Устройство для измерения дифференциальной обратимой и необратимой магнитных проницаемостей Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

(5М ОБРАТИМОЙ И НЕОБРАТИМОЙ МАГНИТНЫХ -ПРОНИЦЛЕМОСТЕЙ

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано при создании устройств для контроля магнитных проницаемостей ферромагнитных материалов.

Известно устройство для измерения обратимой проницаемости и ее производных, содержащее генератора высокой частоты и генератор низкой часто ТЫ синусоидальной формы, усилитель высокой частоты, суммирующий каскад, дифференцирующие цепи, следящий вольт метр и электронный осциллограф. При перемагничивании сложным полем, создаваемым генераторами низкой и высокой частоты, в выходной обмотке сердечника имеется амплитудно модулированный сигнал, мгновенные значения огибающей которого пропорциональны обратимой магнитной проницаемости fij

Недостатком устройства является измерение только обратимой магнитной проницаемости, что ограничивает область его применения, кроме того при

перемагничивании токами синусоидальной формы скорость изменения магнитной индукции В непостоянна, что приводит к появлению дополнительных пог-. решностей.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем что устройство для измерения дифференциальной необратимой и обратимой

to магнитных проницаемостей, содержащее обмотки пёремагничивания, намагничивания и измерительную, соединенную с последовательно соединенными измерительным усилителем, фильтром верх 5них частот, и электронными осциллографом, и блок регистрации, снабжено генератором низкочастотного перемагничивающего тока, изменяющегося по треугольному закону, и связанным с

М перемагничивающей обмоткой генерато-; ром высокочастотного намагничивающего тока, изменяющегося по треугольному, закону с амплитудой в 10-15 ра меньшей амплитуды низкочастотного тока, связанным с намагничивающей обмоткой, первым аналоговым ключом, первым блоком формирования строба, последовательно соединенными вторым блоком формирования строба, вторым аналоговым ключом, и масштабирующим усилителем, сумматором, первый вход которого соединен с первым входом сумматора и с выходом первого энапогового ключа, управляющий вход которого соединен с «входом первого блока- формирования строба, а информационный вход с выходом фильтра верхних частот, второй вход блока регист рации соединен, с выходом сумматора, в третий вход блока регистрации с вторым входом сумматора и с выходом масштабирующего усилителя, а информационный вход второго аналоговог ключа соединен с выходом фильтра aep них частот. На фиг. 1 представлена функционал ная схема устройства, на фиг. 2 графики, поясняющие его работу. Устройство содержит обмотку 1 намагничивания, измерительную обмотку 2 , образец 3, обмотку перемагни чивания, генератор 5 тока перемагнич вания, генератор 6 тока иамагнинивания, измерительный усилитель |7, фильтр 8 верхних частот, электронный осциллограф 9 первый аналоговый ключ 10, второй аналоговый ключ 11, первый блок 12 формирования строба, второй блок 13 формирования строба, масштабирующий усилитель И, сумматор 15, блок 16 регистрации. Генератор 5 перемагничивающего тока соединен с обмоткой перемагничи вания Ц, а генератор 6 намагничивающего тока с обмоткой 1 намагничивавания. Измерительная обмотка 2, измерительный усилитель 7 фильтр 8 верхних частот и электронный осцйл{лограф 9 соединены последовательно. Первый вход блока 16 регистрации соединен с первым входом сумматора 15 и с выходом первого аналогового ключа 10. Управляющий вход аналогового ключа 10 соединен с выходомпервого блока 12 формирования строба а его информационный вход с выходом фильтра 8 верхних частот. Второй вход блока 16 регистрации соединен с выходом сумматора 15- Третий вход блока 16. регистрации соединен с вторым входом сумматора 15 и с выходом масштабирующего усилителя Il, при 04 этом вход масштабирующего усилителя И соединен с выходом второго аналогового ключа 11. Управляющий вход второго аналогового ключа 11 соединен с выходом второго блока 13 формирования строба,а его информационный вход соединен с выходом фильтра 8 верхних частот. Устройство работает следующим образом. В обмотку k перемагничивания с генератора 5 перемагнимивающего тока подается ток, изменяющийся по треугольному закону с частотой Fравной 1-10 Гц, а в обмотку 1 намагничивания с генератора 6 намагничивающего тока подается ток, изменяю1 йся по треугольному закону с частотой f равной 2-5 кГц. Амплитуда высокочастотного тока в 10-15 раз меньше амплитуды низкочастотного тока. При этом возникают переменные магнитные низкой частоты Н и высокой частоты h. Рассматриваем поле Н только на участке восходящей части петли гистерезиса. Поле Н выбирается таким, что перемагничивание с)бразца 3 током низкой частоты происходит по петле гистерезиса близкой к предельной. При перемагничивании образца 3 в сложНОМ поле Н«, в измерительной обмот .«м о . .. one n I.; / вФ ке 2 наводится ЭДС Е W (-j), где W - число витков обмотки, Ф магнитный поток, проходящий через площадь переменного сечения сердечника S. Так как Ф ФsBdS то Е -W(d 5BdS/dt) -WS(dB)dt. 3 интервале времени t,, - t(2(фиг.2) поле изменяется от Н до Н, при этом изменение индукции В происходит ПО кривой ав и обусловлено только процессами обратимого а х-рактера. На участке tn -t« поле Hj, возрастает, при этом изменение индукции В проИСХОДИТ по кривой ва и также носит обратимый характер.В интервале времени tj-t поле Н изменяется от Н до HJ, при этом индукция В изменяется по кривой ас, т.е. изменение индукции вызывается процессами как обатимого, так и необратимого характера. В интервале времени оле Hg уменьшается до величины Нц., а индукция В изменяется по кривой cd. В интервале времени tg-tj поле Hg возрастает и пока не достигнет величины HJ процессы перемагничивания носят обратимый характер, т.е. индукция в изменяется по кривой dc. Как только поле Н превышает величину Hg, индукция 8 изменяется по кривой;ее, а процессы перемагничивания носят как обратимый, так и необратимый характер. Таким образом, в интервалах времени , ,..., изменение индукции В носит обратимый характер Ч-Ч а в интервале времени ..., - как обратимый, так и необрагимый характер. Величина ЭДС на выходе измерител ной катушки 2 в интервале времени равна e,.,/.,5P- Дифференцируя, получаем e -W5jy.g(,5ptA-(b)., Величина ЭДС на выходе измерител ной обмотки 2 В интервале времени ( .., равна e s-ujs/ oA A.). I . Сигнал с измерительной обмотки 2 через измерительный усилитель 7 и фильтр 8 верхних частот поступает на первый и второй аналоговые ключи 10 и 11 и на электронный осциллограф 9Блок 12 формирования строба 12 формирует стробирукмций импульс 1 в интервале времени , tt,-t,...-, а блок 13 формирования строба формирует стробирующий импульс 2 в интервале времени txj-tj, ,,..,. Эти импульсы подаются на управляющие входы соответствующих аналоговых клю чей 10 и 11, Аналоговый ключ 10 открывается в момент прихода на его управляющий вход сгробирующего импульса А с блока 12 формирования строба, аналоговый ключ 11 - в момент прихо да на его управляющий вход стробирую щего импульса В с блока 13 формирования строба. Таким образом, на выходе первого аналогового ключа 10 имеется сигнсш , пропорциональный дифференциальной магнитной проницаемости. Этот сигнал поступает на первый вход блока 16 регистрации и одновременно на первый вход сумматора 15, С выхода второго аналогового ключа 11 сигнал Ц ,пропорциональный обратимой магнитной проницаемости, поступает на масштабирующий усили-. тель , имеющий коэффициент К -т;гл Сигнал с выхода масштабирующего усилителя k поступает на третий вход 806 блока 16 регистрации и одновременно на второй вход сумматора 15 Таким образом, а первом входе сумматора 15 имеется сигнал 1,.-К втором входе сумматора 15 сигнал 1л KfCo5p{K: SM(,() . На выходе сумматора 15 получается сигнал Ц i + 1.1 -К{/ диф-/Хобр)- необР Зтот . сигнал, пропорциональный необратимой магнитной проницаемости, поступает на второй вход блока 16 регистрации. Таким образом, устройство позволяет повысить точность определения магнитных проницаемостей, так как при перемагничивании и намагничивании токами, изменяющимися по треугольному закону, устраняются погрешности, вызываемых непостоянством скорости изменения индукции В, кроме того расширить область применения, путем одновременного изменения дифференциальной, обратимой и необратимой магнитных проницаемостей. Формула изобретения Устройство для измерения дифференциальной обратимой и необратимой магнитных проницаемостей, содержащее обмотки перемагничивания, намаг ничивания и измерительную, соединен ную с последовательно соединенным измерительным усилителем, фильтром верхних частот и электронным осциллографом, и блок регистрации, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено генератором низкочастотного перемагничивающего тока, лз меняющегося по треугольному закону, и связанным с перемагничиваюцей обмоткой генератором высокочастотного намагничивающего тока, изменяющегося по треугольному закону с амплитудой в 10-15 раз меньшей амплитуды низкочастотного тока, связанным с намагничивающей обмоткой, первым аналоговым ключом, первым блоком формирования строба, последовательна) сое у ненными вторым блоком формиро- вания строба, вторыманалоговым , и масштабирующим усилителем, сумматором, первый вход которого., соединен с первым входом сумматора и с выходом первого аналогового клю ча, управляющий вход которого соединен с выходом первого блока форми : рования .строба, а информационный

вход - с выходом фильтра верхних частот, второй вход блока регистрации соединен с выходом сумматора, а третий вход блока регистрации с вторым входом сумматора и с выходом масштабирующего усилителя, а информационный вход второго аналогового ключа соединен с выходом фильтра верхних частот.

Источники Информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Измерительная техника, 1971, rf12, с.59-60.

JUduitt

t

Г

JUpfp