Устройство для измерения максимальной магнитной проницаемости ферромагнитных образцов Советский патент 1991 года по МПК G01R33/12 

Фиг.

О W

о

00 00

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано .ami определения максимальной магнитной проницаемости магнитопроводов из магни- тоилгких материалов,

Целью изобретения является повьше- пив производительности устройства.

На фиг,1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы его работы; на фиг.З- структурная схема формиро вате л л у п ра вля ю щего на п ряжения: на фиг.4 -- временные диаграммы его работы.

Устройство для измерения максимально и магнитной проницаемости ферромаг- нитных образцов содержит генератор 1 намагничивающих импульсов, формирователь 2 импульсов сброса интегратора, фор- .1;-фозатель 3 управляющего напряжения, намагничивающую обмотку 4 исследуемого 5, гикссъемный резистор 6, измерим эльную обм л ку 7, интегратор 8, масшта- очрующиу; У. три пиковых детектора 10 - :2. два .:.-.}ГО1.:ых делителя 13 и 14 и индиКИТО) Ь.

Первый емходгенератора 1 намзгничи- згчощих импульсов соединен с входами формирователя 2 импульсов сброса интег- ро.ора .3, формирователя 3 управляющего напряжения и первым выводом намагничивающей обмотки 4, второй вывод которой черей то косьем ны и резистор 6 соединен с Л орнп ; л-к;одом г&нерзтора 1 намагничива- ;оп|.1Х /:М пул 1:003 м общей шиной устройства г.. к::п о.н формирователя 2 управляющего мЈ;г:.р;; .км.ия ; .почен ; чходу генератора 1 ;-:;uv .. -и/г: s iouj.wx липульсов, выводы из- бо /гтзльно. ooiviOTKv 7 соединены с зхода- мм мнтогрзтора 8, управляющий вход которого подключен к пыходу формирователя 2 fnvnv/ifccoD сброса интегратора 8. выход которого через первый пиковый детектор 10 соединен с первыми входами первого 13 и второго И знелогозых делителей. Второй вывод нямэгничмвающсй обмотки - через п осле/. с Tr;/: ч к о соедини иные мас штаби- PViouv/.1/ блок : / второй пикогзый детектор i 1 ПОЯ ЛЮЧР:- ; второму Bxorv первого ана- погового делителя 13, выход ко озого через тоеткч пикозый детектор 12 соединен с вто- оь:М Ехозо -.. второго зналогс РОГ о целителя 14: вь хсо которого подключен зходуиндиУстройство работает следующим образом,

Генератор 1 вырабатывает прямоугольные ммпульсы тока чередующейся полярно- с т ; и г, 2 э, д / и т е л ь н о с т ь которых поеЕЬ шазт длительность сигнала от пере- кзгмичйэйн лй контролируемого магнитопровода (образца) 5, а амплитуда h увеличивается со временем, оставаясь постоянной в течение нескольких (п) периодов, под действием ступенчато нарастающего напряжения Uy (фиг.26) с выхода формирователя 3 управляющего напряжения. При этом, длительность i-й ступени управляющего напряжения, определяющая количество п периодов импульсов тока h с постоянной.

амплитудой, выбирается из условия стабилизации режима перемагничивания магни- топровода по частной петле гистерезиса, максимальная индукция BMi в которой задается амплитудой импульса тока ti и магнитными свойствами магнитопровода 5.

Сигнал c ci (фиг.2в) от перемагничивания магнитопровода 5 поступает на интегратор 8, на выходе которого формируется сигнал EUi (фиг.2г), амплитуда которого пропорциональна среднему значению сигнала fc ci от перемагничивания и соответственно пропорциональна амплитудному значению индукции BMJ, соответствующей перемагни- чиванию магнитопровода 5 током с амплитудой h. При этом в конце следования каждого импульса тока i напряжение на интеграторе 8 сбрасывается импульсами напряжения UC6p (фиг.2ж). формируемыми формирователем 2, для приведения интегратора в исходное состояние перед поступлением следующего сигнала кс.

Таким образом, напряжение Ui на выходе первого пикового детектора 10 увеличивается ступенчато со временем (фиг.2д),

причем амплитуда каждой ступени Un пропорциональна максимальной индукции BMI частных циклов перемагничивания с амплитудой импульсов тока , Un k BMi, где k - коэффициент, зависящий как от постоянных

величин (число витков измерительной обмотки 7, коэффициент передачи интегратора), так и от переменных (сечение магнитопровода).

Аналогично ступенчато увеличивается

напряжение lb на втором пиковом детекторе 11 (фиг.2е), пропорциональное амплитуде j перемагничивающих импульсов тока, при этом U2i R ki. (где R - сопротивление токосъемного резистора 6, ki -жоэффициент передачи масштабирующего блока 9)

и iw/ млн с учетом известной связи Hi - (где

W - число витков намагничивающей обмотки 4,0- средний диаметр контролируемого магнитопровода 5, HI - амплитуда импульсов напряженности магнитного поля) справедливо. U2i R kt . Коэффициент W

передачи масштабирующего блока 9 устанавливается равным ki

W

wm и коррек

тируется при переходе от одного типоразмера магнитопровода 5 к другому с учетом изменения диаметра D, вследствие чего L)2i 1 HI, т.е. напряжение на пиковом детекторе 11 в вольтах численно равно амплитуде магнитного поля в А/м.

Напряжение Uai поступает на второй вход первого делителя 13. на первый вход которого с выхода первого пикового детектора 10 поступает уровень напряжения 1)ц k BMi, и на выходе формируется уровень напряжения

U,,-Ei .. . (1)

U2i

Коэффициент пропорциональности EI имеет размерность напряжения и при использовании известных схем делителей служит задаваемой величиной, и в данном случае задается равным 1 В. По мере роста амплитуды h импульсов перемагничиваю- щего тока напряжение U3i нарастает, достигая максимального значения 1)з1макс в момент, когда перемагничивание происходит по частному циклу, имеющему максимальную проницаемость

/ ВмИ Дмакс -7г-и в дальнейшем, с ростом

Н /мэкс

амплитуды тока h. уменьшается, а на выходе третьего пикового детектора с учетом (1)

фиксируется уровень 113|макг. k «максДальнейший рост амплитуды импульсов пе- ремагничивающего тока приводит к достижению предельного гистерезисного цикла. когда максимальная индукция BMi Bs (где Bs - индукция технического насыщения).

Таким образом, в конце работы устройства на входах второго делителя 14 устанавливаются уровни напряжения Uu k Bs и UsiMSKc k макс, а на выходе формируется уровень напряжения

UsiMaKC

IU-E2

Uis

р ,Ымакс К 2 Bs -k

(2)

где Ea коэффициент пропорциональности, который, как уже указывалось выше, является для делителей задаваемой величиной и в данном случае задается равным численно индукции технического насыщения, в результате чего напряжение U4 численно равно максимальной магнитной проницаемости.

Возможность априорного задания Bs (без влияния на точность измерений) обусловлена тем, что для магнитомягких материалов индукция насыщения однозначно определяется намагниченностью насыщения. Намагниченность насыщения является величиной структурно нечувствительной и

очень слабо меняющейся при небольших изменениях химического состава, т.е. для сплава каждой марки Bs может быть однозначно задана, причем для используемой

5 плавки материала Bs не зависит ни от термообработки, ни от качества изготовления магнитопровода.

Таким образом, коэффициент k, который зависит от изменяющегося в процессе

10 изготовления магнитопроводов их сечения (за счет разной массы, разной плотности намотки и толщины изоляции), автоматически исключается. В процессе контроля априорно задаются только средний диаметр

15 магнитопровода (постоянный для контролируемой партии) и индукция технического насыщения (постоянная для данного сплава). Формирователь 3 управляющего напряжения (фиг.3)содержит последовательносо20 единенные источник 16 постоянного тока, аналоговый ключ 17 и конденсатор 18, формирователь 19 импульса запуска, выход которого подключен к управляющему входу ключа 17, формирователь 20 импульсов,

25 счетчик 21 импульсов и схему 22 совпадения, выход которой подключен к управляющему входу ключа 17, а первый и второй входы подключены к выходу формирователя 20 непосредственно и через счетчик 21 им30 пульсов.

Формирователь 3 работает следующим образом.

Формирователь 19 импульса запуска вырабатывает одиночный импульс, откры35 вающий ключ 17 на время, в течение которого происходит частичный заряд конденсатора 18 (ток заряда задается источником 16 тока) до напряжения, подаваемого на выход формирователя 3. Это напряжение

40 задает начальную амплитуду импульсов тока h генератора 1, которые поступают на вход формирователя 20 (фиг.4а) формирующие импульсы одинаковой амплитуды одной полярности (фиг.46). поступающие на

45 счетчик 21 и схему 22 совпадения. После поступления п импульсов на выходе счетчика формируется импульс, равный по длительности периоду следования импульсов тока li, а на выходе схемы 22 совпадения 50 импульс (фиг.4в), совпадающий с n-м импульсом, который открывает ключ 17 и происходит подзаряд конденсатора 18 и соответственно увеличение напряжения на выходе формирователя 3 (фиг.4г). При этом

55 изменение напряжения на выходе формирователя 3 происходит при отрицательном импульсе тока И. в то время как пиковые детекторы 10 и 11 в устройстве (фиг.1) запоминают сигналы положительной полярности и влияние переходных процессов на

работу устройства исключается. Приход п + 1 импульса на счетчик 21 переводит его в нулевое состояние и далее процесс повторяется.

По сравнению с прототипом предлагав- мое устройство обеспечивает значительное повышение производительности контроля за счет возможности непосредственного определения максимальной магнитной проницаемости (без расчетов, обработки ре- зультатов и предварительного определения массы образца). Это позволяет снизить трудоемкость наиболее широко используемой операции контроля прецизионных магнито- мягких сплавов.

Формула изобретения Устройство для измерения максимальной магнитной проницаемости ферромагнитных образцов, содержащее генератор намагничивающих импульсов, первый вы- ход которого подключен к первому выводу намагничивающей обмотки, второй вывод которой соединен через токосъемный резисторе вторым выходом генератора намагничивающих импульсов и общей шиной угтройства, измерительную обмотку, выводы которой подключены к входам интеграAJ

тора, второй и третий пиковые детекторы, индикатор и формирователь импульсов сброса интегратора, вход которого подключен к выходу генератора намагничивающих импульсов, а выход - к управляющему входу интегратора, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности измерений, оно снабжено формирователем управляющего напряжения, масштабирующим блоком и двумя аналоговыми делителями, при этом выход генератора намагничивающих импульсов соединен с входом формирователя управляющего напряжения, выход которого подключен к входу генератора намагничивающих импульсов, выход интегратора через первый пиковый детектор соединен с первыми входами первого и второго аналоговых делителей, второй вывод намагничивающей обмотки соединен с входом масштабирующего блока, выход которого через второй пиковый детектор подключен к второму входу первого аналогового делителя, выход которого через третий пиковый детектор соединен с вторым входом второго аналогового делителя, выход которого подключен к индикатору

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения максимальной магнитной проницаемости магнитопроводов из магнито- мягких материалов. Цель изобретения повышение производительности устройства, достигается путем формирования на выходе устройства сигнала, непосредственно равного максимальной магнитной проницаемости, что исключает необходимость проведения дополнительных расчетов. Устройство содержит генератор 1 намагничивающих импульсов, формирователь 2 импульсов сброса интегратора, формирователь 3 управляющего напряжения, намагничивающую обмотку 4 исследуемого образца 5, токо- съемный резистор 6, измерительную обмотку 7, интегратор 8, масштабирующий блок 9, пиковые детекторы 10 - 12, аналоговые делители 13 и 14 и индикатор 15 4 ил.

ft

et

л

/l /Я /

M vjvj

1

K.

t

if t

Фие.З

ГП Ij

JL

ФизЛ