Устройство для измерения импульсной магнитной проницаемости магнитных сердечников Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАГНИТНЫХ СЕРДЕЧНИКОВ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения импульсной магнитной проницаемости магнитных (например ферритовых)сердечников.

Известно устройство для измерения электромагнитных параметров и определения характеристик магнитных сердечников в импульсном режиме намагничивания, содержащее генератор намагничивающих импульсов, намагничивающую и измерительную обмотки, интегратор 11.,.

Недостатком этого устройства является низкая Точность измерений, обусловленная погрешностями-, вноси-. мыми выходным прибором (пиковый вольтметр, осциллограф).

Наиболее близким техническим решением является устройство для получения статических характеристик малогабаритных магнитных сердечников при полном и неполном перемагничивании, содержащее генератор намагничивающих импульсов, намагничивающую и измерительную обмотки, интегратор и регистрирующий прибор 2.

Недостаток устройства - низкая точность измерение. Она ограничена погрешностью, вносимой пиковым вольтметром, а также случайной погрешностью. Пиковый вольтметр обеспечивает удовлетворительную точность лишь при измерении амплитуды прямоугольных импульсов достаточно большой -длительности. При измерении же амплитуды импульсов треугольной формы (а именно такая форма импульсов получается на выходе интегратора) погрешность

10 пикового вольтметра сильно возрастает. Кроме того, измерение амплитуды импульсов пиковым вольтметром сопровождается случайной погрешностью.

Цель изобретения - повышение точ15ности измерений.

Эта цели достигается за счет того, что в устройство для измерения импульсноймагнитной проницаемости магнитных сердечников, содержащее

20 генератор намагничивающих импульсов, намагннчиванщую обмотку, подключенную к выходу генератора намагничивагацих импульсов, измерительную обмотку, интегратор и регистрируюций при25бор, введены аттенюатор, усилитель, два ключа, элемент гальванйчной связи, второй интегратор, источник опорного напряжения, нуль-орган, блок управления, блок совпадения, генератор

30 счетных импульсов и счетчик импульсов. причем измерительная обмотка подклю чена к входу первого интегратора че ррз последовательно соединенные аттенюатор и усилитель,выход первого интегратора через последовательно соединенные первый ключ и элемент гальванической связи подключен к вхо ду второго интегратора, выход которого через нуль-орган соединен с пер вым входом блока совпадения, генера тор счетных импульсов подключенк второму входу блока-совпадения, к выходу которого подключены последовательно соединенные счетчик импуль сов и регистрирующий прибор, источник опорного напряжения через второй ключ подключен к входу второго инте ратора, а блок управления соединен с управлякгцими входами обоих ключей и с третьим входом блока совпадения. Йа фиг. Д представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 эпюры напряжений. Устройство содержит генератор 1 намагничивавших имульсов, выход которого подключен к намагничивающей обмотке 2, исследуемый магнитный сер дечник 3, последовательно соединенные измерительную обмотку 4, аттенюатор. 5, усилитель 6, интегратор 7, элемент 8 гальванической связи, вто рой интегратор 9, ключи 10 и 11, ис точник 12 опорного напряжения, нуль орган 13, блок сОл падения 14, rerieратор 15 счетных импульсов, счетчик импульсов 16, регистрирующий прибор 17 и блок управления 18. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 намагничивающих импульсов создает в намагничивающей обмотке 2 однополярные импульсы тока (фиг. 2 а), которые обеспечивают получение импульсов магнитного поля следующих с определенной частотой. Импульсы магнитного поля воздействуют на исследуемый сердечник 3, который при этом перемагничйвается по некоторому частному гистереэисно му циклу. При перемагничивании сердечника в измерительной обмотке 4 индуцируются двухполярные импульсы напряжения (фиг. 2 б), которые через аттенюатор 5 и усилитель б пода ются на вход интегратора 7. Интегра тор 7 преобразует двухполярные импул сы, поступанадие на вход, в одно полярные (фиг. 2 в), с вольтсекундной площадью q КдКз f Unp(t)dt. q - вольтсекундная площадь им пульсов на выходе интегра тора 7; КдК-.- коэффициенты передачи соответственно оттенюатора и усилителя; Uj (t) - напряжение на измерительной обмотке устройства в момент времени t; длительность намагничивающего импульса. Весь измерительный цикл устройства состоит из двух тактов и задается управляющими сигналами, вырабатываемыми в блоке управления 18. В.течение лервого такта замкнут клюу 10, а ключ.11 разомкнут. С выхода интегратора 7 импульсы через элемент 8 гальванической связи поступают на вход второго интегратора 9, который суммирует вольтсекундные площади q однополярных импульсов на выходе первого интегратора.7. Элемент 8 гальванической связи между выходом интегратора 7 и входом интегратора 9 служит для компенсации напряжения покоя на выходе интегратора 7, определяющего положение его рабочей точки. Он представляет собой источник пор-, тоянного тока, полюсы которого включены в разрыв между выходом интегратора 7 и входом интегратора 9. Элемент 8 может быть выполнен регулируемым для установки нуля измерительной схемы. Эпюры в и г на фиг.2 поясняют роль элемента 8 связи в устройстве. Второй интегратор 9 осуществляет суммирование площадей импульсов q. Напряжение на выходе интегратора 9 в конце первого такта имеет вид где f,, напряжение на выходе интегратора 9 в конце первого такта; t - постоянная времени интегратора 9; N - число импульсов, поступивших на вход интегратора 9 в.течение первого такта. В течение второго такта замкнут, ключ 11, а ключ 10 разомкнут. При этом на вход интегратора 9 подается постоянное компенсиругацее напряжение от источника 12 опорного напряжения. Полярность опорного напряжения противоположна полярности импульсов, поступивших на вход интегратора 9 в первом такте,. Напряжение на выходе интегратора 9 уменьшается от значен15я и J. до нуля по закону 6Ь,ХД (t) U,,,i,r- Jlf-. (3) где %(,ix/ напряжение на выходу интегратора 9 в момент времени t в течение второго такта; IL...,- напряжение на выходе источника опорного напряжения. В момент времени t окончания второго такта напряжение на выходе интегратора 9 становится равным нулю, следовательно, t - V UnoH - ( ) Одновременного началом второго такта запускается блок совпадения 14 и импульсы частоты f, вырабатываемые генератором 15 счетных, импул сов, поступают на счетчик импульсов 16. Состояние счетчика 16 указывает регистрирующий прибор 17. Когда напряжение на выходе интегратора 9 достигает нуля, срабатывает нульорган 13, останавливающий блок совп дения 14. Число импульсов, прошедших на счетчик 16, равно п f . t q .. (5) Таким образом, из формулы (5) сл дует, что число импульсов, .поступив ших на счетчик 16 за измерительный цикл, пропорционально вольтсекундной площади q импульсов на выходе интегратора 7. Так как импульсная магнитнай про ницаемость сердечника пропорциональ на q, S ) где Яи - относительная импульсная магнитная проницаемость се дечника} /u-o - абсолютная магнитная проницаемость вакуума; 1 - длина средней линии сердеч ника; S - площадь поперечного сечени сердечника; Т (t) - амплитуда импульса тока в намагничивающей обмотке, т значение п также пропорци онально Д-м. При соответствующем выборе коэффициента Кд передачи аттенюатора и частоты f заполнения счетчика Яц и, В отличие от известного устройства, в котором амплитуда напряжения на выходе интегратора измеряется -пиковым вольтметром, в предлагаемом устройстве измеряют вольтсекундную площадь N импульсов на выходе первого интегратора путем сравнения ее с .зарядом известной величины. Погрешность компенсации заряда (суммарной вольтсекундной площади N импульсов), накопленного первым интегратором за цикл измерения, определяется главным образом стабильностью величины опор ного напряжения и стабильностью час тоты генератора счетных импульсов . За счет суммирования вольтсекундных площадей N импульсов вторым интегратором случайная погрешность уменьшается в мм раз. Экспериментальная проверка погрешности измерения вольтсекундных площадей однополярных импульсов с помощью предлагаемого устройства показала, что эта погрешность не превышает 0,25%. Погрешность же измерения амплитуды импульсов напряжения треугольной формы пиковым вольтметром известного устройства составляет не менее 1,5%. Формула изобретейия Устройство для измерения импульсной магнитной проницаемости магнитных сердечников, содержащее генератор намагничивающих импульсов, намагничивающую обмотку, подключенную к выходу генератора намагничивающих импульсов,- измерительную обмотку, интегратор и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в н-его введены аттенюатор, усилитель, два ключа, элемент гальванической связи, второй интегратор, источник опорного напряжения, нуль-орган, блок управления, блок совпадения, генератор счетных импульсов и счетчик импульсов, причем измерительная обмотка подключена к входу первого интегратора через последовательно соединенные аттенюатор и усилитель, выход первого интегратора через последовательно соединенные первый ключ и элемент гальванической связи подключен к входу второго интегратора, выход которого через нуль-орган соединен с первым входом.блока совпадения, генератор счетных импульсов подключен к второму входу блока совпадения, к выходу которого подключены последовательно соединенные счетчик импульсов и регистрирующий прибор, источник опорного напряжения через второй ключ подключен к входу второго интегратора, а блок управления соединен с управляющими входами обоих ключей и с тоетьим входом блока совпадения. Ис т оч и ик и и нформации, принятые во внимание при экспертизе 1,Ферриты и магнитодиэлектрики. Справочник. М., Советское радио , 1968, с.39. 2.Проблемы магнитных измерений и магнитоизмерительной аппаратуры. Труды метрологических институтов СССР вьт. 133 (193).М.-Л., Изд-во стандартов, 1971, с,221,