ИЗМЕРИТЕЛЬ ОСТАТОЧНОЙ ИНДУКЦИИ Советский патент 1973 года по МПК G01R33/12 

I

Изобретение относится к области магпитиых измерений и может быть использовано при разработках магнитоизмерительной аппаратуры.

Известен измеритель остаточной иидукции, в котором образец, предварительно намагниченный до насыщения, пропускают через зазор магнитопровода с катушкой. Величина возбужденной в катушке э. д. с. пропорциоиальна остаточной индукции.

Предложенный измеритель остаточной индукции отличается тем, что дает возможность измерить остаточную индукцию образцов как с замкнутым, так и с разомкнутым магнитопроводом, причем результат измерений выдается в цифровом коде.

Это достигается тем, что измеритель содержит блок нам агничивания, осуществляющий стабилизацию индуктированной э. д. с. (например, путем охвата отрицательной обратной связью по индуктированной э. д. с.), блок измерения остаточной индукции, выход которого через дискриминатор нулевого уровня подключен к входу сложения триггера знака реверсивного счетчика импульсов, счетный вход которого через ключ соединен с выходом генератора импульсов, причем вход вычитания триггера знака и потенциальный вход ключа связан с выходом блока управления, а кодовыи выход реверсивного счетчика служит выходом остаточной индукции.

Такое построение блока измерения остаточной индукции в сочетании с блоком намагничивания, стабилизующим индуктированную э. д. с., позволяет измерять остаточную индукцию образцов как замкнутой так и разомкнутой формы и получать результат измерения в цифровом коде, что удобно для индикации, автоматического протоколирования или дальнейшей математической обработки.

На фиг. 1 показана структурная схема предлагаемого измерителя остаточной индукции;

на фиг. 2 - намагничивающее устройство; на фиг. 3, а и б изображены графики, поясняющие принцип работы предлагаемого измерителя. Структурная схема содержит блок / намагничивания, блок 2 измерения остаточной индукции и блок 3 управления.

Блок намагничивания включает в себя стабилизатор 4 напряжения, вход которого подключен к выходу блока управления, а выход

через схему 5 сравнения напряжений и управляемый генератор 6 тока, подан на вход 7 намагничивающего устройства 8. Выход 9 намагничивающего устройства соединен с вторым входом схемы сравнения, а выход 10 связан с входом блока 3 управления.

В состав намагничивающего устройства 8 входят электромагнит 11, между полюсами которого помещен образец 12, измерительная обмотка 13, одип копеп которой заземлен, а второй конец служит выходом индуктированной э. д. с., и потенциалометр 14, один конец которого заземлен, а второй соединен с входом интегратора 15, выход 10 которого служит выходом напряжения , пропорционального напряженности магнитного поля в образце. Один конец обмотки 16 электромагнита заземлен, а второй служит входом намагничивающего устройства.

Блок измерения остаточной индукции содержит генератор 17 импульсов стабильной частоты, выход которого через электронный ключ 18 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 19. Вход дискриминатора 20 нулевого уровня соединен с выходом 10 намагничивающего устройства, а выход связан с входом 21 сложения триггера 22 знака реверсивного счетчика 19. Потенциальный вход ключа 18 и вход 23 вычитания триггера знака соединены с выходом блока 3 управления.

На фиг. 1 показано намагничивающее устройство 8, применяемое при измерении остаточной индукции образцов с разомкнутым магнитопроводом. В случае измерения остаточной индукции образцов тороидальной формы намагничивающее устройство выполняют согласно фиг. 2. Оно содержит образец 24 с намагничивающей обмоткой 25 и обмоткой 26 обратной связи. Конец 27 намагничивающей обмотки служит входом намагничивающего устройства, а конец 28 через калиброванный резистор R заземлен. Конец 28 служит выходом наиряжения Us пропорционального напряженности магнитного поля. Один конец обмотки 26 заземлен, а второй конец 29 служит выходом индуктированной э. д. с. При измерении остаточной индукции образцов тороидальной формы вместо намагничивающего устройства 8, изображенного на фиг. 1, к точкам 7, 9 и 10 соответственно подключают концы 27, 29 и 28 намагничивающего устройства, изображенного па фиг. 2.

По сигналу от блока управления включается стабилизатор напряжения. Его выходное напряжение в качестве опорного подается па схему сравнения, на другой вход которой поступает сигнал обратной связи. Напряжение с выхода схемы сравнения, равное разности опорного и напряжения обратной связи воздействует на управляемый генератор тока, выходной ток которого поступает в обмотку 16 электромагпита 11. Возникающее при этом магнитное поле перемагничивает образец 12 от -Нт до по предельной петле гистерезиса (Яте-максимальное значение напряженности магнитного поля в образце). Э. д. с., индуктированная в обмотке 13, подается в качестве сигнала обратной связи на схему сравнения.

Таким образом, блок намагничивания обеспечивает постоянство э. д. с. при намагничивании, т. е. линейное во времени возрастание индукции в образце.

Одновременно с началом намагничивания сигнал запуска от блока управления проходит на вход вычитания триггера знака, который устанавливает реверсивный счетчик на обратный счет, и тот же сигнал открывает электронный ключ 18, через который импульсы от генератора 17 проходят на счетный вход

реверсивного счетчика 19.

В процессе перемагничивания образца индукция в нем изменяется во времени, как показано на фиг. 3,6, а изменение во времени напряжения UH изображено кривой на фиг. 3,а.

Нри нелинейном во времени изменении индукции форма кривой L/H /(0 (фиг. 3,а) соответствует восходящей ветви предельной петли гистерезиса (так как в этом случае ось времени можно считать осью индукции).

В момент /1, когда (а, следовательно, и напряженность магнитного поля Я равна нулю), срабатывает дискриминатор нулевого уровня. Его выходной сигнал опрокидывает триггер знака и тем самым переключает реверсивный счетчик 19 на прямой счет. С момента ti до момента /2 счетчик работает на сложение. В момент /г, когда напряжение t/H достигает значения +/7„т, соответствующего напряженности магнитного поля +Ят, блок управления выдает сигнал прекращения намагничивания. Стабилизатор напряжения выключается, электронный ключ 18 закрывается, и счетчик 19 прекращает счет. Число импульсов Л сосчитанное счетчиком 19 к моменту времени 2, оказывается равным

N ,

От

где /о - частота следования импульсов на

выходе генератора 77;

Вт - значение индукции при максимальной величине напряженности магнитного поля Нтп,

-Sr - значение остаточной индукции.

D

Отнощение - характеризует скорость иза

менения индукции в образце и является постоянной величипой, устанавливаемой заранее.

Таким образом, код N, записанный в счетчике к моменту tz, т. е. к моменту, когда образец перемагничен до -}-Нт, пропорционален

остаточной индукции образца.

Процесс измерения остаточной индукции образцов тороидальной формы происходит аналогично предыдущему случаю. Измерение величины Вг предлагаемым устройством происходит при медленном намагничивании образца. Скорость намагничивания определяется величипой стабилизированного опорного напряжения источника, на уровне которого стабилизируется индуктированная

э. д. с. е..

Величина напряжения на выходе стабилизатора 4, а, следовательно, и величина е может быть подсчитана по формуле

25,2

е -SW,

ос t

где S - поперечное сеечние образца;

Woe - число витков обмотки обратной связи.

Очевидно, что величина е должна быть выбрана так, чтобы время /2 равнялось, по крайней мере, нескольким десяткам секунд, т. е. должно обеспечить практически статическое намагничивание.

Предмет изобретения

Измеритель остаточной индукции, содержащий блок намагничивания, блок управления

и блок измерения остаточной индукции, отличающийся тем, что, с целью измерения остаточной индукции образцов как с замкнутым, так и разомкнутым магнитопроводом и получения результата в цифрово.м коде, блок намагничивания снабжен системой стабилизации индуктированной э. д. с., выход блока намагничивания через дискриминатор нулевого уровня, подключен к входу сложения

триггера знака реверсивного счетчика импульсов, счетный вход которого через ключ соединен с выходом генератора импульсов, вход вычитания триггера знака и потенциальный вход ключа соединены с выходом блока

управления, а код значения остаточной индукции снимается с выхода счетчика имп льсов.

U,

a 0

Фиг.З