Устройство регистрации характеристик магнитных материалов Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

1

Изобретение относится к приборостроению, в частности к магнитным измерениям и может быть использовано для контроля параметров с высокой степенью точности.

Известны устройства, основанные на принципе медленно изменяющегося внешнего перемагничивающего поля. Такие устройства работают в режиме постоянства скорости изменения индукции в образце испытуемого материала. Выбранный режим перемагничивания испытуемого образца оптимален, так как при этом обеспечивается максимальная чувствительность индукционного преобразователя и регистрация статической петли гистерезиса с минимальной погрешностью II 3.

Однако 8 результате неизвестной начальной намагниченности образца (перед началом испытания) для выявления значений его параме.тров (остаточная индукция, коэрцитивная сила) с помощью этих устройств неббходима

дополнительная обработка результатов регистрации, что вызвано начальным смещением осей регистрируемой зависимости относительно осей регистрирующего устройства. Дополнительная обработка результатов регистрации заключается в нахо); дении осей зарегистрированной зависимости на поле регистрирующего прибора и выявлении значений того или иного параметра ис10пытуемого образца. В результате последующей обработки результатов регистрации вносится дополнительная погрешность измерения, кроме того, время, затрачиваемое на последующую

15 обработку результатов регистрации, в несколько раз превышает время цикла регистрации характеристики испытуемого образца.

Наиболее близким по технической

20 сущности к изобретению является устройство, содержащее блок намагничивания, электромагнит, преобразователи напряженности магнитного поля и ско392рости изменения индукции в образ1 е в электримеские сигналы, усилители каналов напряженности поля и индукции, интегратор, блок изменения коэффициента передачи интегратора с компаратором и регистрирующий прибор. В качестве блока изменения коэффициента передачи интегратора используется устройство преобразования аналог-код для перехода к дискретным сигналам 8 цепях автоматического управлений. В устройство преобразования аналогкод введены требуемые начальные условия, 8ИД функции управления, задержки и пороговые уровни, что позволяет замкнуть коИтуры управления, С помощью блока изменения коэффициента передачи интегратора реализуется 8озмо ность совмещения осей регистрируемой зависимости и регистрирующего устройства. Известное устройство обеспечивает задание нулевых начальных условий, при этом погрешность от совмещения осей составляет 1 + 1,5°о и обеспечивает контроль значений параметров испытуемого образца непосред ственно в процессе цикла регистрации статической петли гистерезиса испытуемого образца .... Недостатком указанного устройства является большая погрешность от совмещения осей (1-1,51) вследствие гис терезиса компараторов и задержки команд управления. Цель изобретения - повышение точности регистрации. Поставленная цель достигается тем что устройство для регистрации харак теристик магнитных материалов, содер жащее блок намагничивания, к первому выходу которого подключен электромаг нит, первичные преобразователи напря женности поля и скорости изменения в образце в электрические сигналы,уста новленные в рабочем зазоре электрома нита, усилитель измерительного канал напряженности поля, вход которого подютючен к выходу первичного преобразователя напряженности пОля, а выход соединен с первым входом регистр рующего прибора, усилитель измерительного канала индукции в образце, вход которого подключен к выходу пер вичного преобразователя скорости изменения индукции, а к выходу подклгачены последовательно соединенные меж ду собой интегратор и компаратор, при этом выход интегратора подключен 14 также к второму входу регистрирующего прибора, а выход компаратора подключен к входу блока намагничивания, блок изменения коэффициента передачи интегратора, первый выход которого подключен к интегратору и компаратору, блок смещения порогового уровня блок запрета и формирователь опорного сигнала, вход которого соединен с вторым выходом блока намагничивания, а первый выход - с первым входом блока изменения коэффициента передачи интегратора, входы блока запрета соединены соответственно с выходом компаратора, с вторым выходом блока изменения коэффициента интегратора и вторым выходом формироватеяк опорного сигнала, а выход - с вторым входом блока изменения коэффициента передачи интегратора, вход блока смещения порогового уровня соединен с выходом усилителя измерительного канала напряженности поля, а выход - с третьим зходом блока изменения коэффициента передачи интегратора . На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для регистрации характеристик магнитных материалов; на фиг,2 - временные диаграммы; на фиг. 3 - вид зависимости, зарегистрированной в результате работы устройства, выполненной согласно структурной схеме. Предлагаемое устройство состоит из блока 1 намагничивания, электромагнита 2, испытуемого образца 3, первичного преобразователя Ц скорости изменения индукции в образце в электрический сигнал, первичного преобразователя 5 напряженности поля в электрический сигнал, усилителя 6 измерительного канала напряженности поля, усилителя 7 измерительного канала индукции в образце, интегратора 8 измерительного канала индукции, регистрирующего прибора 9 блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, компаратора 13, и дополнительно введенных блока 11 смещения порогового уровня, формирователя 12 опорного сигнала, блока 14 запрета, причем аход формирователя 12 опорного сигнала соединен со вторым выходом блока 1 намагничивания, а выход с третьим входом блока 10 изменения коэффициента интегратора 10, входы блока 14 запрета соединены соответственно с выходом компаратора 13, с вторым входом блока 10 изменения ко эффициента передачи интегратора, с выходом формирователя 12 опорного сигнала, а рых;од - с первым входом блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, вход блока 11 смещения порог вого уровня соединен с выходом усил телл измерительного канала напряжен ности поля, а выход - со вторым вхо дом блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора. Устройство работает следующим образом. Сигнал специальной формы с выхода блока намагничивания (см. фиг.ЛДэ. поступает на обмотку электромагнита 2. В рабочем зазоре электромагнита 2 (фиг. 1) возникает внешнее для испыт емого образца 3 медленноизменяющееся перемагничивающее поле. Электрически сигналы с первичных преобразователей 5 и it, пропорциональные соответственно напряженности поля в зазоре электромагнита и скорости изменения индукции в образце, поступают на входные клеммы измерительных усилителей 6 и 7 каналов напряженности поля и индукции в образце. Сигналы с выходов измерительных каналов напря хенности поля и индукции поступают соответственно на один из входов двухкоординатного регистрирующего прибора 9 (фиг. 2,) и на вход интегратора 8 (фиг. 1). С выхода интегратора сигнал, пропорциональный индукции в образце (см. фиг. 2, Ufl),поступает на второй вход двухкоординатного регистрирую.щего прибора 9 (фиг. 1) и на вход компаратора 13. Компаратор 13 регист рирует момент достижения выходным |сигналом интегратора порогового нулевого) уровня (см,фиг.2, х/|) . В процессе работы системы дискретный сигнал с второго выхода блока 1 намагничивания (фиг. 1), уровень которого соответствует определенным периодам времени цикла регистрации, поступает на вход формирователя 12 опор ного сигнала, с выхода формирователя 12 опорного сигнала сигнал, преобра-. зованный к виду,удобному для оперирования им с помощью логических функций (см. фиг. 2, Хп), поступает на один из входов блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора. С выхода блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, формирующего команды управления работой интегратора 8, сигналы поступают на управляющие ключи, которые в определенные моменты времени включают интегратор 8 и изменяют коэффициент его передами (см.фиг. 2, УХ, У/)) б процессе цикла регистрации характеристики испытуемого образца 3 с выхода измерительного канала напря ; енностй поля сигнал поступает на вход блока 11 смещения порогового уровня, выход которого подключен к Одному из входов блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, форма сигнала на этом входе блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора представлена на Фиг. 2 хп. Совокупность дискретных сигналов с выходов формирователя 12 опорного сигнала, компаратора 13, блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора (см. фиг. 2, X,, X) поступает на входы блока 19 запрета, с выхода которого дискретный сигнал (см.фиг.2, jxl,) поступает на один из входов блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора. По окончании цикла на поле двухкоординатного регистрирующего прибора 9 зарегистрирована зависимость, представленная на фиг.З. Использование изобретения позволяет уменьшить погрешность от совмещения осей до сотых долей процента (погрешность от совмещения осей известного составляет 1+1,. Эта возможность реализуется введением в систему блока 11 смещения порогового уровня. Блок 11 смещения порогового уровня представляет собой устройство, содержащее два компаратора, полосы нечувствительности которых смещены таким образом, что каждая из них находится либо в положительной, либо в отрицательной области значений входных воздействий, а пороговые уровни их совпадают и соответствуют нулевому значению напряхченности поля в зазоре электромагнита. Переключение входной клеммы блока.10 изменения коэффициента передачи интегратора с выхода первого компаратора на выход второго в момент времени ty позволяет избежать задержки команд управления работой интегратора 8.Таким образом, включение интегратора 8 в момент времени t. и изменение коэффииента передачи в момент времени t Гфиг. 2) происходит в моменты равенства нулю напряженности полл в зазоре электромагнита. Введение в систему блока I запрета и фсрмирователя 12 опорного сигнала, представ ляющнх собой звенья жесткой отрицательной обратной связи охватывающей все элементы управления работой устройства, исключает из блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора цепи формирования опорного сигнала, наличие которых в блоке 10 изменения коэффициента, передачи ин тегратора предусматривается в извест ном устройстве. Наличиеопорного сиг нала необходимо для обеспечения заданного алгоритма работы системы. Исключение из блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора задержек существенно сокращает количество элементов построения блока 10, обеспечив выполнение наиболее общего критерия оптимальности постро ения блока - стоимости. Кроме того, преимуществом применения изобретения по сравнению с известными показателя ми является повышенная точность конт роля параметров испытуемого образца. Форму/1 изобретения Устройство для регистрации характеристик магнитных материалов., содержащее блок намагничивания, к пер вому виходу которого подключен электромагнит, первичные преобразователи напряженности поля и скорости изменения индукции в образце в элект рические сигналы, установленные в рабочем зазоре электромагнита, усили тель измерительного канала напряженности лолн, вход которого подключен к выходу первичного преобразователя напряженности поля, а выход соединен с первым входом регистрирующего прибора, усилитель измерительного канал 9 18 индукции в образце, вход которого подклю ен к выходу первичного преобразователя скорости изменения индукции, а к выходу подключены последовательно соединенные между собой интегратор и компаратор, при этом выход интегратора пб/ ключен к второму входу регистрирующего прибора, а выход компаратора подключен к входу блока намагничивания, блок изменения коэффициента передачи интегратора, первый выход которого подключен интегратору и компаратору, отличающеес я тем-, что, с целью повышения точности, в него введены блок смещения порогового уровня, блок запрета и формирователь опорного сигнала, вход которого соединен с вторым выходом блока намагничивания, а первый выход с первым входом блока изменения коэффициента передачи интегратора, входы блока запрета соединены соответственно с выходом компаратора, с вторым выходом блока изменения коэффициента интегратора и со вторым |выходом формирователя опорного сигнала, а виход - с вторым входом блока изменения коэффициента передачи интегратора, вход блока смещения порогового уровня соединен с выходом усилителя измерительного канала напряженности поля,а выход - с третьим входом блока изменения коэффициента передачи интегратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Комаров Е,В., Сергеев 6.Г., Шихин А,Я. Магнитоизмерительные приборы и установки для контроля качества магнитных систем, ферромагнитных материалов и постоянных магнитов. Метрология, 1977, № k, с. 37-51. 2.Авторское свидетельство СССР № , кл, G 01 R 33/12, 1979.

-t,r