СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЛЫ Советский патент 1974 года по МПК G01R33/12 

1

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

Известны способы автоматического измерения коэрцитивной силы, которые основаны на размагничивании образца и одновременном измерении в нем величины индукции, причем о величине коэрцитивной силы судят по значению тока размагничивания в момент, когда индукция равна нулю.

Однако известные способы пригодны только для измерения коэрцитивной силы образцов с разомкнутым магнитопроводом.

Для получения возможности измерений как с замкнутым, так и с разомкнутым магнитопроводом и получения результата в цифровом коде предлагается способ, по которому измеряют число периодов колебаний постоянной частоты от начала намагничивания до момента достижения индукцией нуля, а затем измеряют число периодов от момента равенства индукции нулю до насыщения, причем искомый параметр характеризуется разностью чисел измеренных периодов.

То, что результат измерения получают в цифровом коде, удобно для индикации, автоматического протоколирования или дальнейшей математической обработки.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа (вариант намагничивающего устройства для измерения корцитивной силы образцов с разомкнутым магнитопроводом); на фиг. 2 - намагничивающее устройство (образцы тороидальной формы); на фиг. 3 - графики напряжений, пропорциональных напряженности магнитного поля и индукции в образце при его перемагничивании от -Нт до -}-Нт (Нт - максимальное значение наирял енности магнитного поля в образце).

Структурная схема (фиг. 1) содержит четыре блока: блок 1 автоматического регулирования намагничивающего поля, блок 2 измерения индукции, блок 3 измерения коэрцитивной силы и блок 4 управления.

Блок 1 включает в себя генератор 5 пилообразного напряжения, вход которого подключен к выходу блока управления, а выход через схему 6 сравнения напряжений и управляемый генератор тока 7 подан на вход 8 намагничивающего устройства 9. Выход 10 намагничивающего устройства соединен со входом блока 4 и со вторым входом схемы 6. В состав намагничивающего устройства 9 входят: электромагннт 11, между полюсами которого помещен образец 12, измерительная обмотка 13 и потенциалометр 14, один конец которого заземлен, а второй подан на интегратор 15, выход которого служит выходом намагничивающего устройства, откуда снимается напряжение йн, пропорциональное напряженности

магнитного поля в образце. Один конец обмотки 16 электромагнита И заземлен, а второй служит входом намагничивающего устройства.

Блок 2 включает в себя измерительную обмотку 13 испытуемого образца 12, один конец которого заземлен, а второй конец 17 служит выходом индуктированной э.д.с. и подан на вход интегратора 18. Выход интегратора 18 служит выходом напряжения UB, пропорционального индукции в образце.

Блок 3 содержит генератор 19 импульсов стабильной частоты, выход которого через электронный ключ 20 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 21. Вход дискриминатора нулевого уровня 22 соединен с выходом интегратора 18, а выход подан на вход вычитания 23 триггера знака 24. Вход 25 триггера знака и потенциальный вход ключа подключены к выходу блока 4. Выходы триггера знака поданы соответственно на шины знака реверсивного счетчика 21, кодовый выход которого служит выходом значения коэрцитивной силы НеВ случае выполнения магнитного устройства, показанного на фиг. 2, оно содержит образец 26 с намагничивающей 27 и измерительной 28 обмотками. Один конец 29 намагничивающей обмотки служит входом намагничивающего устройства, а второй конец 30 через калиброванный резистор 31 заземлен. Конец 30 намагничивающей обмотки служит выходом намагничивающего устройства. Напряжение UH в этой точке пропорционально иапряженпости магнитпого поля в образце. Один конец измерительной обмотки 28 заземлен, а второй конец 32 служит выходом идуктированпой э.д.с. При измерении коэрцитивной силы образцов тороидальной формы вместо намагничивающего устройства 9, изображенного на фиг. 1, к точкам 8, 10 и 17 соответственно подключаются точки 29, 30 и 32 намагничивающего устройства, изображенного на фиг. 2.

Устройство, схема которого показана на фиг. 1, работает следующим образом. По сигналу от блока 4 запусакется генератор 5, выходной сигнал которого изменяется линейно во времени. Это напряжение в качестве опорного поступает на схему 6, на другой вход которой подается сигнал обратной связи. Паиряжение с выхода схемы сравнения, равное разности опорного напряжения и напряжения обратной связи воздействует на управляемый генератор тока 7, выходной ток которого поступает в обмотку 16 электромагнита 11. Возникающее при этом магнитное поле персмагничивает образец 12 от -Я,„ до-)-Ят по предельной петле гистерезиса. Напряжение UH на выходе интегратора 15 пропорционально напряженности магнитного поля в образце. Это напряжение подается в качестве сигнала отрицательной обработкой связи па схему 6. Таким образом, блок автоматического регулирования намагничивающего поля обеспечивает его линейпое во времени изменение. Соответствующее изменение напряжения UH, снимаемое с выхода 10, показано на фиг. За. Одновременно с началом намагничивания сигнал запуска от блока 4 проходит на вход сложения 25 триггера знака 24, который устанавливает реверсивный счетчик на прямой счет, и тот же сигнал открывает электронный ключ 20, через который импульсы от генератора 19 проходят па счетный вход реверсивного счетчика 21. При перемагничивании образца в измерительной обмотке 13 индуктируется э.д.с., которая интегрируется интегратором 18. Выходное напряжение иптегратора UB пропорционально индукции в образце и изменяется во времени, как показано на фиг. 36 сплошной линией. Если напряженность магнитного поля в образце изменяется линейно во времени от -Нт до +Ят, то форма кривой UB f(t) соответствует восходящей ветви предельпой петли гистерезиса. Для наглядности на фиг. 3 б пунктиром изображена нисходящая ветвь петли гистерезиса. В момепт /ь когда (а следовательно, и индукция В равна нулю), срабатывает дискриминатор нулевого уровня 22. Его выходной сигнал опрокидывает триггер знака 24 и тем самым переключает реверсивный счетчик на обратный счет. С момента /i до момента 4 счетчик работает на вычитание. В момент t, когда напряжение UH достигнет значения - 6я,„, соответствующего напряженности магнитного поля -гНт, блок управлепия выдает сигнал прекращения намагничивания. Генератор 5 останавливается, электронный ключ 20 закрывается и счетчик 21 прекращает счет. Число импульсов N, сосчитанное счетчиком 21 к моменту времени 4, оказывается равным

Л - /0, - /о (. - Л) - /о (2 - 4),(1)

где /о - частота следования импульсов на выходе генератора 19.

На основании графика на фиг. 3 о можно записать соотнощеиие

2U

н

н

(2)

2t, - и

где иHC - значение напряжения Ни в момент времени t, т. е. в момент, когда t/B равно нулю.

Нт

Отношение - определяетскорость изменения напряженности магнитного поля в образце и обычно задается заранее, т. е. является постоянной величиной. Объединяя формулы (1) и (2), получим

:..1,-.2ин- : Ки

(3)

н

W

н

/Л

где К К и - постоянный коэффициент.

Таким образом, из формулы (3) следует, что число импульсов (или, что то же самое, число периодов колебаний постоянной частоты), сосчитанное реверсивным счетчиком 21 за время от нуля до 2, т. е. за время перемагничивания образца от -Нт до +Ят, пропорционально величине коэрцитивной силы образца.

Предмет изобретения

Способ измерения коэрцитивной силы при линейном изменении напряженности магнитного поля от -Нт ДО +Я„г, заключающийся в том, что образец перемагничивают по предельной петле гистерезиса, отличающийся тем, что, с целью получения возмол ности измерений как с замкнутым, так и с разомкнутым магнитопроводом, измеряют число периодов колебаний постоянной частоты от начала намагничивания до достижения индукцией нуля, затем измеряют число периодов от момента равенства индукции нулю до насыщения, причем искомый параметр характеризуется разностью чисел измеренных периодов.

1

Z6l28

иг.2