Устройство для измерения параметров ферромагнитных материалов в разомкнутой магнитной цепи Советский патент 1981 года по МПК G01R33/12 

выход - к одному иэ входов сумматора, второй вход которого связан с выходом одного из ключей, а выход с Одним иэ входом блока вычитания, второй вход которого подключен ко второму выходу источника намагничивающего тока, а выход - к одному из входов регистратора, второй вход ко торого соединен с выходом второго ключа, управляющие входы обоих ключ связаны со вторым и третьим выходам блока отсчета координаты, а третий вход блока интегрирования по коорди нате и третий вход сумматора - с масштабным делителем. На чертеже представлена блоксхема устройства. Устройство содержит источник 1 намагничивающего тока, подключенный к нему соленоид 2, внутри которого установлена подвижная катушка 3, охватывающая испытываемый образец 4 Измерительная катушка 3 механически связана с приводом 5 и блоком б отсчета координаты положения катушки 3 относительно образца 4. Катушка 3 подключена ко входу интегратора 7, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 8 Выход аналого-цифрового преобразователя 8 связан с одним из входов блока 9 интегрирования по координате, а также с. сигнальными входами ключей 10 и 11. Второй вход блока 9 интегрирования по координате подклю чен к одному из выходов блока 6 отсчета координаты катушки, а.выход к Одному из входов сумматора 12. Второй вход сумматора 12 связан с выходом ключа 10, третий вход сумма тора 12 и третий вход блока 9 интег рирования по координате соединены с масштабным делителем 13. Выход сумматора 12 подключен к одному из Bxo дов блока 14 вычитания второй вход которого подключен ко второму выходу источника 1 намагничивающего тока, а выход - к одному из входов регистратора 15. Второй вход регист ратора 15 соединен с выходом ключа 11. Управляющие входы ключей 10 и 1 связаны со вторым и третьим выходами блока б отсчета координаты катуш Известно, что коэффициент размаг ничивания, а значит и размагничивающее поле, в центральном сечении стержневого образца однозначно onpe деляется распределением намагниченности 0 п° длине стержня и его гео метрическими размерами, т.е. если измерить распределение намагничен ности по длине образца можно точно определить коэффициент размагничива ния в его центральном сечении, а значит и напрйженность Нр.размагничивающего поля из известного соотно шения , где N - коэффициент размагничивания, - намагниченнос в центре стержня. Зная напряженность Н внешнего намагничивающего поля, которое однозначно определяется по значению тока в соленоиде, можно внести поправку на размагничивающее поле образца и определить напряженность поля, намагничивающего материал образца в его центральном сечении Таким образом, измеряя индукцию в центральной части образца, соответствующую определенной напряженности Н можно определить характеристики материала образца при заданном изменении напряженности внешнего поля Hg. Устройство работает следующим образом. При пропускании тока через соленоид от источника 1 намагничивающего тока, в объеме соленоида 2 создается магнитное поле, которое намагничивает помещенный в соленоид 2 образец 4. Напряженность намагничивающего поля однозначно определяется значением тока. Измерительная катушка 3 перемещается приводом 5 по всей длине намагниченного образца 4, охватывая его, причем движение катушки 3 начинается из точки в соленоиде 2, относящей от края образца 4 на расстояние в 1,5-2 его длины, где практически отсутствует сцепление магнитного поля образца 4 с витками катушки 3. При перемещении катушки 3 в ней индуктируется ЭДС равная скорости изменения магнитного потока Ф где К.л - постоянная измерительной катушки ,В - магнитная индукция в образце . Эта ЭДС поступает на интегратор 7. Напряжение на выходе интегратора 7 в каждый момент времени пропорционально индукции В. в сечении образца 4, которое проходит катушка. 3 в данный момент t , о где К - постоянная интегратора, К - коэффициент пропорциональности. Это напряжение поступает в аналого-цифровой преобразователь 8, где преобразуется в цифровой код и в цифровом виде поступает на блок 9 интегрирования по координате. В блоке 9 интегрирования по координате происходит вычитание сигнала, соответствующего значению индукции в текущем сечении образца 4, сигнал, соответствующий значению индукции в сечении, отстоящем от текущего на расстояние, равное выбранному шагу кванггования. Результирующий сигнал соответствует изменению индукции за

один шаг квантования и при достаточно малом шаге квантования пропорционален производной индукции по координате. Этот сигнал умножается на коэффицент, зависящий от значения текущей координаты х и относительных размеров Л образца 4, и суммируется с результатом суммирования на предьщущем шаге квантования. На выходе блока 9 интегрирования по координате , после прохождения катушкой 3 всей длины образца 4 , сигнал соответствует .

где n - числЬ шагов квантования для данного образца;

&VB; сигнал, соответствующий изменению индукции за один шаг квантования

,х) - коэффициент, зависящий от относительных размеров образца и текущей координаты к. Сигнал с выхода блока 9 интегрирования по координате поступает на вхо сумматора 12, где суммируется с сигналом, соответствующим значению индукции в краевом сечении образца 4, поступающим с выхода ключа 10, который управляется блоком 6 отсчета координаты и открывается только в момент прохоясдения катушкой 3 краевого сечения. Сигнал с выхода cyм iaтop 12, пропорциональный значению размагничивающего поля, поступает на блок 14 вычитания, где вычитается из сигнала, соответствующего значению намагничивающего поля, поступающего на блок 14 от источника 1 намагничивающего тока. С выхода блока 14 сигнал, пропорциональный значению напряженности поля, намагничивающего образец 4 в его центральном сечении, поступает на регистратор 15, куда одновременно поступает сигнал, пропорциональный индукции в центральном сечении образца, с выхода ключа 11, который управляется от блока 6 отсчета координаты и открывается в момент прохождения катушкой 3 центрального сечения образца 4.

При заданном законе изменения намагничивающего тока в источнике 1, в регистраторе 15 зафиксируется зависимость магнитной индукции в центральном сечении образца 4 от напряженности поля, намагничивающего образец 4 в этом же сечении. Эта зависимость и является характеристикой материала образца, она может быть представлена как в виде основной кривой намагничивания, так и в виде петель гистерезиса.

Предлагаемое устройство позволяет определить напряженность поля, намагничивающего образец, по значению намагничивающего тока в соленоиде с автоматичесд им внесением поправки, учитывающей размагничивающее поле испытуемого образца. При этом напряженность размагничивающего поля находится через Однозначно определяющее ее распределение намагниченности вдоль образца, без измерения абсолютных значений намагниченности,что позволяет повысить точность определения характеристик материалов по сравнению с известным

0 устройством не менее чем в 3 раза и автоматизировать определение харак теристик.

s

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров ферромагнитных материалов в ра зомкнутой магнитной цепи, содержа щее источник намагничивающего тока, подключенный к нему соленоид, последовательно соединенные измерительную катушку индукции и интегратор, и регистратор, отличающееся

5 тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено приводом измерительной катушки, блоком отсчета координаты катушки, подключенным к выходу интегратора, акалого-цифро0вым преобразователем, блоком интегрирования по координате, сумматором, двумя ключами, блоком вь:читанияг и масштабным делителем, при этом измерительная катушка выполнена под5вижной, выход аналого-цифрового преобразователя связан с сигнальными входами ключей и с одним из входов блока китегрирования по координате, второй вход которого подключен к од0ному из выходов блока отсчета координаты, а выход - к одному из входов сум1 1атора, второй вход которого связан с выходом одного из ключей, а выход - с одним, из входов блока вычитания, второй вход которого под5ключен ко второму выходу источника намагничивающего тока, а выход - к одному из входов регистратора, второй вход которого соединен с выходоз| второго ключа, управляющие входы

0 ;Обоих ключей связаны со вторым и третьим выходами блока отсчета координаты, а третий вход блока интегрирования по координате и третий вход сумматора - с масштабным дели-,

5 телем,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды метрологических институтов СССР., Исследования в области

0 магнитных измерений. Вып.) / 1974,0.120-129: