Микровеберметр Советский патент 1974 года по МПК G01R33/02 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может |быть использовано при исследовании характеристик магнитных материалов имнульсно-индукционным методом.

Известны микровеберметры, работающие по принципу интегрирования э.д.с., наводимой в измерительной катушке при изменении магнитного потока, состоящие из операционного усилителя, охваченного дифференцирующей отрицательной обратной связью, и отсчетного устройства.

Недостатками подобных микровеберметров являются необходимость ручной коррекции «нуля, «сползание установившейся величины, несовершенство передаточной функции и, как следствие, невысокая точность и большая трудоемкость процесса измерения.

Для обеспечения автоматизации процесса и регистрации результатов измерения и повышения точности предлагаемый микровеберметр снабжен корректирующим запоминающим усилителем, вход которого через ключ соединен с выходом, а выход - со входом операционного усилителя, компаратором с автоматической компенсацией, подключенным к выходу операционного усилителя, и генератором опорного напряжения, выход которого подключен ко входу операционного усилителя, а запускающая цепь - к выходу компаратора.

В микровеберметре используется дискретный нринцип измерения, основанный на непосредственном преобразовании измеряемой велиичны - магнитного потока - в интервал времени. Это достигается тем, что после появления очередного измеряемого нмпульса, вызывающего заряд цени обратной связи операционного усилителя, компаратор запускает генератор опорного напряжения, с номощью которого осуществляется разряд этой nenii до

уровня, предшествовавшего приходу измеряемого импульса.

Такой нринцип обеспечивает возможность непосредственного преобразования величины магнитного нотока в цис|)ровой код и сокращення временн измерения, а, следовательно, уменьшает влияние дрейфа во входной цени микровеберметра и «сползания установившейся величины на точность измерения. Прохождение измеряемого и опорного снгналов

по одному измерительному тракту делает пренебрежительно малой погрешности от несовершенства передаточной функции.

На фнг. 1 показана структурная схема описываемого микровеберметра; на фиг. 2 - временные диаграммы, где - а - изеряемый сигнал, б - нанряженне на выходе операционного усилителя, в - опорное напряжение.

Мнкровеберметр содержит операционный усилитель 1, охваченный дифференцирующей

отрицательной обратной связью, включающей

конденсатор 2, корректирующий. запоминающий усилитель 3, вход которого через ключ 4 соединен с выходом, а выход - синфазным входом усилителя 1, и компаратор 5 с автоматической компенсацией, вход которого подключен к выходу усилителя 1, а выход - к запускающей цепи генератора 6 опорного напряжения. Импульсный выход генератора 6 соединен со входом отсчетного устройства 7, представляющего собой цифровой измеритель временных интервалов. Сопротивления 8 и 9 делителя опорного напряжения подключены к выходу генератора 6 и через измерительную катущку 10 к контрфазному входу усилителя 1.

Микровеберметр работает следующим образом.

До поступления измеряемого сигнала ключ 4 находится в замкнутом состоянии, и, следовательно, выходное напряжение усилителя 1 с точностью до дрейфа корректирующего усилителя 3 равно нулю. Это же напряжение повторяется запоминающим устройством компаратора 5.

Изменение магнитного потока в образце, охваченном измерительной катушкой 10, вызывает появление на ее зажимах напряжения:

., di dt

(1)

е«т-

где ф - измеряемое потокосцепление.

После поступления входного сигнала бвх. вызывающего заряд конденсатора 2 обратной связи, компаратор 5 деблокируется, и на его выходе вырабатывается перепад потенциала соответствующей полярности. Выходное папряжение компаратора 5 разрывает ключ 4, и на выходе корректирующего усилителя 3 фиксируется напряжение, необходимое для коррекции дрейфа во входной цепи операционного усилителя 1 к моменту прихода евхОдновременно или при необходимости спустя некоторое время ti, после появления выходпого напряжения компаратора 5 генератор 6 вырабатывает напряжение , полярность которого определяется полярностью напряжения на 1выходе компаратора t. Напряжение UN через делители 8, 9 и измерительную катушку 10 осуществляет разряд конденсатора 2 по линейному закону, так что напряжение на выходе усилителя 1 изменяется в соответствии с выражением:

tt

6„„, :::: - f + - i Wdt

- - i п.иNdt,

(2)

где Tg - эквивалентная ностоянная времени цепи обратной связи операционного усилителя 1,

AU - дрейф во входной цепи усилителя 1 от начала времени отсчета (0),

ее - коэффициент деления делителей 8, 9.

В момент времени tz, когда выходное нанряжение f/вых достигает исходного уровня, предшествовавщего появлению измеряемого сигнала евх «апряжение на выходе компаратора исчезает скачкообразно и своим задним фронтом воздействует на запускающую цепь генератора 6 и закрывает ключ 4, что приводит к отключению опорного напряжения U и возвращению схемы в исходное состояние.

Тогда, если считать, что время измерения t/ r const, а среднее значение дрейфа равно AiVcp, то из выражений (1) и (2) следует, что изменение потокосценления оказывается равным

,у(,(3)

т. е. измеряемая величина с точностью до второго слагаемого в правой части выражения (3) оказывается пропорциоиальной времени tz-ti, в течение которого действует опорное напряжение, и не зависит от величины Тэ. Величина дрейфа А(Уср оказывает влияние на точность измерения только в течение времени tz, которое быть выбрано достаточно малым.

Интервал времени tz-/i соответствует времени существования опорного напряжения f/jv и измеряется отсчетным устройством 7.

Предмет изобретения

Микровеберметр, содержащий онерационный усилитель, охваченный дифференцирующей отрицательной обратной связью, и отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и автоматизации процесса измерения, он снабжен корректирующим запоминающим усилителем, вход которого через ключ соедипеи с выходом, а выход - со входом операционного усилителя, компаратором с автоматической компенсацией, подключенным к выходу операционного усилителя, и генератором опорного напряжения, выход которого подключен ко входу операциониого усилителя, а запускающая цепь - к выходу компаратора.

Фиг f

а

ff

d