Устройство для измерения магнитных характеристик Советский патент 1982 года по МПК G01R33/14 

Изобретение относится к ббласти измерения электри 1еских и магнитных величин, в частности к устройствам для определения магнитных характеристик магнитомягких материалов и изделий из них при определении или построении гистерезисных кривых, и может быть использовано для ускоренного контроля магнитопроводов при их производстве.

Известно устройство для определения кривой намагничивания и петель гистерезиса магнитных материалов, . содержащее измерительную и намагничивающую катушку исследуемого образца, измеритель потока в виде интегрирующего усилителя, сумматор, интегрирующий усилитель цепи намагничивания, усилитель медности, калиброванное сопротивление, регистрирующий прибор, программный задатчик и ключ. Выход задатчика соединен с одним из входов сумматора, другой вход сумматора соединен с выходом измерителя магнитного потока, а выход сумматора через ключ с интегрирующим усилителем цепи намагничивания. Управляющие входы ключа соединены с выходом сумматора и выходом задатчика, что дает возможность

автоматизировать процесс измерения и программировать его l3 .

Однако это устройство не может обеспечить достаточной точности и быстродействия, так как установка намагничивающего тока в потенциометре осуществляется: с помощью реверсивного двигателя. Кроме того, устройство производит измерения в

10 статическом режиме при неустановившихся переходных процессах в исследуемом образце и не позволяет производить измерения в динамическом режиме.

15

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является цифровое устройство для измерения магнитных характеристик, содержащее блок намагничивания, измеритель20ную и на1магничивающую катушки, к которым через датчики и усилители подключены преобразователи напряжение - цифровой код, накапливаю-, щий сумматор, кодовые ключи, запо25минагаций блок и блок управления. Преобразователи напряжение - цифровой код через кодовый ключ в канале измерения напряженности магнитного поля и через накапливающий сумматор и кодовый ключ в канале измерения индукции подключены к запоминающему блоку. Это позволяет автоматизировать определение магнитных характеристик в большом диапазоне сскоростей изменения магнитного потока и уменьшить время снятия петли гистерезиса 2 .

Однако известное устройство не позволяет снимать основную кривую намагничивания, являющуюся важнейшей технической характеристикой магнитных материалов. Кроме того, устройство не позволяет снимать установившийся цикл гистерезиса.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, а именно получение возможности снятия массива цифровых точек установившихся петель гистерезиса и основной кривой намагничивания, что позволяет производить автоматическую обработку результата измерения на цифровом дисплее и цифровой ЭВМ,

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитных характеристик, содержащее блок задания намагничивающего тока, канал измерения напряженности, состоящий из последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя и кодового ключа, канал измерения индукции, состоящий из последовательно соединенных датчика,усилителя, аналогоцифрового преобразователя, накапливающего сумматора и кодового ключа, оперативный запоминающий блок и блок управления, выходы которого соединены с первым входом блока задания намагничивающего тока, вторыми входами кодовых ключей каналов измерения и первым входом оперативнся-о запоминающего блока, в каждый канал измерения введены подключенные к выходам ключей параллельно соединенные блок выбора максимума и ключ, выходы которых соединены с вторыми входами оперативного запоминающего блока, управляющие входы ключей соединены с выходом блока задания намагничивающего тока, второй вход которого соединен с выходом анешого-цифрового преобразователя канала измерения напряженности.

Кроме того, блок управления выполнен в виде последовательно соединенных кототаратора и Счетчика числа циклов перетдагничивания, выходы кото рого соединены с выходами блока управления, а вход компаратора подключен к выходу усилителя канала измерения напряженности,

.На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит блок 1 задания намагничивающего тока, испытуемый образец 2, намагничивающая

обмотка которого соединена с одним из выходов блока 1 згщания намагничивающего тока, К одному из входов блока 1 подключен блок 3 управления, выполненный из последовательно соединенных компаратора 4 и счетчика 5 циклов перемагничивания. Намагничивающая обмотка испытуемого образца 2 соединена с каналом б измерения напряженности, который содержит последовательно соединенные датчик 7, усилитель 8, выход которого соединен с одним из входов компаратора 4, аналого-цифровой преобразователь 9, выход которого подключен к одному

5 из входов блока 1 задания намагничивающего тока, и кодовый ключ 10, Измерительная обмотка испытуемого образца 2 соединена с каналом И измерения индукции, который содержит последовательно соединенные датчик 12, усилитель 13, аналогоцифровой преобразователь 14, накапливающий сумматор 15 и кодовый ключ 16, Кодовые ключи 10 и 16, управляющие входы которых соединены с одним из выходов счетчика 5 циклов перемагничивания, соединены с блоками 17 и 18 выбора максимума.

Выходы блоков 17 и 18 выбора максимума подключены к оперативному запоминающему блоку 19, к третьему входу которого подключен один из выходов счетчика 5 циклов перемагничивания. Параллельно блокам 17 и 18 выбора максимума подключены соответственно ключи 20 и 21, к управляющим входам которых подключен один из выходов блока 1 задания намагничивающего тока. Выход оперативного запоминанмцего блока 19 соединен с блоком

0 индикации 22 и цифровой вычислительной машиной (ЦВМ) 23,

Устройство работает следующим образом,

В блок 1 задания намагничивающего

5 тока вводится установка тока намагничивания, соответству1рщая индукции насыщения испытуемого образца 2, или любая требуемая величина, В момент включения устройства в режим Из0 мерение счетчик 5 приходит в нулевое состояние и дает блоку 1 задания намагничивакедего тока сигнал на формирование в намагничивающей обмотке испытуемого образца 2 тока

5 некоторой малой амплитуды, В процессе измерения амплитуда тока, формируемого в н.амагничивающей обмотке, ступенчато увеличивается от некоторой малой величины до величины усл тавкй, введенной в блок 1, Число ступеней выбирается в зависимости от требуемой точности измерения,

В канале 6 измерения напряженности с датчика 7 снимается напряжение, 5 пропорциональное намагничивающему току, которое после усиления в усилителе .8 поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 9, работающего в реальном масштабе времени, и один из входов компаратора 4 блока 3 управления. Саналого-цифрового преобразователя 9 сигнал подается на кодовый ключ 10 и один из входов блока 1 задания намагничивающ го тока для сравнения с величиной уставки. При этом в канале 11 измерения ин дукции с датчика 12 снимается напряжение, пропорциональное индукции в испытуемом образце 2, которое после усиления в усилителе 13 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 14,затем на вход накапливающего сумматора 15, выполняющего рол цифрового интегратора, и кодовый ключ 16. После того, как закончатся переходные процессы в испытуемом образце 2 и цикл перемагничивания установится, счетчик 5, отсчитав 10-12 циклов перемагничивания, открывает кодовые ключи 10 и 16. Кодированные сигналы поступают на входы блоков 1 и 18 выбора максимума. Кодовые ключи 10 и 16 открываются на интервал толь ко одного периода намагничивающего тока, после чего счетчик 5 приходит в нулевое состояние и дает сигналы на запись максимальных значений кодовых сигналов в оперативный запоми нающий блок 19 и дает разрешение блоку 1 задания намагничивающего то ка сформировать в намагничивающей обмотке испытуемого образца 2 следующую величину тока. Далее процесс повторяется до тех пор, пока амплитуда намагничивающего тока не сравняемся со значением уставки. За это время в оперативный запоминающий блок 19 запишутся цифровые координаты массива точек основной кривой намагничивания. В момент, когда амплитуда намагничивающего тока станет равной значению уставки, блок 1 задания намаг ничивающего тока через управляющие входы откроет ключи 20 и 21. В результате к входам оперативного запоминающего блока 19 подключаются непосредственно выходы кодовых ключей 10 и 16. Поэтому, когда счетчик 5 откроет кодовые ключи 10 и 16 на время одного периода намагничивающего тока, в оперативный запоминающий блок 19 запишутся цифровые коор динаты массива точек предельной пет ли гистерезиса. Затем устройство и ;рнводитсч в режим Чтение. Информация из опе ративного запоминающего блока 19 через шины связи поступает на блок 22 индикации, например цифровой дисплей с матричным экраном, и ЦВМ 23, например микро-ЭВМ. Таким образом, изобретение позволяет определять магнитные.характеристики материала в любой точке как предельной петли гистерезиса, так и в основной кривой намагничивания, позволяет работать в большом диапазоне скоростей изменения напряженности магнитного поля как при синусоидальном, так и несинусоидальном возбуждающем сигнале (намагничивающем токе), обеспечивает точность определения магнитных характеристик (0,5-1%), а также значительное быстродействие, (процесс измерения от снятия 256 точек основной кривой .намагничивания и 512 точек предельной петли гистерезиса до получения конечных количественных результатов длится порядка 30 с, тогда как в известных устройствах порядка 5 мин. Использование изобретения позволяет в 8-10 раз ускорить процесс контроля магнитопроводов с -вьщачей технического паспорта на изделие. Формула изобретения 1.Устройство для измерения магнитных характеристик, содержащее 6.ПОК задания намагничивающего тока, канал измерения напряженности, состоящий из последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя и кодового ключа, канал измерения индукции, состоящий из последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя, накапливающего сумматора и кодового ключа, оперативный запоминающий блок и блок управления, выходы которого Соединены с первьм входом блока задания намагничивающего тока, вторыми входами кодовых ключей каналов измерения и первым входом оперативного запоминающего блока, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в каждый канал измерения введены подключенные к выходам ключей параллельно соединенные блок выбора максимума и ключ, выходы которых соединены с вторыми входами оперативного запоминающего блока, управляющие входы ключей соединены с выходом блока задания намагничивающего тока, второй вход которого соединен . с выходом аналого-цифрового преобразователя канала измерения напряженности, 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок управления выполнен в виде последовательно соединенных ксмпаратора и счетчика числа циклов перемагничивания, выходы которого соединены с выходами блока управления, а вход компаратора подключен к выходу усилителя канала измерения напряженности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 329486, кл. G 01 R 33/12, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР 224921, кл. G 01 R 33/14, 1967.