Устройство для измерения магнитных свойств образцов магнитомягких материалов Советский патент 1980 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к измерител ной технике, может быть применено дл измерения и регистрации в цифровой форме магнитных свойств образцов из магнитномягких материалов. Известны устройства для определения магнитных свойств образцов из магнитномягких материалов с выходом результатов измерения в цифровой фор ме. Такие устройства содержат источники намагничивакудих токов, интегратор, блоки преобразив,ания сигналов в цифровую форму и индикаторы 1. Однако их точность измерения недостаточна. Наиболее близко к предлагаемому устройство, в состав которого входят генератор намагничивающего тока, пос ледовательно с которым включены намагничивающая обмотка испытуемого об разца и резистор, служащий в качеств датчика сигнала, пропорционального намагничивающему току; интегратор, ко входу которого подключается измерительная обмотка испытуемого обрайца; последовательно соединенные первый ключ, первый реверсивный счетчик первый преобразователь код-напряжепервый компаратор, ко второму входу которого подключен выход интегратора, и первый селективный формирователь, образующие канал измерения индукции, последовательно соединенные второй ключ, второй реверсивный счетчик, второй преобразователь коднапряжение , второй компаратор, ко второму входу которого подключен резистор, и второй селективный формирователь, образующие канал измерения напряженности магнитного поля в образце, генератор импульсов, выход которого подключен к первым входам ключей; логическое устройство, входы которого соединены с выходами селективных формирователей и выходом формирователя опорного сигнала, первый вход которого соединен с выходом интегратора, а второй - с одним.из выходов логического устройства, другие выходы ко.торого присоединены ко вторым входам ключей, реверсивных счетчиков и селек;тивных формирователей; блок дискрети зации и цифропечатающее устройство, первые входы котоЕ ых соединены с выходом первого реверсивного счетчика, а BTOptJe - с выходом второгб реверсивного счетчика; выход блока дискретизации соединен с третьим входом цифропечатающего устройства; аналоговый регистратор, входы которого подключены к выходам соответствующих преобра.зователей код-напряжение 2,

Это устройство измеряет магнитные свойства магнитномягких материалов при высокочастотном и импульсном намагничивании (нано-микросекундный диапазон длительностей импульсов) с не- допустимо большой погрешностью. Объясняется это, в частности, отсутствием синхронизации работы измёритель ной части устройства и генератора намагничивающего -тока.- Это не позволяет исследовать короткие сигналы, получаемые при перемагничивании образцов. Применение аналогового интегратора также вносит значительную погрешность. Последнее особенно ощутимо при определении динамической петли гисте ёзйса при импульсном перемагничивании . .

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Достигается поставленная цель за счет того, что в устройство для измерения магнитных свойств образцов из магнитномягких материалов, содержащее последовательно соединенные задающий генера.тор, генератор намагничИёакицего тока, намагничивающую обмотку и резистор, последовательно

соединенные измерительную обмотку, первый элемент сравнения, первый логический элемент, первый реверсивный счетчик И первый преобразователь код-напряжение, выход которого -подключен ко второму входу первого

элемента сравнения, подключенные к. . рёэистору последовательно соединенные второй элемент сравнения, второй логический элемент, второй реверсивный счетчик и второй преобразователь код-напряжение,выход которого

присоединен ко второму входу второго элемента сравнения, блок сдвига и формирования стробимпульсов, первый

ыхЪЬ которого присоединен к третьигу

входам -.элементов сравнения, а второй- ко вторым входам логических элементов, и сумматор. Вход которого присоединен к выходу первого -реверсивного счетчика, дополнительно введены элемент совпадения, управляемый накопительный счетчик,. третий преобразователь код-напряжение, причем первый вход элемента совпадения соединен со вторым выходом блока сдвига и формирования стробимпульсов, второй вход гсо вторым выходом первого логического элемента, а третий - со В-ГОрым выходом второго логического элемента, выхОД - со счетным входом накрпительнрго счетчик:а и управляюfUHWBXdaoM сумматора, выход управляемого накопительного счетчика присоединен ко входу третьего преобразователя . к од-напряжение , вь1ход котр рбго присоединен ко второму входу блока и формирования стробимпульсов .

На чертеже показана структурная электрическая схема устройства. На схеме обозначены: 1 - задающий генератор; 2 - генератор намагничивающих токов, 3 - намагничиваклцая обмотка испытуемого образца 4 - испытуемый образец; 5 - резистор, 6 - измерительная обмотка испытуемого образца, 7,8 - элементы сравнения каналов измерения индукции и напряженности магнитного поля соответственно, 9,10 логические элементы каналов измерения индукции и напряженности магнитного поля в образце, 11,12 - реверсивные счетчики каналов измерения индукции и напряженности магнитного поля в образце соответственно, 13,14 преобразователи код-напряжение; каналов измерения индукции и напряженности магнитного поля в образце соответственно, 15 - элемент совпадения, 16 - управляемый накопительный счетчик, 17 - сумматор, 18 - преобразователь код-напряжение канала сдвига и формирования стробимпульсов, 19 - блок сдвига и формирования стробимпульсов .

Устройство работает следующим образом.

Сигналами задающего генератора 1 запускается генератор намагничивающих импульсов тока 2. Под воздействием импульсов тока, /поступающих в намагничивающую обмотку 3, испытуемьлй образец 4 перемагничивается, и в измерительной обмотке б наводится ЭДС, пропорциональная скорости изменения магнитного потока (индукции) в.образце . Этот сигнал поступает на элемент сравнения 7. На вход элемента сравнения 8 и резистора 5, включенного последовательно с намагничивакщей обмоткой, поступает напряжение, пропорциональное намагничивающему току (напряженности магнитного поля).

От задающего генератора 1 также запускается схема сдвига и формирования стробимпульсов 19. Обычно такие устройства содержат генератор быстрого пилообразного напряжения, элемент сравнения и формирователь коротких импульсов . В момент равенства напряжеНИИ-быстрого пилообразного и поступающего от преобразователя код-напряжение 18-на выходе элемента сравнени появляютсяимпульсы, сдвинутые во врмени относительно импульсов задающег генератора. Сдвиг во времени получаемых импульсов пропорционален мгновенным зна-чениям сравниваемых напряжений. Так как скорость изменения быстрого пилообразного напряжения потоянна, тъ, следовательно, изменение временного сдвига импульсов определяется мгновенным з-начением напряжения от преобразователя 18. С выхода элемента сравнения импульсы поступают в формирователь стробимпульсов. Последние и поступают на элементы сравнения 7 и 8 . При срабатывании элементов сравнения 7,8 вырабатывается импульс, который поступает в логические элементы 9,10. Логические элементы 9,10 управляют работой реверсивных счетчиков 11 12, подавая импульс в последние на суммирующий вход, если срабатывание не произошло (это означает, что необходимо повысить компенсирующее напряжение) , и на вычитающий вход, если элемент сравнения сработгш (это означает, что компенсирующее напряжение необходимо уменьшить). Таким образом, система, образованная логическим элементом, реверсивным счетчиком и преобразователем код-напряжение, стремится удержать элемент сравнения вблизи положения неустойчивого равновесия на границе схема сработала - схема не сработсша, Поскольку амплитуда стробимпульса постоянна,- компенсирующее напряжение, а следовательно, и код реверсивного счетчика, оказывает ся пропорциональным значению исследуемого сигнала в момент стробирования Логические элементы 9,10 выраёат{лвают также сигнал, следующий на элемент совпадения 15, если cxe№i сравнения переходят, границу схема не схема сработала сработала т.е., если сумма напряжений исследуемого, компенсирующего от преобразрвателя код-напряжение и стробимпуль сов стала равной или превысила на до (пустимую минимальную величину пороговый уровень элемента сравнения. Элемент совпадения 15 срабатывает только в случае, когда на все ее вхо ды поступают сигналы разрешения. Далее импульс с выхода элемента совпадения 15 поступает в счетчик 16 и увеличивает его содержимое. Это, в свою очередь, приводит к повышению выходного напряжения преобразователя код-напряжение 18 и дгшьнейшему смещению во времени стробимпульса. Счетчик 16 имеет вход управления 20. Это дает возможность устангшливать число.накапливаемых импульсов и, тем самым, устанавливать момент измерени С выхода реверсивного счетчика 11 информация в параллельном коде поступает в сумматор 17. Информация в него заносится только по наступлении момента компенсации в элементах срав нения 7,8 ,т.е., в сумматор 17 код с реверсивного счетчика 11 может быть занесен только по сигналу с выхода элемента совпадения 15, Информацию о магнитных свойствах испытуемого образца получают на выходе сумма;гора 17 - величину, пропор циональнуюприра1дению магнитного потока (индукции) - и и на выходе реверсивного счетчика 12 - величину, пропорциональную намагничивающему току (напряженности магнитного поля)H. Введение элемента совпадения 15, счетчика 16, преобразователя 18 и сумматора it позволяет измерить величину напряженности магнитного поля в соответствующий перепад магнитного потока (индукции) при воздействии на образец высокочастотного или импульсного тока. Поскольку применено аналого-цифровое стробоскопическое преобразование, длительности исследуемых сигналов могут лежать в нано -микросекундном диапазоне. Таким образом, предложенное тех- :ническое решение позволяет повысить точность измерения магнитных свойств образцов магнитномягких материалов при воздействии на образец быстроменяющихся намагничивающих полей (например, импульсных) и получить необходиую информацию в цифровом виде. Формула изобретения Устройство для измерения магнитных свойств магнитномягких маТериалов, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, генератор намагничивающего тока, намагничивающую обмотку и резистор, последовательно соединенные измерительную обмотку, первый элемент сравнения. первый логический элемент, первый реверсивный счетчик и первый преобразователь ,код-напряжение, выход которого подключен ко второму входу первого элемента сравнения, подклюi ® резистору последовательно соединенные второй элемент сравнения, второй логический элемент, второй реверсивный счетчик и второй преобразователь код-напряжение ,1 выход которого присоединен ко второму входу второго элемента сравнения, блок сдвига и формирования стробимпульсов, первый выход которого присоединен к третьим входам элементов сравнения, а второй - ко вторым входам логических- элементов, и сумматор, вход которого присоединен к выходу первого реверсивного счетчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения. в него дополнительно введены .элемент совпадения, управляемый накопительный счетчик и третий преобразователь код-напряжение, причем- первый вход элемента совпадения соединен со вторым выходом блока сдвига и формирования стробимпульсов, второй вход со вторы-м (ВЫХОДОМ первого логического лёментау а третий - со вторым рыходом второго логического элеменга, выход - со счетным входом накопительного счетчика и управляющим Йзёодом сукЫатора; выход управляемого тГШтйШ елЙ18 й счетШк а нрйеШ5№Ш Ко входу третьего преобразователя ксй-напряжение, выход которого присоединен ко второму входу блока сдвига и формирования стробимпульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 530293, G 01 R 33/12, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 437990, Q 01 R 33/12., 1974 (прототип) .