Устройство для измерения магнитных характеристик ферросердечников Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике к предназначено для регистрации динамических петель перемагничивания и измерения мощности потерь нг перемагничивание.

Известно устройство для регистрации динамических магнитных характеристик, основанное на интегрирующем стробоскопическом преобразовании периодических сигналов, функционально связанных с индукцией и напряженностью магнитного поля в исследуемом образце 1 .

Однако это устройство обладает недостаточной точностью измерения, связанной с фазо-частотной погрешностью интеграторов, а также не позволяет непосредственно измерять мощность потерь на перемагничивании.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для определения магнитных свойств образцов магнитомягких материалов, содержащее задающий генератор, генератор намагничивающих импульсов, исследуемый образец с намагничивающей и измерительной обмотками, стробоскопические сме сители и фильтрыгусилители каналов измерения индукции и напряженности

поля, интегратор, канала измерения индукции, выпрямитель, интегратор цепи обратной связи, блок вычитания, генераторы медленного и быстрого пилообразных напряжений, элемент сравнения и формирователь строб-импульсов .

В известном устройстве сигналы, пропорциональные значениям напря10женности магнитного поля H(t) производной индукции dB(t)/dt в испытуемом образце, подают на вход смесителей, затем на вход фильтров усилителей, с выхода которых снимают

15 трансформированные во времени сигналы. На вторые входы смесителей поступает последовательность стробимпульсов, полученная в результате взаимодействия сигнала с генератора

20 быстрого пилообразного напряжения и сигнала разности напряж,ений с выхода генератора медленного пилообразного напряжения и с выхода интегратора цепи обратной связи. К выходу

25 устройства подключается двухкоординатный регистрирующий прибор, например самописец,, причем сигнал разВ

поступает через

вертки по оси

интегратор канала измерения индук30ции 21.

Однако вследствие интегрирования сигнала с измерительной обмотк.и с помощью интегратора, известное устройство также обладает недостаточной точностью измерения, связанной с дрейфом нуля усилителя постоянного тока, составляющему основу интегратора, а также погрешностью, обусловленной неопределенностью начальных условий интегрирования. Кроме того, устройство не позволяет непосредственно измерять мощность потерь на перемагничивание.

Цель изобретения - повышение точности измерения и автоматизация процесса измерения мощности потерь на перемагничивание.

Эта цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, намагничивающую обмотку и калиброванный резистор, последовательно соединенные измерительную обмотку, первый стробоскопический преобразователь (со- . вокупность стробоскопического смесителя и фильтра-усилителя), выпрямитель и блок вычитания, последовательно соединенные и подключенные к калиброванному резистору второй стробоскопический преобразователь и двух координатный регистрирующий прибор, а также генератор линейного развертывающего напряжения, введены преобразователь напряжение-частота, включенный между выходом блока вычитания и вторыми входами обоих стро боскопйческих преобразователей, нуль-орган,подключенный к выходу первого стробоскопического преобразователя, сумматор, входы которого связаны с вторым стробоскопическим преобразователем, преобразователем напряжение-частота и нульорганом, источник опорного напряжения, подключенный ко вторым входам блока вычитания и к первому входу генератора линейного развертывающего напряжения, второй вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход - ко второму входу двухкоординатного регистрирующего прибора.

На фиг.1 представлена функциональ ная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений в различ ных точках схемы.

Устройство содержит задающий ге.нератор i, усилитель 2 мощности, исследуемый образец 3 с намагничивающей 4 и измерительной 5 обмотками, калиброванный резистор 6, два стробоскопических преобразователя 7 и 8 соответственно в каналах измерения индукции и напряженности, выпрямитель 9, блок 10 вычитания, нульорган 11, преобразователь напряжение частота 12, сумматор 13, двухкоординатный регистрирующий прибор 14, генератор 15 линейного развертывающего .напряжения и источник 16 опорного напряжения.

В предлагаемом устройстве используется стробоскопическое преобразование сигналов с управляемым шагом считывания, причем величина шага считывания изменяется таким образом, чтобы мгновенные значения трансформи0 (рованного сигнала по индукции за шаг считывания изменялись на некоторую постоянную величину (фиг.2а).

Ug(.,) - Ue{r.) с (1)

При этом трансформированный сигнал по индукции заменяется линейным развертывающим напряжением (фиг.2г), тем самым устраняется операция интегрирования сигнала с измерительной обмотки, который служит лишь 0 для управления величиной шага считывания.

При условии () можно записать так

Ue(T,- + ) -UB(t-i) . )dt, 5 где C-U-i t+kTo+Ati;

TQ - период намагничивающего сигнала; k 1, 2 , 3 . . . ;

At - шаг считывания входно0ID сигнала;

и(() - производная трансформированного сигнала по индукции в моменты считывания.

откуда

At- )-U6(T-j)С. ,

UCuJ е.„(г. )

gv -1.

Таким образом, для обеспечения условия (1) необходимо изменять шаг считывания обратно пропорционально первой производной трансформированного сигнала по индукции, которая пропорциональна трансформированному сигналу с измерительной

рбмотки e pClTjj).

Устройство работает следующим

образом.

От задающего генератора 1 через усилитель 2 мощности, намагничивающую обмотку 4 и калиброванный резистор 6 протекает ток, обеспечивающий перемагничивание образца . 3. С измерительной обмотки 5 и резистора 6 сигналы поступают на входы стробоскопических преобразователей 7 и 8.

С выхода строб-преобразователя 7 трансформированный в низкочастотную область сигнал по индукции ( t ) поступает на выпрямитель 9, затем на блок 10 вычитания, на второй вход

которого подается опорное напряжение OOP от источника 16. Величина и on выбирается из УслЬвия оп етргпс,(

которое необходимо для обеспечения начального щага считывания at стробируемых сигналов в моменты равенства нулю входного сигнала, так, чтобы знаменатель в (2) всегда оставал ся положительной, не равной нулю ве личиной. Сигнал с выхода блока 10 в читания подается на вход преобразователя 12 напряжение-частота, выходная частота которого при отсутс вии сигнала на входе выбирается ра ной частоте сигнала генератора 1, а статическое уравнение преобразования имеет вид k - постоянный коэффи 1иен преобразования; 1: U rUofrl p l - входе преоб разователя (фиг.2б). С выхода преобразователя 12 импульсы подаются на вторые входы . строб-преобразователей 7 и 8 (фиг. и таким .образом осуществляется искомое функциональное управление ве личиной шага считывания лЬ согласно (2). Сигнал по напряженности с выхо да строб-преобразователя 8 подается на один из входов двухкоординат ного регистрирующего прибора 14, на второй вход которого подается с нал с выхода генератора 15 линейно го развертывающего напряжения и с помощью которого осуществляется ра вертка по оси В. Моменты равенства нулю сигнала с выхода строб-преобразователя 7 фиксируются нуль-орга нсм 11 и задают направление изменения развертывающего напряжения, а величиной опорного напряжения, п даваемого с источника 16 опорного напряжения на второй вход генерато ра 15 развертки, определяется скорость развертки. .Измерение мощности потерь на перемагничивание производится cS матором 13|, сигнал на первый вход которого, пропорциональный напряже ности поля в образце, подается с в хоДа строб-преобразователя 8. Мощность потерь, определяемая как Т . для. трансформированного в низкочастотную область сигнала с учетом (1 в конечных приращениях равна ли h . ,V. период трансформированного сигнала; ,Н ( мгновенное значение трансформированног;о сигнала по напряженности в момент считывания. Поэтому для определения мощности i достаточно просуммировать мгновенные значения сигнала по напряженности в моменты считывания, задаваемые преобразователем 12 напряжение-частота на второй вход сумматора 13, за время, равное периоду трансформированного сигнала, KOToj)oe формируется с помощью сигнала, подаваемого с выхода нуль-органа 11 на третий вход. Этим же сигналом определяется и знак суммирования, т.е. при возрастании линейного развертывающего напряжения от - В до +В . (фиг.2г), значения U ( T.j) суммируются непосредственной а при уменьшении от +В до -В суммируются инверсные значения. Сигнал на выходе сумматора 13 пропорционален мощности потерь на перемагничивание и может быть измерен вольтметром постоянного тока по окончании цикла измерения. Таким образом, управление величиной шага считывания обратно пропорционально сигналу в канале индукции с помощью введения преобразователя напряжение-частота, а также нуль-органа, источника опорного напряжения и сумматора позволяет исключить интегратор из канала индукции и вносимые им погрешности, заменить трансформированный сигнал по индукции линейным развертывающим напряжением, тем самым обеспечивая минимальную динамическую погрешность инерхционного регистрирующего прибора-самописца, а также автоматизировать процесс измерения мощности потерь, тогда как в известных устройствах для этой цели необходимо производить планиметрирование зарегистрированной петли пе ремагничивания. Формула изобретения Устройство для измерения магнитных характеристик ферросердечников, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, намагничивающую обмотку и калиброванный резистор, последовательно соединенные измерительную обмотку, первый стробоскопический преобразователь, выпрямитель и блок вычитания, последовательно соединенные и подключенные к калиброванному резистору второй стробоскопический преобразователь и двухкоординатный регистрирующий прибор, а также генератор линейного развертывающего напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и автоматизации процесса измерения мощности потерь на перемагничивание, в него введены

преобразователь напряжение-частота, включенный между выходом блока вычитания и вторыми входами обоих стробоскопических преобразователей., нульорган, подключенный к выходу первого стробоскопического преобразователя, сумма-сор, входы которого связаны с вторым стробоскопическим преобразователем, преобразователем напряжение-частота и нуль-органом, источник опорного напряжения, подклгоченный к вторьвл входам блока вы итания и к первому входу генератора линейного развертывающего напряжения, второй вход которого подключен к Выходу нуль-органа, а выход - к второму входу двухкоординат;ного регистрирующего прибора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Д. Авторское свидетельство СССР 555356, кл, G 01 R 33/14.

2. Авторское свидетельство СССР, 658513, кл. G 01 R 33/12.