Устройство для измерения стати-чЕСКиХ МАгНиТНыХ ХАРАКТЕРиСТиК Советский патент 1981 года по МПК G01R33/02 

1

Изобретение отнсх;ится к магннтой меритепьной технике и предназначено дл автоматизированного измерения статических магнитных характеристик и параметре магнитных материалов.

Известно полуавтоматическое устройство для определения основной кривой намагничивания магнитно-мягких материалов, содержащее систему формирсюания Мищульсов намагничивающего тока, реверсивный коммутатор, блок установок по величинам магнитного потока, нуль-орган, схему управления, аналоговые измерители тока и магнитного потока, аналого-цифровые преобразователи и регист ратор данных ГЗОднако в таком устройстве не предусмотрено измерение петли гистерезиса н частных кривых намагничивания, а также отсутствует режим размагничивания образиа перёд началом измерений. Кроме того, намерения проводятся в точках с заданным значением магнитного потока, а не напряженности поля, что весьма

неудобно, так как согласно нормапюным документам измерения коммутаинонным методом должны провоцяться при aa0aif1ЫХ зн.ачениях магиитного попя, а ие потока.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройств вп, содержащее блок памяти, блок автс матического управлеиия, источите пятвння, реверсивный коммутатор, блок юмереияй и регистрацян, два блока стабилкааит нал ряжения, кажллй из которых акточает последовательно соедниеимые ия роаиал н говый преобразователь, блок сравиення и усилитель мошиости, а также преобр эователь иапряжеия&- ток, измерительный, резистор, рее ере явный коммутатор, nepei лючатель, блок измерения я регнстрапян я блок программярованяя f2j.

Недостаток язвестиого устройс-та нязкая точность явмерёиия.

иель язобретеняя - повышеияе точноо 0 дамереияя. 3. 8 Эта цепь достигается тем, что в ус-гройство для измерения статических анапитических магнитных характеристик, содержагаее последовательно соединенные блок 1втоматического управления и блок памяти, выходы которого подключены к входам первого и второго блоков стабилизации напряжения, первый из которых состоит иэ последовательно соединенных ци| р6аналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу блока срав.нения, а также первого и втор го формирователей, входы которых подключены к второму и третьему выходам блока автоматического управления, слот ветственно, а второй блок стабилизации напряжения состоит из последовательно соединенных инфроаналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощ ности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также фор мирователь трапецеидальных импульсе, вход которого подключен к четвертому выходу блока автоматического управления, а также последовательно соединен ные преобразователь напряжение-ток, измерительный резистор, реверсивный коммутатор, переключатель и блок измерения и регистрации, первые входы которог подключены к пятым выходам блока авто матического управления, шестой выход к торого соединен с вторым входом перекл чателя, седьмой выход олока автоматического управления подключен к второмувходу реверсивного коммутатора, выход преобразователя напряжение-ток соедиенен с вторым входом блока измерения и регистрации, а также блок программирования, выходы которого подключены к вторым входам блока памяти, в каждый блок стабилизации напряжения между выдом цифроаналогового преобразователя и входом блока сравнения введены два последовательно соединенных управляемых аттенюатора входы управления которых роединеНы с выходами первого и второго форм ирователей и формирователя тангенциальных импульсов соответственно, причем между выходом каясдого усилителя мощности и входами преобразователей напряжение-ток устансжлены разделительные диоды. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - временные диаграммы работы блоков устройства в режиме размагничивания; ,на фиг. 3 - временные диаграммы J4 блоке устройства в режимах измереюш различных статических магнитных характеристик. Устройство состоит из двух каналов формирования импульсов намагничивающего тока 3 и 3 , Ток определяет напряженность поля Н вершины частной или предельной нетепь гистерезиса, а ток 3 создает напряженность поля в текущей (измеряемой) точке петли гистерезиса. В режимах размагничивания, магнитной подготовки, при измерениях основной кривой намагничивания и остаточной индукции работает только канал Л . При измерениях предельной и 4acTfibix петель гистерезиса, частной кривой намаг ничивания токи формируют оба канала, причем всегда соблюдается условие гп Устройство содержит блок 1 прог раммирования, блок 2 автоматического управления, блок 3 памяти, блоки 4 и 5 стабилизации напряжения, источник 6 питания, разделительные диоды 7 и 8, преобразователь 9 напряжение-ток, измерительный резистор 10, реверсивный коммутатор И, измеряемые образцы 12 с намагничивающей и измерительными обмотками, переключатель 13 измерительных обмоток образцов, блок 14 измерений и регистрации. Блок 3 состоит из блоков 15-18 паМяФи. Блок 4 состоит из формирователей 19 и 20 цифроаналогсвого пре.образователя 21, управляемые аттенюаторы 22 и 23, блок 24 сравнения и усилитель 25 мощности. Блок 5 включает в себя формироваfenb 26 трапецеидальных импульсов, последовательно соединенные цяфроаналоговый преобразователь 27, управляемый аттенюатор 28, блсж 29 сравнения и усилитель ЗО мощности. Преобразователь 9 содержит общий делитель 31 из последовательно соединенных прецизионных резисторов, переключатель 32 и переключатель 33. Блок 14 измерений и регистрации-состоит из измерителя 34 намагничиьающего тока, вход которого подключен к измерительному резистору 10, и измерителя 35 магнитного потока. Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии с блока 2 на входы формирователей 19 и 26 поступают управляющие сигналы, поэтому на их выходах имеются сигналы полной величи 58 ны, KOTOpbte постуниют на входы управлен няя аттенюаторов 22 и 28 соответс-гаенно. Ввиду этого последние ослабляют до нуля скгналы, поступаюшие на входы блоков 24 и 20, напряжение на выхопах бло ков 4 и 5 отсутствует, ток в нагрузке равен нулю. В это исходное состояние устройство возврашается каждый раз после отработки выбранной программы. Перед началом измерений из блока 1 в блок 3 заносятся диапазоны и значения тчзков J и 3 , для которых требуется провести определение магнитных характеристик образце, а в бпоке 2 выбирается программа этих измерений. При запуске устройства сначала из блока . 2 поступают управпяюшие сигналы на блок 3, в результате чего с вьгхода блоков 18 на блоки 21 и 27 соответ СТВ8ННО поступают коды, задающие уровн выхЪдньгх напряжений Uy и U блоков 4 и 5, а с выходе® блоков 16 и 17, поступа ют сигналы на переключатели 32 и 33. Через прся ежуток времени, требуемый для завершения переходных процессе в данных схемах, блок 2 начинает выдавать на блоки 4,5 и 11 последовательности управляющих сигналов в соответствии с выбранной программой. Все полные программы работы устройства начинаются с режима размагничивания образцов. В этом режиме с блока 2 поступает сигнал на формирователь 20, который подает на блок 23 экспоненциаль но нарастающее напряжение, в результат чего последняя ослабляет поступающие на нее сигналы до нулевого уровня так - же по экспоненциальному закону. С выход блока 2 поступает серия импульсов с час тотой 2 Гц на вход формирователя 19, который выдает на вход управления аттенюатора 22 трапецеидальные импульгсы. Аттенюатор 22 прее бразует постоянное напряжение с выхода блока 21 в серию трапецеидальных импульсов с амплиту дой , равной уровню этого постоянного напряжения. В результате одновременной работы блокеяз 22 и 23 на выходе блоки формируются однополярные трапецеидальные импульсы напряжения с амплитудой уменьшающейся от максимума {)ао «упя по экспоненциальному закону за время 6О-12О с. Одновременно блок 2 выдает управляющие сигналы, измен$пощиеся с частотой f 0,5 f , на коммутатор 11, переключаюшт1й потшрность ВЕЛюче-г НИН намагничивающей обмотки в токовую

цепь во время пауз между трапецеидальнымых статических магнитных napaMeipOB 1 ,ми импульсами напряжения на выходе блока. 4. Поэтому по намагничивающей обмотке протекают двухполярные трапецеидальные импульсы тока с экспоненциально уменьшающейся до нуля амплитудой. По окончании режима размагничивания устройство возвращается в исходное соотoя rae.. Выполняемая работа затем включает следующие этапы заданного режима : начальная магнитная подготовка, перемаг ничивание ступенчатыми импульсами тока с измерением в требуемый момент времени приращения магнитного потока . и промежуточная магнитная подготсюка, последние два этапа повторяются для каждой измеряемой точки четыре раза. На фиг. 3 показаны временные диаграммы работы блоков устройства и формы пере агничивающих импульсов тока при определении петли гистерезиса (fc-)-t ) коэрцитивной силы ( частной кривой намагничивания (ty (, При измерении основной кривой намагничива ния перемагничивание на этапе измерений производится теми же импульсами, которыми выполнялась магнитная подготовка. Магнитная подготовка преястпРГйет собой последовательность простых двух- полярных импульсев тока с амплитудой J и осуществляется блоком 4. Формирои:1гие импульсов на этапе измерений выполняется как блоком 4, так и совмес-гно блоками 4 и 5. Начальная магнитная подготовка содержит не менее десяти импульсов токр, а промежуточная включает 45 импульсов. Требуемая последовательность выполнения этапов заданного режи ма работы и формирование необходимых конфигураций перемагничивающих импульсов тока обеспечивается подачей соответствующих управляющих сигналов из блока 2 на формирователи 19 и 26 и коммутатор 11. Для фиксации требуемых перепадов магнитного п отока и значений намагничивающего тока на измерители 35 и 34 поступают управляющие сигналы из блока 2 в мс «енты времени, определяемые ,о выбранной программой измерений. После окончания полного цикла измерений одного образца блок 2 выдает сигнал .на пе реключатель 13, который подключает к измерителю 35 измерительную обмотку ледующего испытуемого образца из обей /партии образцов. В настоящее время измерение H(4iMiipye магнитно-мягких сплавсю проводитсй на установках типа БУ-3 и У5045. Иа эти установках регулирс«ка f намагничивающ го тока осуществляется с помощью реостатных регуляторов, имеющих весьма н высокую надежность, а также требующих значительного времени, для установки намагничивающих токов. Применение в этих установках г. качестве коммутатор намагничивающего тока рубильника делает работу оператора весьма трудоемкой и малопроизводительной, а само рсжание, выполняемое под током с разрьшом цепи, вызывает дополнительные случайные погрешности. Предлагаемое устройство лишено этих недостатков и практически реализовано ,в виде установки, обеспечивающей следу щие технические характертютики ; Диапазон изменения намагничивающих токов по каждому каналу0,5-мА-5 А Количес , тво диапазонов тока Дискретность установки знаНе более О,1 % чения тока Значение тока подмагничиНа более 5 мк вания Формула Изобретения Устройство для измерения статических аналигических магнитнык характеристик, содержащее последовательно соединенные блок автоматического управления и блок памяти, выходы которого подключены к входам первого и второго блоков стабилиза ции напряжения, первый из которых сос 1ГОИТ из последовательно соединенных ци|)роаналогс ого преобразователя, блока сравнения и усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу бло ка сравнения, а также первого и второг форй ироватепей, входы которых подключены к второму и третьему выходам блока автоматического управления соответственно, а второй блок стабилизации напряжения состоит из последовательно соединенных ци})роаналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также формирователь трапецеидальных импульгссе, вход которого подключен к четвергтому выходу блока автоматического управления, а также послег тватепьно соед ненные преобразователь напряжениеток ,измерительный , р ерсив- ныЯ коммутатор, переключатель и блок измерения и регистрации, первые входы которого подключены к пятым выходам блока автоматического управления, шестой выход которого соединен с вторым входом переключателя, седьмой выход блока автоматического управления подключен к второму входу реверсивного коммутатора, выход преобразователя напряжение-ток соединен с вторым входом блока измерения и регистрации, а также блок программирования, выходы которого подключены к вторым входам блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в каждый блок стабилизации напряжения между выходом ци})роаналсгового преобразсжателя и входом блока сравнения введены два последовательно соединенных управляемых аттенюатора, входы управления которых соединены с выходами первого и второго формир(жателей и формирователя тангенциальных импульсов соответс-рвенно, причем между выходом каждого усилителя мощности и входами преобразователя напряжение-ток установлены разделительные Диоды. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство ССС( 239424, кл. G01H 33/12, 1909. 2.Авторское свидетельство СССР N9 516006, кл. С О1 К ЗЗ/ОО, 1976.