ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОТЕРЬ НА ГИСТЕРЕЗИС Советский патент 1974 года по МПК G01R33/12 

1

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

Недостатком известных измерителей потерь на гистерезис является трудоемкость получения конечного результата вследствие необходимости предварительного измерения значений БГ, Не и последующего их перемножения и необходимости предварительного определения статической петли гистерезиса и последующего ее планиметрирования.

Автоматизация этих операций, необходимых для получения конечного результата, связана усложнением аппаратуры. Кроме того, известные устройства обладают невысокой точностью.

Для повышепия точности автоматизации процесса измерения и получения результата в цифровом коде в предлагаемом измерителе счетный вход реверсивного счетчика подключен к выходу блока намагничивания через ключ и преобразователь «напряжение - частота.

На фиг. 1 изображена структурная схема описываемого измерителя; на фиг. 2 - графики, поясняющие принцип его работы.

Измеритель содержит три блока; блок 1 намагничивания, блок 2 измерения потерь на гистерезис и блок 3 управления.

2

Блок намагничивания представляет собой систему регулирования индуктированной э.д.с. на заданном ностоянном уровне (в теории автоматического регулирования подобные системы называются системами автоматической стабилизации регулируемой величины). Блок намагничивания включает в себя стабилизатор напряжения 4, вход которого нодключен к выходу блока управления, а вы.ход через

схему 5 вычитания напряжений и управляемый генератор 6 тока подан на вход 7 намагничивающего устройства 8. Выход 9 намагничивающего устройства соединен со вторым входом схемы выч ;тания, а выход 10 подан

на вход блока 3 и на блок 2. В состав намагничивающего устройства 8 входят электромагнит II, между полюсами которого помещен образец 12, измерительная обмотка 13, однн конец которой заземлен, а второй конец служит выходом индуктированной э.д.с., и потенциалометр 14, один конец которого заземлен, а второй подан на вход интегратора 15, выход которого служит выходом блока намагничивания. Нанряжение UH на выходе интегратора 15 пропорционально напрял енности магнитного поля в образце. Один конец обмотки 16 электромагнита заземлен, а второй служит входом намагничивающего устройства.

Блок 2 содержит преобразователь «напряжение - частота 17, вход которого соединен

с выходом блока i, а выход через электрон11ыи ключ ib соединен со счетным входом реверсивного счетчика 1У. Ьход дискриминатора 20 нулевого уровня соединен с выходом олока i, а выход подан на вход 1 сложения триггера знака ii2 реверсивного счетчика, iioтенциалвныи вход ключа и вход вычитания 26 триггера знака соеднненв с выходом блока управления.

ria фиг. i,a изображена структурная схема одного из возможных вариантов намагничивающего устройства, которое нрименяется нри измерении нотерь на гистерезис образцов с разомкнутым магнитонроводом.

При измерении нотерь на гистерезис образцов тороидальной формы намагничивающее устройство выполняется согласно фиг. 1,6. b этом случае оно содержит образец 24 с намагничивающей обмоткой 25 и обмоткой 26 обратной связи. Конец 27 намагничивающей обмотки 25 служит входом намагничивающего устройства, а конец 26 через калиброванный резистор К заземлен. Конец 28 служит выходом нанряжения UH, пронорционального напряженности магнитного ноля. Один конец обмотки 26 обратной связи заземлен, а второй конец 29 служит выходом индуктированной э.д.с. При измерении потерь на гистерезис образцов тороидальной формы вместо намагничивающего устройства, изображенного на фиг. 1,а к точкам 7, 9 и 10 соответственно подключаются точки 27, 29, и 28 намагничивающего устройства, изображенного на фиг. 1,6. Схема, показанная на фиг. 1,а, работает следующим образом.

По сигналу от блока 3 включается стабилизатор 4. Его выходное напряжение в качестве опорного подается на схему 5 вычитания, на другой вход которой поступает сигнал обратной связи. Напряжение с выхода схемы вычитания, равное разности опорного панряжения и напряжения обратной связи, воздействует на управляемый генератор 6, выходной ток которого поступает в обмотку 16 электромагнита И. Возникающее нри этом магнитное поле перемагничивает образец 12 от -Нт до до предельной петли гистерезиса (Нт - максимальное значение напряженности магнитного поля в образце). Э.д.с., индуктированная в обмотке 13, подается в качестве сигнала обратной связи на схему 5 вычитания. Таким образом, блок намагничивания обеспечивает постоянство э.д.с. при неремагни.чивании, а, как известно, постоянство э.д.с. означает то, что индукция в образце изменяется линейно во времени. Одновременно с началом намагничивания сигнал запуска от блока 3 управления проходит на вход вычитания 23 триггера знака 22, который устанавливает реверсивный счетчик 19 на обратный счет и открывает ключ 18, через который импульсы от преобразователя «напряжение - частота 17 проходят на счетный вход реверсивного счетчика 19. В процессе перемагничнвания образца индукция в нем изменяется во времени от -Вт до , как показано на фиг. 2, б, а изменение во времени напряжения UH изображено кривой на фиг. 2, а (сплошная линия). При линейном во времени изменении индукции форма кривой (t) (фиг. 2, а) соответствует восходящей ветви предельной иетли гистерезиса (так как в этом случае ось времени можно считать осью индукции). Для наглядности на фиг. 2, а пунктиром изображена нисходящая ветви петли гистерезиса. Папряжение (t) поступает на вход преобразователя «напряжение - частота (ПНЧ) 17 (фиг. 1,а), на выходе которого частота следования импульсов пропорциональна UHВ момент ti (фиг. 2, а) срабатывает дискриминатор 20 нулевого уровня (фиг. 1). Его выходной сигнал опрокидывает триггер знака 22 и тем самым переключает реверсивный счетчик 19 на прямой счет. Число импульсов, сосчитанное счетчиком 19, за время от начала перемагничивапия до момента ti равно

N,JlF(i)df,(1)

о

где F(t)-частота следования импульсов па выходе ПНЧ.

Так как ПНЧ осуществляет линейное преобразование нанряжения в частоту, то можно записать

F{i) k.Uf,(f),(2)

где k(f)-постоянный коэффициент преобразования ПНЧ.

Подставляя выражение для F(t) из формулы (2) в уравнение (1), получим

N, k/{Uff(f)df.(3)

о

Число импульсов iVi пропорционально площади, ограниченной кривой (t) в интервале от О до /1 и осью времени, т. е. площади области I (фиг. 1,а).

В интервале времени от ti до tz реверсивный счетчик считает импульсы в прямом направлении. Число импульсов, прошедших в счетчик за время 4-ti равно:

N,k/fUff(i)dt,(4)

t,

т. е. оно пропорционально площади, ограниченной кривой (t) в интервале времени от ti до tz и осью времени, т. е. сумме площадей областей II и III.

Код, записанный в счетчике в момент -tz, будет равен

,-N,.(5)

Число Л пропорционально разности площадей, одна из которых равна площади областей II и П1, а вторая - площади области I (фиг. 2, а). Площадь области П1 равна площади области I и, таким образом, число Л пропорционально площади области II, т. е. половине площади петли гистерезиса и вследствие симметрии петли - площади всей петли, а, как известно, величина потерь на гистерезис пропорциональна площади статической петли гистерезиса.

Предмет изобретения

Измеритель потерь на гистерезис, содержащий блок намагничивания, обеспечивающий перемагничивание образца но предельной петле гистерезиса нри линейном во времени

6

изменении индукции, дискриминатор нулевого уровня, триггер знака, ключ и реверсивный счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, автоматизации процесса измерения и получения результата в цифровом коде, счетный вход реверсивного счетчика подключен к выходу блока намагничивания через ключ и преобразователь «напряжение - частота.

/--Ь

I

.J

Фиг. 2