Устройство для регистрации динамических петель гистерезиса Советский патент 1982 года по МПК G01R33/14 

I

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и предназначено для регистрации гистерезисных циклов в динамическом режиме перемагничивания.

Известно устройство для регистра ции динамических петель гистерезиса, работа которых основана на стробоскопическом методе преобразования периодических сигналов, содержащее генератор намагничивающего тока, генераторы быстрого и. медленного пилообразного напряжения, два сместителя, фильтры, интеграторы, форМ1фО ватель строб-импульсов, выпряьостель блоки вычитания и сравнения tlj,

Однако оно не может использоваться для регистрации гистерезисных циклов при перемагничивании образца током низкой частоты.

Наиболее близким к изобретению я&ляется устройство для записи кривых намагничивания ферромагнитных материалов, содержащее источник намапшчивающего тока, подключенный к формирователю быстрого изменяющегося пилообразного напряжения (БИН) и намагничивакщей обмотке, после.довательно с которой включен зталон: ный резистор, два стробоскопических смесителей, один из которых подключен к интегратору, вход которого соединен с измерительной обмоткой, второй - к эталонному резистору, выходы стробоскопических смесителей подсоединены к регистрирующему прибору, а их управляющие- входы - к формирователю строб-импульсов, который

: через блок сравнения соединен с форьо рователями медленно.изменяющегося напряжения (МЙН) и быстро изменяющегося напряжения (БИН) t2.

Недостатком его является низкая точность регистрации гистерезисных циклов при намагничивании л-оком низ- кой частоты.

Цель изобретения - расширение частртно о диапазона и повышение точности регистрации петель гистерезиса при псрем(гкич1-1вании. образца током частоты.

Поставленная цель достигается тем 4TOvB устройство для регистрации динамических петель гистерезиса, содержащее источник медленно изменяющегося напряжения, источник намагничивающего тока, подключенный к формирователю быстро изменяющегося напряжения и намагничивающей обмот.-ке, последовательно с которой включен эталон1 резистор, формирователь строб-импульсов, первый вход которого соединен с источником быстро изменяющегося :.« напряжения, а выход - с управляющими входами двух смесителей, один из которых подключен к интегратору, вход которого соединен с измерительной обмоткой, второй - к эталонному резистору, выходы обоих смесителей подсоединены к регистрирующему прибору, дополнительно введепд п сумматоров, п-1 формирователей строб-импульсов и п блоков задержки, входы которых подключены к выходам соответствукяцих формирователей строб-импульсов, входы сумматоров подклю ены к выходу формирователя медленно изменяющегося напряжения .вьгеоды к вторым входам оответствующих формирователей стробимпульсов, а первые входы введенных п-1 формирователей строб-импульсов связан: с выходом источника & 1строго изменяницегося напряжения.

Смесители выполнены в виде п блоков памяти, первые управляющие входы п-1 из которых подключены к выходам соответствуюп(нх формирователей строб-импульсов, а вторые управляющие входа п блоков памяти подключень к вь ходам блоков задержШ.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на 4мг. 2 графики, поясняющие его работу.

Устройство (фчг. 1) содержит источ шк 1 намагничивающего тока, формирователь 2 быстро изменяющегося напряжения (БИН), формирователь 3 медленно изменяющегося напряжения (мин), сумматоры 4-1 - 4-п, форми.рователи 5-1 - 5-п строб-импульсов, блоки задержки 6-1 - 6-п, интегратор 7, состоящие из блоков памяти 8-1 - 8-п, 9-1 - 9-п смесители, регистрмрукчцнн прибор 10, образец 11, намагничивающую и измерительную

обмотки 12 и 13, эталонньй резистор 14,

Намагничивающая обмотка 12 подключена к источнику I намагничивакгщего тока, эталонному резистору 14 и через блоки памяти 9-1 - 9-h к регистрирующему прибору 10. Измерительная обмотка 3 через интегратор 7 и блоки памяти 8-1 - 8-п также

подключена к регистрирующему прибору 10, Формирователь 2 БИН соединен с источником 1 намагничивакицего тока и со входами формирователей 5-1 - 5-п строб-импульсов. Формиоователь 3 МИН подключен через сумматоры 4-1 - 4-п к формирователям 5-1 - 5-п, выходы формирователей 5-1 - 5-п соединены с блоками задержки 6-1 - 6-п и блоками памяти

8-1 - 8-п, 9-1 - 9-п. Выходы блоков задержки 6-1 - 6-п, соединены с блоками памяти 8-1 - 8-п, 9-1 - 9-п.

Устройство работаетследующим образом.От источника через намагничивакщую обмотку 12 протекает переменный ток, обеспечивающий перемагничивание образца 11. С эталонного резистора 14 снимается напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля в образце, а с измерительной обмоткой 13 напряжение, пропорциональное скорости изменения индукции, оно интегрируется и с интегратора 7 снимается напряжение, пропорциональное индукции(фиг. 2а). Эти два напряжения поступают на стробоскопические смесители, на управляю1 Ц1е входь которых подаются строб-импульсы с формирователей 5 и блоков задержки 6, обеспеяивающие трансформацию спектра напряжений в область низких частот. Со смесителей напряжение поступает на регистратор 10.

Графики (фиг. 2) построены дпя

устройства, в котором количество параллельных цепей, состоящих из сумматоров , формирователей, блоков задержки и блоков памяти равно трем

(п-3).

На фиг. 2 представлены графики напряжения, пропорционального индукции, снимаемого с интегратора 7 и поступающего на вход смесителя 8

(фиг. 2а) ; напряжения на выходе сумматора 4-1 (фиг. 26, коивая 15); напряжения на выходе сумматора 4-2, (фиг. 26, кривая 16); напряжения на выходе сумматора 4-3, (, 2б, кри вая 17); напряжения на выходе рователя БИН 2 (фиг. 26 кривая 18); напряжения на выходе смесителя 8 (фиг. 2в). Медленно изменякяцееся напряже1ше с формирователя 3 МИН поступает на сумматоры 4-1, 4--2, 4-3, в каждом из которы:с происходит сложение этого напряжения с постоянным напряжением различного уровня. На выходе сумматоров получаются напряжения, отличающиеся друг от друга на постоянную составляющую (фиг. 2б, кри вые 15,16, 17), Эти напряжения поступают на фop a1poвaтeли 5-1, 5-2, 5-3, где сравниваются с быстро изменяющимся напряжением (иг. 26, кривая , приходящим с формирователя 2 ВИН, момент равенства формируются строб-импульсы, которые управляют блоками памяти 8-1 -8-п. 9-1 - 9-п. В момент t. при равенстве быстро изменякщегося напряжения на входе формирователя 5-1 (кривая 18, фиг.2 и медленно изменяющегося напряжения (кривая 15, фиг. 2б), поступающего с сумматора 4-1, формируется стробимпульс, под действием которого в блоке памяти 8-1 происходит запоминание входного напряжения, приходящего с интегратора 7 ( точк-а а, фиг. Строб-импульс с формирователя 5-1 также поступает на блок задержки 6т1. Блок задержки 6 и сумматор 4-1 служат дпя того, чтобы условия работ формирователя 5-1 и блоков памяти 8-1, 9-1 не отличались от условий работы остальных формирователей и блоков памяти. Время задержки блока задержки 6-1 должно быть не менее длительности строб-импульса. С выхода блока задержки 6-1 стро импульс в момент t поступает на блок памяти 8-1, под действием кото рого напряжение, соответствующее точке а (фиг. 2а), запомненное в моЙент времени t., появляется на выходе блока памяти 8-1 смесителя. В момент времени t-j при равенстве быс ро изменяющегося напряжения (кри.вая 18, фиг. 26) и медленно изменяющегося напряжения, приходящего с сумматора 4-2 (кривая 16, фиг. 2б) на блок памяти 8-2 приходит- стробимпульс с выхода формирователя 5-2, под действием которюго происходит sanoMHHai-He входного напряжения. приходящего с интегратора 7 (точка 6, фиг. 2а). В момент времени t пр- является строб-импульс на выходе формирователя 5-3, под действием которого прся1сходит запоминание напряжения блоком памяти 8-3 (точка в, фиг. 2а). Строб-импульс в момент с выхода формирователя 5-2 поступает также на блок задержки 6-2 (его время задержки ,.) и в момент t jс выхода блока задержки 6-2 поступает на блок памяти 8-2. Происходит считывание информации. На выходе блока памяти 6-2 появляется напряжение .(точка б, фиг. 2в), запомненное в момент . В момент времени t/ по действиям строб-импульсов с блока задержки 6-3 на выходе блока памяти 8-3 появляется напряжение, запомненное в момент t (точка в, г. 2в), Затем появляется строб-импульс на выходе формирователя 5-1 и цикл повторяется. На выходе смесителя получается сигнал, аналогичный входному, но с большим масштабом времени. Величина сдвига кривых 15, 16, 17 медленно изменякщегося напряжения на выходе сумматоров 4-1, 4-2, 4-3 выбирается такой, чтобы строб-нмпуль сы на выходе форкмрователей 5-1, , 5-3 имели равномер}В11й фазовый сдвиг относительно входного напряжения (моменты времени t, t , t). Время задержки блоков задержки 6-2 и 6-3 выбирается так, чтобы стробимпульсы с выходов блоков задержки имели постоянный фазовый сдвиг относительно трансформированного выходного напряжения (моменты времени 1 V fc 8 Строб-импульсы с выходов формирователей 5-1, 5-2, 5-3 и блоков .задержки 6-1, 6-2, 6-3 одновременно поступают на соответствующие блоки памяти обоих смесителей. Второй смеситель работает аналогично рассмотренному смесителю. Трансформироваиные в область низких частот сигналы с вьгкодов смесителей поступают на регистрирукидай прибор 10. Введение дополнительных цепей, состоящих из сумматоров формирователей, блоков задержки и блоков памяти, приведено к увеличению в и раз точек считывания за один период входного напряжения, что позволило в у раз снизить нижнюю граничную частоту регулируемых сигналов и повы9сить точность регистрации гистере- эисных циклов в области низких частот. Формула изобретения . Устройство дня регистрации динамических петель гистерезиса, со держащее источник медленно изменяющегося напряжения, источник намагничивающего тока, подключенный к формирователю быстро изменяющегося напряжения и намагничивающей обмотке, последовательно с которой включен зталоннь1й резистор, формирователь строб им1 льсов, первый вход которого соединен с источником быст ро изменяющегося напряжения, а выхо с управляющими входами двух смесителей« один из ко1орых подключен к интегратору, вход которого соединен с из мнительной обмоткой, второй к эталонному резистору, выходы обоих смесителей подсоединены к регист рйрукщему прибору, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повыше ния точности регистрации, дополни8тельно введены п сумматоров, п-1 формирователей строб-импульсов и п блоков задержки, входы которых подключены к выходам соответствующих формирователей строб-импульсов, входы сумматоров подключены к выходуформирователя медленно изменяющегося напряжения, выходы - к вторым .входам соответствующих формирователей -стробимпульсов, а первые входы введенных п-1 формирователей строб-импульсов связаны с выходом источника быстро изменякхдегося напряжения. 2. Устройство по п, 1,,.о т л и ч а ю щ е е с я тем, что смесители выполнеил в виде п блоков памяти- первые управляющие входа п-1 из которых подключены к выходам соответствующих формирователей строб-импульсов, а вторые управляющие входы ifk блоков памяти подключены к выходам блоков задержки. Источники информацни, принятые во внима1ше при экспертизе 1,Авторское свидетельство СССР № 658613, кл.С 01 R 33/12, 1977. 2. Заводская лаборатория, 1962, 3, с. 27.