интервале внешних магнитных полей напряженностью от -Нт до +Нт„ Выходное напряжение ЦАП 28, пропорциональное намагниченности постоянного магнита 1 в заданной рабочей магнитной системе, поступает на вход блока 13, с выходов которого на внеш- ние регистрирующие приборы подаются сигналы, пропорциональные параметрам кривой размагничивания контролируемого магнита.

Использование данного измеритель- ного комплекса позволяет производить одновременное определение характеристик и параметров магнита в магнитной системе комплекса и заданной магнитной системе, что существенно сокраща- ет время исследования, позволяет легко производить переналадку устройства при изменении проводимости рабочей системы, в которой предполагается использовать постоянный магнит и ав- томатизировать испытания магнитов по наиболее информативным параметрам, определяющим пригодность магнита к работе в данной рабочей магнитной системе.

Формула изобретения

Измерительный комплекс, содержащий первичные преобразователи индук- ции и напряженности, выходы которых соединены с входами соответствующих усилителей индукции и напряженности, интегратор, вход которого соединен с выходом усилителя индукции и вхо- дом обратной связи блока намагничивания, нуль-орган индукции, вход которого соединен с выходом интегратора и первыми входами перемножителя

и сумматора, нуль-орган напряженности, вход которого соединен с выходом усилителя напряженности, вторыми входами перемножителя и сумматора и первым входом блока управления и регистрации, первый выход которого соединен с управляющим входом блока намагничивания, экстрематор, вход которого соединен с выходом перемножителя и вторым входом блока управления и регистрации, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с выходом нуль-органа индукции, выходом экстрематора, выходом нуль-органа напряженности, выходом нуль-органа намагниченности и выходом сумматора, который соединен также с входом нуль органа намагниченности, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен двумя компараторами, двумя блоками уставок, двумя мультиплексорами, двумя счетчиками импульсов, переключателем, блоком выборки-хранения, элементом ИЛИ, двумя триггерами, цифро- аналоговым преобразователем, блоком памяти, управляемым инвертором-повторителем, генератором импульсов и элементом задержки, при этом выход усилителя напряженности соединен с входом управляемого инвертора-повторителя, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, выхо которого соединен с первым входом переключателя, первый выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом управляемого инвертора-повторителя, второй выход блока управления и регистрации соединен с управляющим входом второго компаратора и вторым входом переключателя, второй выход которого соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими входами генератора и блока выборки-хранения, вход которого соединен с выходом сумматора, выходы первого и второго блоков уставок соединены с входами мультиплексоров, выходы которых соединены с вторым входом первого и первым входом второго компараторов соответственно, причем выход второго компаратора соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и второго триггера, входом элемента задержки и управляющим входом блока памяти,выход которого соединен с входом циф- роаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора и восьмым входом блока управления и регистрации, девятый вход которого соединен с выходом интегратора, выход генератора импульсов соединен с входом

второго счетчика импульсов, установочный вход которого соединен с выходом элемента задержки, выход второго счетчика импульсов соединен с первым информационным входом блока памяти, а выход первого счетчика импульсов соединен с вторым информационным входом блока памяти и управляющими входами обоих мультиплексоров , а выход блока выборки-хранения соединен с входом цифроаналогового преобразователя о

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для автоматического измерения значений параметров кривой размагничивания постоянных магнитов. Целью изобретения является повышение производительности комплекса за счет автоматической регистрации параметров, соответствующих рабочей магнитной системе. Сначала комплекс настраивают: для эталонного магнита получают характеристику М (Н) в рабочей магнитной системе и координаты ее точек заносят в блоки уставок. В процессе работы комплекс производит автоматическую регистрацию сигналов, соответствующих рабочей магнитной системе, причем коррекция кривой размагничивания производится с использованием средств современной электроники: компараторов, мультиплексоров, блоков выборки-хранения, счетчиков и т.п. 3 ил.

/Г Ф t 14 Ф i4 Ф....Ф. Ф Ф t

Неб B(t) W(t) Hd WMcmcBti Нем fi(f) MrBr Vp(t}

К

Фиг.1

|; flbjJ

КбЫХ.13

Г-1

444JT

Фиг.з

Редактор Л. Пчолинская

Составитель С. Шумилишская

Техред Л.СердюковаКорректор О. Ципле

Заказ 2087

Тираж 572

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

к дых. 16

-л

/С. /.25

Л. 6Х.27

Подписное