Осциллографический феррометр Советский патент 1976 года по МПК G01R33/12 

новной кривой намагничивания сердечника понижающего трансформатора. Уменьшение содержания высших гармоник ограничением рабочей части основной кривой намагничивания, как это делается в измерительных трансформаторах тока, привело бы к уве личению габаритов, веса и стоимости намагничивающего устройства, неоправданном в связи с тем, что на процесс перемагничивания образцов высшие гармоники практически синусоидального поля оказывают неcjoaecTBeHHoe влияние.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений ферромет- ром материалов с ППГ путем ослабления паразитных колебаний измерительной катушки и уменьшения погрешности компенсации, обусловленной нелинейными искажениями намагничиваюш.его тока. Это достигается тем, что феррометр снабжен последовательно соединенными амплитудно-фазовьзм корректором первой гармоники и сумматором, второй вход которого связан с измерительной катушкой, а выход - с интегратором канала намагниченности, причем система компенсации измерительной катушки выполнена в виде двух токовых компенсационных катушек, расположенных коаксиаль- но соленоидам на расстоянии 1/4 длины соленоидов от их правых концов при правовинтозой намотке, имеющих ширину не более 1/12 длины соленоида, из которых одна включена встречно-последовательно через амплитудно-фазовый корректор перво гармоники с потенциальной компенсационной обмоткой, сцепленной с магнитным потоком сердечника понижающего трансформатора, а другая через амплитудно-фазовый корректор - с измерительной катушкой охваченной короткозамкнутым немагниагным высокоэлектропроводным экраном с отношением его длины к длине катушки не менее 1,2.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого феррометра.

Устройство состоит из коаксиальных однослойных эллипсоидальных соленоидов 1 с функциональным соотношением размеров, намотанных с постоянным шагом витков по образующей трубчатым проводником и включенных последовательно в одновитковую вторичную обмотку 2 понижающего тороидального трансформатора 3, причем тоководы соленоидов имеют коаксиальное соединение. Трансформатор имеет потенциальную компенсахшонную обмотку 4, соединенную со входом аплитудно-фазового корректора 5, Коаксиально соленоидам уотановлены токовые компенсационные катушки 6 с равными постоянными со5, расположенные на расстоянии 1/4 длины оси

соленоидов от правого при правовинтовой намотке конца соленоида и имеющие ширину не более 1/12 длины оси. Коаксиально измеряемому образцу 7 установленая измерительная катушка (датчик намагниченности) 8, снабженная расположенным на ее внешней поверхности короткозамкнутым экраном 9 из немагнитного высокоэлектропроводного материала, длина которого э связана с длиной катушки 8 Росоотношением РЭ| 1,2. Коаксиально вторичной обмотке понижающего трансформатора установлена тороидальная катушка (датчик поля) 10 на магнитном сердечнике, являющаяся датчиком поля.

Обмотка 4 соединена со входом амплитудно-фазового корректора 5 правой гармоники намагничивающего слоя, выход которого, соединенный встречно-последовательно с тошсой компенсащюнной катушкой 6 включен через фазокорректор 11 третьей гармоники к входному резистору R сумматора 12,

Катушка 8, соединенная встречно-последовательно с выходом амплитудно-фазового корректора 13, со входом которого связана токовая компенсационная катушка 6, соединена через резистор R с одним из входов сумматора 12. Выход .тматора 12 соединен с интегратором 14 и одновремекно с входами блоков вьгаисления проницаемости 15 и потерь 16. Выход интегратора 14 через диапазонный фазокорректор 17 соединен с блоками измерения мгноБелных значений D и Н 18, формирования изображения калиброванных осей 7 и Н 19 и автокоммутатором 20. Датчик поля 10 соединен с блоком вычисления дифференциальной проницаемости 15 и интегратором 21, выход которого через диапазонньй фазокорректор 22 связан со входами блоков форм1фования строб импульса 23, регу,тшрз-емого по фазе, измерения мгновенных значений 3 и Н 18, вычисления потерь 16 автоко;- мутатора. Выход блока формирований стробимпульса 23 соединен с модулируюшт.гм

электродом ЭЛТ 24 и блоком измерения мгновенных значений, выходы которых а и б соединены с колибраторамтг 25 и 26, с которыми через переключатель рода намерений 27 соединены выходы блока измере-

ния дифференциальной проницаемости Б и потерь г.

Феррометр работает следующим образом. При измерении образца 7 с щзямоугоньной петлей гистерезиса, имеющего широкий

спектр намагниченности, в контуре из межвитковой емкости измерительной катушки g и индуктивности рассеяния возникают затухающие паразитные высокочастотные колебания, искажающие форму петли перемагничивания, Kopoткoзa ncнyтьш экран 9, вследствие наводящихся в нем вихревых токов, уменьшает добротность паразитного резонансного контура и срывает колебательны тфоцесс. При отношении длины экрана и ка тушки э/ о срываются паразитные колебания в широком диапазоне частот и не вносятся искажения формы сигнала, что увеличивает постоянную датчика намаг ниченности 8 СО Ь не менее, чем на два порядка. Из э.д.с. измерительной катушки. /). ,8 (3 u:)t+ 3g (гармониками высшего порядка пренебреrae.i по малости) вычитается э.д.с. токовой компенсационной катулки скорректированная по фазе и амплитуде первой гармоники так, что Е (a;t)-E(aH) f ыпЪш +с| J. оJ6 f 5Ь Из э.д.с, потенциальной компенсашюнной катушки i(t), имеющей в режиме си нусоидального напряжения источника предебрежимо малые высшие гармоники, вычитается скорректированный по амплитуде и фазе первой гармоншси сигнал второй токовой ко.шенсаиионной катушки, так что 5in(5cyi:-f-(/ ), E.(a;t}-E(coi)E скорректированный по фазе третьей гармоники, так что t-fa сигнал с фааокорректора sin (5 О t с/ складывается с разностным сш-налом E((0-E(.) E,&in(), поданным в противофазе на сумматор 12, резисгоры которого выбраны так, что Е.2 (R,/R)-()(R2/R) и сигнал на выходе сумматора при отсутствии образца в катушке равен О, а при введении образца -- Е К u; Spd Э/ с/ t , где К - постоянный коэффициент. Благодаря расположению токовых компенсационных катушек 6 на расстоянии 1/4 длины соленоида 1 от правого конца при правовинтовой намотке, где имеет мес- то минимум радиальных компонент поля Н-,, существенно снижаются требОва- к точности ориентации катушек коаксиально соленоиду. Проинтегрированный и скорректированны по фазе и диапазону частот сигнал d3|dt поступает на коммутатор 20, блок формирования изображения осей t( и Н 19 и блок измерения мгновенных значений и Н 18, синхронизируемый генератором стро

импульсов 23, запускаемым проинтегрированньш сигналом канала Н.

Строб-импульсы поступают на модулятор яркости луча ЭЛТ 24, образуя 5фкостную метку в точке измерения на изобра-

корректор - с измерительной катущкой, охваченной короткозамккутым немагнитным высокоэлектропроводныкт экраном с отношением его длины к длине катушки не менее 1,2. жении петли пере. агпичивания, и син:хронизируют блок вычисления дифференциальной восприимчивости 15, вьшолняющий операцию /1 о с/Л/c/t .c/H/df блок вычисления потерь 16 выполняет операцию r((H-d:7rj. Блок формирования калиброванных осей У и И 19 ограничивает напряжения развертки осей до величин гг и ,, после чего они при помощи коммутатора 20, чередуясь через период с сигналом 3(1)и Н ( t ), поступают на пластины ЭЛТ 24. Величины Н, X(i)P отсчитываются по калибраторам, градуированным в соответствующих магнитных единицах и присоединяемым к соответствующим блокам. Формула изобретения Осциллографический феррометр, содержащий намагничивающие коаксиальные эллипсоидальные соленоиды, включенные во вторичную одновитковую обмотку понижающего трансформатора, датчик поля, измерительную катуижу с испытуемым образцом, интеграторы и диапазонные фаэокорректоры канала намагниченности tf и напряженности Н, блок формирования изображения калиброванных осей, автокоммутатор, блоки вычисления дифференциальной проницаемости, потерь мгновенных значений и Н, генератор строб-импульсов, калибраторы с переключателем рода измерений, амплитуднофазовый корректор и осциллограф, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, он снабжен последовательно соединенными амплитудно-фазовым корректором первой гармоники намагничивающего тока, фазовым корректором третьей гармоники и сумматором, второй вход которого связан с измерительной катушкой, а выход с интегратором канала намагниченности, причем система компенсации измерительной катущ- ки выполнена в виде двух токовых компенсационных катушек, расположенных коаксиально соленоидам на расстоянии 1/4 длины соленоидов от их правых концов при правовинтовой намотке, имеющих шгфину не более 1/12 длины соленоида, из которых одна включена встречно-последовательно через амплитудно-фазовый корректор первой гармоники с потенциальной компенсационной обмоткой, сцепленной с магнитным потоком сердечника понижающего трансформатора, а другая через амплитудно-фазовый