Устройство для измерения комплексной магнитной проницаемости Советский патент 1980 года по МПК G01R33/12 

1

Изобрете|ше относится к технике измерений и может быть использовано для определения характеристик ферромагнитных материалов, подмагнкчиваемых постоянным током.

Известно устройство для измерегшя комплексной магнитной проницаемости, которое содержит тороидальный ферромапштный сердечник с нaмo almымя на нем измерительной обмоткой и обмоткой возбуждения, генератор синусоидального напряжения и вектормерное устройство, причем генератор напряжения подключен к обмотке возбуждеюш через резистор, а вектормерное устройство при измерении подключается поочередно к резистору в цепи возбуждения и измерительной обмотке f1.

Однако при использовании колшлексной магнитной проницаемости нельзя проводить расчеты магнитных элементов, дополнительно подмагничиваемых постоянным током.

Известно другое устройство, содержащее тороидальньш сердечник с расположенными на нем обмотками вoзбyждe шя, намагничивания и измерительной, генератор синусоидального напряжения, вектормерное устройство, источ1гик

прямоугольных импульсов, синхронизированиьш от генератора синусоидального напряжения, ключ, изменяющий полярность подключения источника Прямоугольных импульсов, и избирательный усилитель. Генератор синусоидального напряжения подключен к обмотке возбуждения через резистор, вход источ шка прямоугольных импульсов подключен к генератору синусоидального напряжения, а выход его через резистор и ключ, изменяющий полярность тока, замкнут

10 на обмопсу подмагничивания, вектормерное устройство через избирательный усилитель подключено к резистору в цепи возбуждения и к измерительной обмотке. Устройство для измерешш комплексной магнитной проницаемости

5 имеет постоянньш по величине ток подмагничиваю Я, направление которого в любой момент времени совпадает или противоположно переменному току возбуждения 12.

Недостатками его являются невысокая точ20ность измерения из-за трудности обеспечения -достаточно крутых фронтов тока подмагничивания при изменении его направления и наличия в обмотке, с которой снимается сигнал. пропорциональный индукции, коротких импульсов значительной величины, возникающих в момент изменения направления тока подмагни чивания, изменений магнитного состояния сердечника, вызванных быстрыми изменениями тока подмапшчивания. Цель изобретения - новышение точности. Для достижения указанной цели в устройство для измерения комплексной магнитной проницаемости, содержащее ферромагнитный сфдечник с обмотками возбужде шя, подмагничйвания и измерительной, формирователь, включённый в цепь обмотки возбуждения, генератор синусоидального напряжения, подключенный резистор к обмотке возбуждения, векторк рный блок, введены линия задержки и два ключа, причем вход линии задержки подключен k измерительной обмотке, а выход линии задер НИ и измерительная обмотка подключены ко вх ДУ вектормерного блока через ключи, управля||ощие входы которых подключены к выходам формирователя. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - кривая перемагничивания на фиг. 3 - диаграммы, поясняющие принцип работы устройства. Устройство содержит тороидальный ферромагнитньш сердечник 1, выполненный из материала, у которого необходимо измерить комплексную йагнитную проницаемость за полупериод. На с«рдеч1шке 1 расположены три обмотки: в обмотку 2 возбуждения подается переменный ток от генератора 3 синусоидального напряжения, в обмотку 4 - постоянный ток подмагничивания, с третьей обмотки 5 С1шмается ЭДС, пропорциональная скорости изменения магнитной индукции. Последовательно с обмоткой 2 возбуждения включен резистор 6, к которому подключен формирователь 7. Назначение его,- формировать управляющие сигналь; для ключей 8 и 9 так, чтобы в один прлупериод тока возбуждения ключ 8 был закрыт, ключ 9 - открыт, а в другой полупериод - наоборот. Кроме формирователя 7 к резистору 6 подключено вектормерное устройство 10, позволяющее определять модуль и фазу падения напряжения на резисторе 6. К обмотке 5 подключена линия 11 задержки, имеющая высо коомный вход. Кроме того, обмотка 5 через ключ 9 подключена к вектормерному устройству 10, позволяющему определять модуль и фазу ЭДС первой гармо1™ки сигнала, приложен ного к его входу. Выход линии 11 задержки, которая имеет время задержки, равное длитель ности полупериода тока возбуждения, и переворачивает фазу выходного сигнала, через клю 8 подключен к тому же-входу вектормерного устройства 10, к которому подключена обмотка 5. Устройство работает следующим образом. При подключении напряжения возбуждения от генератора 3 в обмотке 2, последоательно с которой включен резистор 6 значиельной величины, создается синусоидальный ток озбуждения. Вектор этого тока пропорционаен напряженности перемештого магнитного поя в ферромагнитном сердечнике 1 (Н- и измеряется вектормерным устройством 10. В обмотку 4 подмагничивания подается постоянный ток подмагничивания, создаюидай в образце постоянную напряженность (Н) магнитного поля такой велишны, при которой необходимо провести измерение. ЭДС обмотки 5 зависит от того, по какой части петли происходит перемагничивание сердечника 1. Если напряженности постоянного и переменного магнитных полей совпадают по направлению, перемагничивание идет по кривой 12 (рис. 3), представляющей собой в идеализированном виде полуэлшшс. Если напряже}шости постоянного и переменного магнитных полей противоположны по направлению, то перемагничивание происходит по полуэллипсу 13, параметры которого отличны от параметров полуэллипса 12. Для определения ЭДС обмотка 5 подключается к вектормерному устройству 10 на время, равное половине полупериода тока возбзокдения, причем момент включения соответствует моменту перехода через нуль напряже1пюсти переменного магнитного поля. Таким образом, на вектормерное устройство 10 подаются с обмотки 5 импульсы, характеризующие в зависимости от момента включения ключей 8 или 9 полуэллипс 12 или полузллттс 13. Для того чтобы вектормерное устройство 10 обеспечило определение модуля и фазы напряжения, характеризующего полуэллипсы 12 или 13 в моменты времени, когда ключ 9 разомкнут, через ключ 8 на вход вектормерного устройства 10 подаются те же по форме импульсы, что и при замкнутом ключе 9, только они задержаны на время, равное длительности полупериода, и имеют обратную полярность (рис. 3). Эти импульсы, суммируясь на входе вектормерного устройства 10, образуют непрерывный сигнал, первая гармоника которого характеризует фиктивньш магнитный сердечник 1 с симметричной крийой перемагничивания, состоящей из двух состыкованных вместе полуэллипсов 12 или 13. Соответствие сигнала одному из полузллипсов зависит от момента включения ключей 8 и 9. Первая гармош1ка получешюй таким образом ЭДС характеризует скорость измерения магнитного потока, а следовательно, и магнитной индукции. Измер1ш модуль и фазу ЭДС, по расчетным вьфаженчям, применяемым при определении комплексной магаитной проницаемости находят комплексную магнитную проницаемость за полупериод. Изменив моменты ком мутации ключей 8 и 9, определяют комплексную магнитную проницаемость за второй полупериод Таким образом, при измерении комплексной магнитной проницаемости за полупериод сердечник во время измерений все время находится в том же режиме намагничивания, в котором он работает в реальном устройстве, что существенно повышает точность измерений. Кроме того, в составе выходного сигнала, характеризующего индукцию, отсутствуют импульсы, искажающие его форму и снижающие точность, а также отсутствуют переходные процессы при изменении направления тока подмагничивания, которые в ферромагнитных сердечниках могут изменяться от цикла к циклу и дают неоднозначный результат измерений. Формула изоб р.е тения Устройство для измерегшя комплексной магнитной проницаемости, содержащее ферромапштЗпоЪмный сердечник с обмотками возбуждения, подмагничиваиия и измерительной, формирователь, включенный в цепь обмотки возбуждения, генератор синусоидального напряжения, подключегшый через резистор к обмотке возбуждения, вектормерный блок, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности, в него введены .линия задержки и два ключа, причем вход линии задержки подключен к измерительной обмотке, а вь1ход линии задержки и измерительная обмотка подключены ко входу вектормерного блока через ключи, управляющие входы которых подключены к вь1ходам формирователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Чечурина Е. Н. Методы испытаний магНИТОМЯГКИХ1 материалов в постоянных и переменных полях звуковой частоты./М., Центральное правление НТО приборостроительной промышленности, 1964, с. 45. 2.Авторское сввдетельство СССР по заявке N 2455674, кл. G 01 R 33/12, 1977.