Устройство для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

1

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов как в разомкнутой, так и в замкнутой маг. нитной цепи.

Известно устройство для измерения коэрцитивной силы, содержащее источник тока, катушку намагничивания, измерительный шунт, измерительную ка-,Q тушку, интегратор, нуль-орган, регистрирующий прибор. Коэрцитивная сила определяется регистрирующим прибором по величине напряжения на измерительном шунте в момент равенст- ,5 ва намагниченности или индукции нулю р .

Недостатками данного устройства являются ограниченная точность изме- 20 рения при измерении в разомкнутой магнитной цепи, а также потери мощности, возникающие в измерительном шунте.

Измерйемая величина в нем опреде- ляется после определенного количества циклов перемагничивания и соответствующей обработки.- Количество циклов перемагничивания постоянно и определяется точностью измерения и диапазоном измерения регистрирующего прибора f 2 J.

Известно также устройство для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов, содержащее блок управления, выход которого через .блок намагничивания подключен к индукционной катушке намагниченности образца, интегрирующий усилитель и три ключа.

Недостатком известного устройства является зависимость погрешности измерения от числа циклов перемагничивания и диапазона измерения регистрирующего прибора, от типа материала и его геометрических размеров. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов, содержащее блок управления, выход ко торого через блок намагничивания под ключен к индукционной катушке намагниченности образца, интегрирующий усилитель, три ключа, введены счетчик количества циклов перемагнимивания, фазовый детектор, индукционный датчик поля, измерительный интегратор, компаратор, нуль-орган, измеритель интервалов времени, причем выход блока намагничивания подключен к входу индукционного датчика поля, выходы которого соответственно через первый и второй ключи подключены к входу измерительного интегратора, выход которого соединен с первыми входами компаратора и нуль-органа, вторые входы которых соединены с шинами опорных напряжений, выход индукционной катушки намагниченности образца через последовательно соединенные интегрирующий усилитель и фазовый детектор подключен к третьему входу компаратора и управляющим входам первого и второго ключей, выход нуль органа подключен к первому входу измерителя интервалов времени, второй вход которого соединен с выходом компаратора, а через блок управления подключен к управляющему входу третьего ключа, вход которого через счетчик количества циклов намагничивания соединен с входом блока намагничивания, а выход подключен к входу измерительного интегратора. На фиг. 1 представлена схема устройства i на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Устройство включает блок 1 намагничивания, блок 2 управления, индукционную катушку 3 намагниченности об разца, индукционный датчик k поля с двумя встречно включенными обмотками, интегрирующий усилитепь 5, фазовый детектор 6, ключи 7-9, измерительный интегратор 10, компаоатор 11, нуль-орган 12, счетчик 13 количества циклов перемагничиваиия, изме ритедь 14 интервалов времени. Устройство работает следующим образом. Блок 2 управления включает блок намагничивания, который формирует определенный закон изменения тока в соленоиде. Форма зависимости напряженности поля H(t) в соленоиде показана на фиг. 2. При увеличении тока в цепи соленоида намагниченность испытуемого образца возрастает, появляется напряжение в индукционной катушке 3 намагниченности образца, при этом увеличивается напряжение на интегрирующем усилителе 5, на выходе фазового детектора 6 появляется управляющий сигнал, который откроет ключ 8 и закроет ключ 7. На выходе измерительного интегратора 10 формируется напряжение, пропорционально напряженности поля Н. После конца цикла перемагничивания, при равенстве нулю намагниченности образца, на выходе фазового детектора 6 отсутствует управляющий сигнал. Ключи 7 и 8 в этот момент закрыты и на выходе измерительного интегратора 10 фиксируется, напряжение, пропорциональное коэрцитивной силе. При дальнейшем перемагничивании детали отрицательным полем на выходе фазового детектора 6 появляется управляющий сигнал, который открывает ключ 7 и закрывает ключ 8. На выходе измерительного интегратора 10 формируется напряжение, пропорциональное отрицательному значению напряженности поля в соленоиде После конца цикла перемагничивания отрицательным полем, при равенстве нулю намагниченности или индукции в образце, фазовый детектор 6 управляющим сигналом закрывает ключи 7 и 8, при этом на измерительном интеграторе 10 зафиксируется напряжение, пропорциональное сумме удвоенной коэрцитивной силы материала, полученной за первый цикл перемагничивания и коэрцитивной силе материала за Второй цикл перемагничивания. -Если в момент равенства нулю намагниченности или индукции в образце после второго, четвертого и т.д. циклов перемагничивания напряжение на измерительном интеграторе 10 превышает значение UQ (Up- опорное напряжение на компараторе, определяемое точностью измерений и раз мером детали), срабатывает компаратор 11. При срабатывании компаратора 11 подается сигнал на запуск измерителя k интервалов времени и в блок управления, который выключает намаг ничивающий блок и открывает ключ 9. При открывании ключа 9 на вход изме рительного интегратора 10 поступает напряжение с выхода счетчика 13 количества циклов перемагничивания . где и„,- выходное напряжение счет ВЫЩ 1 т чика 13 количества цикло перемагничивания, К - масштабный коэффициент счетчика 13. При равенстве на выходе измерительного интегратора 1Q нулю срабатывает нуль-орган 12, который подает сигнал управления на прекращение работы измерителя интервалов времени. Измеряемая величина определяется по количеству циклов перемагничивания и находится как частное от деления V - Оо - &U {IMnep-) где N - количество циклов перема - Р ничивания; ли - разница напряжений между UQ и напряжением на второ входе компаратора , Х,,.д- измеряемая величина коэрцитивной силы Разница во времени между срабатываниями компаратора 11 и нуль-органа 12 пропорциональна коэрцитивной сипе, так как напряжение на измерительном интеграторе 10 в момент равенства нулю намагниченности или индукции пропорционально измеряемой величине и определяется формулой ийых1о йьгл(ер-1)Ч . где К - масштабный коэффициент измерительного интегратора 10 При открывании ключа 9 на вход измерительного интегратора 10 подается напряжение, пропорциональное количеству циклов перемагничивания. Напряжение на выходе измерительного интегратора 10, при подаче на вход отрицательного напряжения, начинает уменьшаться. Время,.за которое напряжение на измерительном интеграторе 10 изменяется от | лиу I -УО I до нуля, можно найти из выраженияВЫХ-АО 76 где Т - постоянная измерительного интегратора 10 t - время между срабатываниями компаратора 11 и нуль-органа 12, -Хиъм (гмпер--) Из выражения (А) видно, что время измерения Д1 измерителя интервалов времени И пропорционально измеряемой величине. Многократное перемагничивание образца до момента, когда напряжение на выходе измерительного интегратора 10 при равенстве намагниченности или индукции образца нулю, превысит значение Up и построение устройства с применением счетчика количества циклов перемагничивания и измерителя интервала времени позволяет расширить диапазон измерений при одинаковой точности измеренийJ Подключение фазового детектора к интегратору канала измерения намагниченности и управление работой ключей на входе измерительного интегратора 10 от фазового детектора 6 позволяет исключить влияние размеров образца на измеряемый параметр. При .этом так же значительно уменьшилось влияние дрейфа нуля интегрирующего усилителя 5, так как при нечетных и четных циклах перемагничивания влияние дрейфа ну- . ля на результат измерения имеет разный знак.. Тов. компенсируется, что позволяет повысить точность измерения. Формула изобретения Устройство для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов, содержащее блок управления, выход которого через блок намагничивания подключен к индукционной катушке намагниченности образца, интегрирующий усилитель, три ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, в него введены счетчик количества циклов перемагничивания, фазовый детектор, индукционный датчик поля, измерительный интегратор, компаратор, нуль-орган, измеритель интервалов времени, причем выход блока намагничивания подключен к входу индукционного датчика поля , выходы которого соответственно через первый и второй ключи подключены к входу измерительного интегратора, выход которого соединен с первыми входами компаратора и нуль-органа, вторые входы которых соединены с шинами опорных напряжений, выход индукционной катушки намагниченности образца через последовательно соединенные интегрирующий усилитель и фазовый детектор подключен к третьему входу кбмпаратора и управляющим входам первого и второго клюией, выход нуль-органа подключен к первому входу измерителя интервалов времени, второй вход ко536978

торого соединен с выходом компаратора , а через блок управления подключен к управляющему входу третьего ключа, вход которого через счетчик количества циклов намагничивания соединен с выходом блока намагничивания, а выход подключен к входу измерительного интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Февралева Н.Е. Магнитотверцые материалы и постоянные магниты. Киев, Наукова думка, 19б9, с. 193.

2.Авторское свидетельство СССР

15 f 675379, кл. G 01 R 33/12, 07.02.77.