Устройство для измерения магнитных характеристик материалов Советский патент 1993 года по МПК G01R33/12 

I Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для контроля магнитных характеристик магнитных материалов на образцах в разомкнутой магнитной цепи.

Целью изобретения является повышение производительности процесса испытания, за счет автоматизации процесса настройки коэффициента передачи звена с регулируемым коэффициентом передачи.

Как видно из выражения (1) и (2) напряжённость перемагничивающего поля Не величине собственного размагничивающего поля в момент равенства нулю напряженности магнитного поля внутри испытуемого образца, т.е. в точке, соответствующей остаточной намагниченности магнитного материала Мг, из которого изготовлен образец. Для фиксации в процессе перемагничивания испытуемого образца

этого момента можно использовать то обстоятельство, что в точке остаточной намагниченности петли гистерезиса магнитного материала наблюдается равенство:

Вг //о Мг,

где Вг - величина остаточной индукции характеристики В(Н) магнитного материала. В этой связи указанная выше цель достигается тем, что b устройство для измерения магнитных характеристик материалов, содержащее намагничивающее устройство, к выходу которого последовательно подключены намагничивающая система и измерительный преобразователь напряженности внешнего магнитного поля, измерительный преобразователь намагниченности испытуемого образца, состоящий из измерительной и компенсирующей обмоток,

00 О СО 00 Ю

со

интегратор, подключенный к выходу измерительного преобразователя намагниченности, регистрирующий прибор, усилитель, подключенный к выходу измерительного преобразователя напряженности, сумматор, первый вход которого подключен к выходу усилителя, а выход к первому входу регистрирующего прибора, второй вход которого подключен к выходу интегратора, звено с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого подключен ко второму входу сумматора, а первый вход к выходу интегратора дополнительно введены делитель, запоминающее устройство, второй интегратор, схема сравнения, звено с постоянным коэффициентом передачи, причем вход второго интегратора подключен к выходу измерительной обмотки, первый вход делителя подключен к выходу усилителя, а второй к выходу первого интегратора, вход звена с постоянным коэффициентом передачи, подключен к выходу второго интегратора, а выход к первому входу схемы сравнения, второй вход которой подключен к выходу первого интегратора, первый вход запоминающего устройства подключен к выходу схемы сравнения, а второй - к выходу делителя, кроме того, звено с регулируемым коэффициентом передачи выполнено в виде умножителя на второй вход которого подается напряжение с выхода запоминающего устройства, пропорциональное требуемому коэффициенту передачи,

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: делителя, запоминающего устройства, схемы срав- нения, второго интегратора, звена с постоянным коэффициентом передачи, формы выполнения звена с регулируемым коэффициентом передачи и связями новых блоков с остальными элементами схемы. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения новизна,

Сравнение технического заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что делитель, запоминающее устройство, схема сравнения, интегратор, звено с постоянным коэффициентом передачи широко известны.

Однако, при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство измерения характеристик магнитных материалов вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит к повышению быстродействия процесса испытания - это позволяет сделать вывод о соответствии технического критерию существенные отличия.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения магнитных характеристик материалов; на фиг. 2 - участок петли гистерезиса магнитного материала, из которого изготовлен испытуемый образец, как зависимости индукции В и намагниченности М от напряженности внутреннего и внешнего магнитных полей.

Устройство для измерения характери0 стик магнитных материалов (фиг, 1) содержит намагничивающее устройство (блок) 1, к выходу которого последовательно подключены намагничивающая система 2 и измерительный преобразователь 3 напряженности

5 внешнего магнитного поля, измерительный преобразователь намагниченности испытуемого образца 4, состоящий из измерительной 5 и компенсирующей 6 обмоток, первый интегратор 7, подключенный к выходу изме0 рительного преобразователя намагниченности, регистрирующей прибор 8, усилитель 9, подключенный к выходу измерительного преобразователя напряженности 3, сумматора 10, первый вход которого подключен к

5 выходу усилителя 9, а выход к первому входу регистрирующего прибора 8, второй вход последнего подключен к выходу первого интегратора 7, звено 11с регулируемым коэффициентом передачи, выход которого

0 подключен ко второму входу сумматора 10, а первый вход к выходу первого интегратора 7. Кроме того, устройство содержит делитель 12, запоминающее устройство (блок)

13. второй интегратор 14, звено 15 с посто- 5 янным коэффициентом передачи, схема (блок) сравнения 15, причем вход второго интегратора 14 подключен к выходу измерительной обмотки 5, первый вход делителя 12 подключен к выходу усилителя 9, а второй к 0 выходу первого интегратора 7 вход звена 15 с постоянным коэффициентом передачи, подключен к выходу второго интегратора

14. а выход к первому входу схемы сравнения 16 второй вход которой подключен к

5 выходу первого интегратора 7 первый вход запоминающего устройства 13 подключен к выходу схемы сравнения 13, а второй к выходу делителя 12, а звено 11 с регулируемым коэффициентом передачи выполнено в виде

0 умножителя на второй вход которого подается напряжение с выхода запоминающего устройства 13, пропорциональное требуемому коэффициенту передачи.

Устройство работает следующим обра5 зом.

Испытуемый образец 4 перемагничива- ется по предельной петле гистерезиса под действием внешнего магнитного поля, создаваемого намагничивающей системой 2 под действием тока, поступающего с выхода

намагничивающего устройства 1. Измерительная информация о скоростях изменения намагниченности и индукции испытуемого образца 4 поступает на входы первого 7 и второго 14 интеграторов соот- ветственно с выходов измерительного преобразователя намагниченности и измерительной обмотки 5. Сигнал, пропорциональный напряженности внешнего магнитного поля, поступает с выхода изме- рительного преобразователя напряженности 3 на вход усилителя 9. На первый и второй входы делителя 12 подаются напряжения пропорциональные напряженности внешнего магнитного поля и намагниченно- сти образца 4. Выходной сигнал делителя 12 представляет собой частное от деления напряженности внешнего магнитного поля Не и намагниченности М и подается на второй вход запоминающего устройства 13. На вхо- ды схемы сравнения 16 поступают напряжения, пропорциональные намагниченности и индукции, умноженной на коэффициент передачи звена 15 с постоянным коэффициентом передачи, равняющийся 1 / /и0 ( 4д Гн/м - магнитная проницаемость вакуума). В момент равенства напряжений на входах схемы сравнения 16 с ее выхода выдается управляющий сигнал на первый вход запоминающего устройства 13 на за- поминание напряжения, поступающего на второй вход, Оно пропорционально коэффициенту размагничивания N данного испытуемого образца 4, В результате чего, начиная с этого момента времени у звена 11с регу- лируемым коэффициентом передачи под управлением запоминающего устройства 13 устанавливается коэффициент передачи, равный коэффициенту размагничивания N испытуемого образца 4, В свою очередь сумматор 10, имеющий коэффициент передачи 1 и -1 соответственно по первому и второму входам.

Таким образом, регистрирующий прибор фиксирует характеристику магнитного материала М (Н), из которого изготовлен испытуемый образец.

Устройства измерения характеристик магнитных материалов могут быть выполнены, например, следующим образом:

-намагничивающееустройство 1 в виде источника импульсного магнитного знакопеременного поля;

- намагничивающая система 2 в виде соленоида;

- измеритель напряженности внешнего магнитного поля в виде шунта;

- измерительный преобразователь намагниченности, состоящий из измерительной 4 и компенсирующей обмоток, аналогично описанному в прототипе;

- в качестве регистрирующего прибора может быть использован осциллограф или двухкоординатный самописец;

- делитель 12 и звено 11с регулируемым коэффициентом передачи можно выполнить на интегральных перемножителях типаК525ПС1;

- запоминающее устройство можно выполнить на интегральной схеме К1100СК2;

- схема сравнения 16 может быть выполнена на интегральном компараторе типа К554САЗ;

- звено с постоянным коэффициентом передачи может быть выполнено на операционном усилителе К140УД17. Использование заявляемых устройств измерения характеристик магнитных материалов по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототип) позволяет производить испытания магнитных образцов с большей производительностью за счет автоматизации процесса постройки звена с регулируемым коэффициентом передачи.

Формула изобретения Устройство для измерения магнитных характеристик материалов, содержащее намагничивающий блок, к выходам которого подключены последовательно соединенные намагничивающая система и измерительный преобразователь напряженности, а также измерительный преобразователь намагниченности в виде последовательно соединенных измерительной и компенсирующей обмоток, первый интегратор, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя намагниченности, регистрирующий прибор, усилитель, вход которого подключен к выходу измерительного преобразователя напряженности, сумматор, первый вход и выход которого подключены соответственно к выходу усилителя и к первому входу регистрирующего прибора, второй вход которого подключен к выходу первого интегратора, звено с регулируемым коэффициентом передачи, выход и первый вход которого подключен к второму входу сумматора и выходу первого интегратора соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, оно снабжено делителем, запоминающим блоком, вторым интегратором, звеном с постоянным коэффициентом передачи и блоком сравнения, при этом вход второго интегратора подключен к выходу имери- тельной обмотки, входы делителя подключены к выходу усилителя и выходу первого интегратора, вход и выход звена с постоянным коэффициентом передачи, подключеныминающего блока подключены к выходу

соответственно к выходу второго интеграто-блока сравнения и выходу делителя, соотра и первому входу блока сравнения, второйветственно к второму входу звена с регуливход которого подключен к выходу первогоруемым коэффициентом передачи

интегратора, первый и второй входы запо-5 подключен выход запоминающего блока

.2

Использование: при магнитных измерениях. Сущность изобретения: в процессе пе- ремагничивания испытуемого образца по равенству остаточной индукции и произведения магнитной постоянной вакуум и остаточной намагниченности в устройстве фиксируется момент равенства нулю внутреннего поля образца. В этот момент осуществляется запоминание размагничивающего фактора образца, после чего регистрирующий прибор автоматически фиксирует зависимость намагниченности материала образца от величины приложенного поля.2 ил. ё