Феррометр Советский патент 1980 года по МПК G01R33/12 

(54) ФЕРРОМЕТР

1

Изобретение относится к области Приборостроения и может быть использовано для измерений магнитных параметров материалов в переменных полях, j

Известйы феррометры, предназначенные для автоматического определения параметров петли гистерезиса, состоящие из двух фазочувствительных детекторов, фаэоупраьляющего устройства, 0 дифференциального усилителя, генератора линейно наЁ)астающего напряжения, порогового устройства, ключа, генератора импульсов и счётчика импульсов. Сигнал, пропорциональный индукции в 15 образце, поступает на первый детектор, выход которого подключен к дифференциальному усилителю, на второй вход которого подается напряжение с генератора линейно нарастающего на- 20 пряжения. Сигнал с выхода дифференциального усилителя поступает на фазоуправляющее устройство, которое вырабатывает сигнал упсавления фазовыми дётекторами. Сигнал, пропорций- 25 нальный напряженности поля поступает на второй детектор, выход которого подключен к пороговому устройству, которое управляет работой электронного ключа, включенного между выходом 30

генератора импульсов и входом счетчика импульсов 1.

Недостатком этих феррометров является oTcjrrcTBHfe заданных режимов индукции или напряженности поля, обусловленное отсутствием источника намагничивающего поля. В связи .с этим устройство не может быть использовано по назначению без дополнительнйх узлов и практически является не цифровым феррометроМ,а цифровым вольтметре средних значений, в ре-, зультате затруднительно дценить по- . грешность определения параметров петли гастерезисаг можно говорить лишь о точности измерения напряже ний. --- --:

Кроме того, невозможность одновременного (а только последовательного) измерения остаточной индукции и коэрцитивной силы увеличивает

время йзмёреВййТ

Известно устройство, состоящее

из источника синусоидального намагничиваюШего тЬка, намагничивающей обмотки испытуемого образца, образцовЬго р(, усилителя, амплитудных детектороб, схем сравнения, ключевых схем запоминания, измерительйой обмотки, интегратора и измерительиых приборов 2J.

Недостатками устройства, снижаю- , щими точность и не позволяющими автоматйэировать процесс измерений являются необходимость ручной установки заданного соотнесения максимальной величиной намагнйчиваюше( i-- -.--- «v

го ПОЛЯ Н и коэрцитивной силы Hg образца, а большинстве нормативных документов на методы контроля магнитных параметров материалов заданы определенные соотношения между и Hf , например, для ферритов; Н„ 5Н, Априорная уста;новка величины Н„ заведомо мно;го больше f приводит к увеличению потребляемой мощности и о рицательно Сказывается на стабиль.ности рабочих узлов устройства, то влечет за собой эначительнре увеличение погрешностей измерений отсутствие синусоидального режима ийдукции в образце (в устройстве реализу, ётся режим синусоидального магнитного поля) увеличивает, погрешность из ме рений из-за наличия высших гармоник; требования к схемам сравнения:(они должны иметь большое оыстродействйе и малый температурный , и временной дрейф нулевого уровня. :

Цель изобретения - повышение точности и автоматизации гхроцесса измер-ений. ;..... . -

Эта цель Достигается тем, что в ферромётре, сЬдержащем намагничйвак1йуй обмотку, иэмерительнуго обмОтку индукции, подключенную к каналу измерения индукции, состоящему из последовательно соединённых усилителя, интегра.то1за амплитудного и фазового детекторов и индикатора, датчик напряженнсэстй намагничиЕ1ающего поля, .иойкйюченный к входу канала измерения напря:«енн6сти намагничивающего поля , идентичному- каналу измерения. индукции,введены последовательно соедйненныё задающий .генератор, уп- . равляемай делитель напряжения, первый .элемент сравнения и усилитель мощности., а канал iизмерения напряженности поля снабжён дифференцируюйим блоком, регулируемым делителем напряжения и вторым .элементом сравнения,; причём второй вход первого элемента сравнения подключен к измерительной обмотке индукции, выход , фазс)вогр Детектора канала измерения подключен к yпpaвляю . тему йходу фазоёого детектора канала измерения напряженности поля, выход которого соединен с входом диффёренцкг ующего блока, а выход амплитудного, детектора кангша напряженности поля подключен к-управляющему входу фазового детектора канала измерения индукции и к регулируемому делителю напряжения, выход Которого ,подключен к одному из входов второго элемента сравнения, второй вход кото рого соединен с выходом дифференцирующего блока, а выход - с вторым входом управляемого делителя напряжения,

. На фиг. 1 изображена функциональн&я схема устройства; на фиг. 2, даны эпюры сигналов в различных точках функциональной схемы устройства. Генератор 1 подключен к управляющему делителю 2. Второй вход делителя 2 подключен к выходу элемента сравнения 3, а выход делителя подключен к входу эдемента сравнения 4, второй вход которой подключен к обмотке индукции 5 испытуемого образца б. Элемент 4 через делитель 2 и элемент 3 дуодключен к делителю 7. Выход

5 элемента 4 подключен к усилителю

мощности 8, соединенному с намагничивающей об.моткой 9. Обмотка 5 подключена к последовательно соединенным усилителю напряжения 10, интеграто0 РУ 11 амплитудному детектору 12,

фазовому детектору 13 и индикатору 14. К выходу детектора 12 подключен ин.дикатор 15. Датчик 16 напряженности поля подключен к последовательно

соединенным усилителю напряжения 17, интегратору 18, амплитудному детектору 19, фазовому детектору 2СГ7 дифференцирующему блоку 21 и индикатору 22. Выход детектора 13 подключен к управляющему входу детектора 20, а

0 выход детектора 19 подключен к управляющему входу детектора 13 и регулируемому де.лителю 7. Выход делителя 7 подключен к одному из входов элемента 3, к другаму входу которой подключен выход блока 21.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение генератора 1, нарастающее приблизительно по линейному закону, подается на

делитель 2 и далее на элемент сравне ния 4. На другой вход элемента 4 подается сигнал с обмотки индукции 5. На выходе элемента 4 появляется разность сигналов, которая усиливается

усилителем 8 и подается в намагничивающую обмотку 9. Так как элемент сравнения 4 прёдставля.ет собой дифференциальный усилитель с большим

коэффициентом усиления, то индукция в образце, а следовательно и сигнал на выходе интегратора 11 будут иметь синусоидальную форму (фиг. 2,а), а напряженность намагничивающего поля

и сигнал на выходе интегратора 18 несинусоидальную (фиг. 2, б).

Сигнал индукции цосле детектирования на выходе амплитудного детектора 12 (фиг. 1) имеет вид, показанный нафиг. 2, в и его амплитудное

значение, пропорциональное максималькой индукции, измеряется индикатором 15, Сигнал напряженности поля после детектирования имеет на выходе фазового детектора 13 вид, показанный на фиг, 2, д. Этот сигнал подается на вход блока 13 и ни выходе этого блока появляется сигнал, показанный на фиг. 2 г. Передний фронт этого сигнала соответствует моменту времени, когда напряженность поля равна нулю, т.е. мгновенное значение сигнала в момент времени t, пропорционально остаточной индукции и изме ряется индикатором 14. Импульсы с выхода детектора 13 поступают на вход детектора 20 и на выходе последнего появляется сигнал показанный на фиг, 2, е. Из , видно, что задний фронт импульса соотве.тствует моменту времени, когда индукция в образце равна нулю, т.е. мгновенное значение напряженности поля в момент, времени t пропорционально коэрцитивной силе образца. Для того, чтобы показания индикатора 22 не зависели от форкка импульса (фиг. 2, е), предварительно импульс дифференцируется и тольк после этого измеряется индикатором 22. В этом случае показания индикатора будут пропорциональны только мгновенному значению намагничивёио щего поля в момент времени, когда индукция равна нулю и не будут зави сеть от формы импульса. . На один вход элемента сравнения Поступает с делцтеля 2 ослабленный в h раз сигнал Напряженности поля Н а на другой вход поступает сигнал, пропррциональный ко&рцитивной силе образца,HC. Сигнал на выходе элемен та 3, управляющий делителем 2, пере станет изменяться тогда, когда наступит равенство . В этом слу чае сигнал.на выходеделителя 2 буд постоянным, и в устройстве установится режим динамического равновеси Для проведения измерений с помош предлагаемого устройства необходимо произвести следующие операции, Устанавливают требуемое для данного класса материалов соотношение между максимальным значением намагничивающего поля и коэрцитивной силой. Для этого устанавливают движок делителя 2 на требуемую оцифрованну точку. Измеряют коэрцитивную силу, остаточную и максимальную индукцию. Применение предлагаемого устройс ва повысить точность измерений за счет создания режима синусоидальной индукции при заданном соотношении максимальной величины намагничивающего поля и коэрцитивной силы снижения требований к быстродействию, временноь и температурному дрейфу параметров нз8«арительных бло- ковавтоматиэировать процесс измерения путем автоматической установки {для данного класса материалов) заданного соотношения между максимальной величиной нс «агничивавоиего поля и коэрцятнйной силой. Формула изо ётения Феррсметр, содержащий намагничивающую обмотку, измерительную обмотку индукция, подключенную к каналу измерения индукции, состоящему из последовательно соедданечных усилителя, интегратора, амплитудного и фазового детекторов и Жндаквтс а, датчик напряженности намагничивающего поля, подключенный к входу канала измерения напряженности намагничивающего поля, идентичного каналу измерения индукции, отличают и йс я тем, что, с целью повышения точности и автоматизации щхвдесса измерений, в -него дополнительно введены последовательно соед5иненяые задающий генератор, управляемый делит рль н апр яже|Ния, первый элетяент сравнения и усилитель ж щнocти, а канал измерения .нацряженности поляснабжен дифференциругаяим блокол, регулируемый делителем напряженйя и вторым элементом сравнения, причем второй вход первого элемента.оравнения подключен к измерительной обмотке индукции, выход фазового детектора канала йзмере:ния индукции подключен к управляющему входу фазового детектора канала измерения напряженности поля, йыход которого, соединен с входом дифференцирующего блока, а выход амплитудного детектора канала напряженности поля подключен к управлиЪщему входу фазового детектора канала измерения индукции й и регулируемому делителю .напряжения, выход которого подключен к одному из входов второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом дифференцирующего блока, а выход - с вторым входом управляемого делит еля напряжения. Источники информации, тфинятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 497540, кл. G 01 R 33/02, 1975. 2.Приборы для научных исследований, 1968, № 9, с.102-104. (puz.

S

737iS98

(Риг. 2

L