Устройство для измерения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее усилитель мощности, намагничивающую и измерительную обмотки, токозадающий резистор, аналого-цифровой преобразователь и интегратор, отличающееся тем, что, с целью повьшения производительности измерений и расширения функциональных возможностей путем обеспечения многопараметрового неразрушающего контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов , в него введены последовательно соединенные микропроцессов, регистр и цифроаналогоный преобразователь, а также нуль-орган и два аналоговых ключа, причем выход усилителя мощности подключен к последовательно соединенным намагничивающей обмотке и токозадающему резистору, а последний связан с вторым входом усилителя мощности, при этом измерительная обмотка подключена к нуль-органу и через первый аналоговый ключ к интегратору, параллельно которому подключен второй аналоговый ключ, а управляющие входы аналоговых клю (О чей подключены к выходам микропроцессора , выход интегратора соединен с выходом второго ключа и с входом аналого-цифрового преобразователя, параллельные выходы которого соединены с информационными входами микропроцессора , выход нуль-органа подключен к управляющему входу микропроцессора , а второй вход усилителя мощности связан с выходом цифроана00 логового преобразс Вателя. ел сх

„„SU„„1113758 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С 01 R 33/12

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ с

1 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH01NY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее усилитель мощности, намагничивающую и измерительную обмотки, токозадающий резистор, аналого-цифровой преобразователь и интегратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерений и расширения функциональных возможностей путем обеспечения многопараметрового неразрушающего (21) 35 t 9533/18-21 (22) 08. 12. 82 (46) 15.09.84. Бюл. Р 34 (72) В.Э. Лрейзин, А.Н. Куликов, О.Г. Бондарь и В.И. Иванов (71) Курский политехнический институт (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Сергеев В.Г., Шикин А.Я.

Магнитоизмерительные приборы и установки. M., Энергоиздат, 1982, с . 99-104 .

2. Авторское свидетельство СССР

У 920598, кл. С 01 R 33/12, 1980 (прототип). контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, в него введены последовательно соединенные микропроцессов, регистр и цифроаналоговый преобразователь, а также нуль-орган и два аналоговых ключа, причем выход усилителя мощности подключен к последовательно соединенным намагничивающей обмотке и токозадающему резистору, а последний связан с вторым входом усилителя мощности, при этом измерительная обмотка подключена к нуль-органу и через первый аналоговый ключ к интегратору, параллельно которому подключен второй аналоговый ключ, O а управляющие входы аналоговых ключей подключены к выходам микропроцессора, выход интегратора соединен с выходом второго ключа и с входом аналого-цифрового преобразователя, параллельные выходы которопо соединены с информационными входами микропроцессора, выход нуль-органа подключен к управляющему входу микропроцессора, а второй вход усилителя мощности связан с выходом цифроаналогового преобразавателя.

>113758

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для анализа статических магнитных характеристик феррамагнитнь>х материалов.

Известно серийное баллистическое устройство У-5045, содержащее блок питания, два реостата, два амперметра, механический ключ, намагничиваю10 щую, измерительную обмотки и баллистический гальванометр 311.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, определяемая погрешностями баллистического гальванометра и механическим коммутированием тока через намагничивающую систему, а также нестабильностью параметров, блока питания. Кроме того, процесс измерений трудоемок вследствие ручной установки и коммута- 20 ции токов намагничивания, считывания показаний амперметров и баллистического гальванометра и необходимости их дальнейшей ручной математической обработки с целью вычисления напряженности поля и приращений индукции.

Все это определяет низкую производительность чстановки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой-З0 ство для определения статических магнитных характеристик„ содержащее аналого-цифровой преобразователь, noñëåдовательно соединенные источник тока, переключатель и намагничивающую обмотку с токозадающим резистором, последовательно соединенные измерительную обмотку, интегратор и регистратор и последовательно соединенные с измерительной обмоткой усилитель, блок 40 сравнения и преобразователь интервала времения в код, выход которого под. ключен к одному из управляющих входов переключателя, второй управляющий вход которого соединен с выходом бло-: ка сравнения, а второй вход регистратора — с вторым выходом источника тока ."23.

Недостатками его являются низкая производительность измерений, ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения — повышение производительности измерений и расширение функциональных возможностей путем обеспечения многапараметрового неразрушающего контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения ста> тических магнитных характеристик ферромагнитных материалов, содержащее усилитель мо>дности, намагничивающую и измерительную обматки, такозадающий резистор, аналого-цифровой преобразователь и интегратор, введены последовательно соединенные микропроцессор, регистр и цифраа»алоговый преобразователь, а также нульорган и два аналоговых ключа, причем выход усилителя мощности подключен к последовательно соединенным намагничиваюшей обмотке и токозадающему резистору, а последний связан с вторым входом усилителя мощности, при этом измерительная обмотка подключена к нуль-органу и через первый аналоговый ключ к интегратору, параллельна которому подключен второй аналоговый ключ, а управляющие входы аналоговых ключей подключены к выходам микропроцессора, выход интегратора соединен с выходом второго ключа и с входом аналого-цифровага преобразователя, параллельные выходы которого соединены с информационными входами микропроцессора, выход нуль-органа подключен к управляющему входу микропроцессора, а второй вход усилителя мощности связан с выходом цифроаналогового преобразователя.

На чертеже изображена блок-схема устройства для измерения статических магнитных характеристик фeððîìàãнитных материалов.

Устройство состоит иэ последовательно соединенных микропроцессора 1, ре.-истра 2, цифроаналогового преобразователя 3, усилителя мощности 4, намагничивающей обмотки 5 и таказадающего резистора 6, соециненного цепью обратной связи с вторым входом усилителя мощности 4, а также иэ измерительной обмотки 7, аналоговый ключей 8 и 9, интегратора 10, нульоргана 11 и аналого †цифрово преобразователя 12, причем измерительная обмотка 7 соединена с входами аналогового ключа 8 и нуль-органа 11, выход дключа 8 подключен к входу интегратора 10, параллельно которому подсоединен аналоговый ключ 9, выход нуль-органа 11 подключен к управляющему входу микропроцессора 1, а выход ингегратора 10 — к аналого-циф3 111З 7 ровому преобразователю 12, параллельные выходы которого связаны с информационными входами микропроцессора 1, управляющие выходы которого соединены с управляющими входами аналоговых ключей 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Процесс измерения в каждой точке петли гистерезиса разбивается на два цикла: магнитной подготовки и собственно измерения. В цикле магнитной подготовки в микропроцессоре 1 формируется код, соответ твующий максимальному положительному значению напряженности намагничивающего поля. Затем код переписывается в регистр 2 и в соответствии с этим на выходе цифроаналогового преобразователя 3 устанавливается напряжение, которое поступает на вход усилителя мощности 4. На выходе усилителя мощности 4 устанавливается ток, пропорциональный поданному напряжению.

Этот ток задает величину напряженнос- ти намагничивающего поля. Через некоторый промежуток времени, достаточный для того, чтобы в образце, помещенном в поле намагничивающей обмотки 5, закончились все переходные процессы, микропроцессор 1 формирует и передает З0 в регистр 2 код, соответствующий максимальному отрицательному значению напряженности намагничивающего поля.

Это приводит к тому, что в намагничивающей обмотке 5 возникает перепад 35 тока, приводящий к изменению магнитного поля и перемагничиванию образца. Эти циклы перемегничивания повторяются несколько раз, реализуя магнитную подготовку образца, т.е. установ-4о ление статического магнитного состояния образца.

В зависимости от голожения точки на петле гистерезиса, в которой необходимо провести измерения, в регистре 2 остается код, соответствующий максимальному положительному или отрицательному значению напряженности намагничивающего поля, что определяется программой, записанной в микро- 50 процессоре 1. На этом цикл магнитной подготовки заканчивается.

После проведения магнитной подготовки в цикле измерения в микропроцессоре 1 формируется код, соответст-55 вующий такой напряженности поля, при которой необходимо произвести измерение величин магнитной индукции. Этот

58 ф код переписываегся в регистр 2. Одновременно сигналами с микропроцессора 1 открывается ключ 8 и закрывается ключ 9. При переключении намагничивающего поля от максимального значения к значению, при котором требуется произвести измерения, на выходе измерительной обмотки 7 появляется импульсный сигнал, который через открьггый ключ 8 поступает на интегратор 10. Последний интегрирует поступивший на его вход сигнал. Напряжение на измерительной обмотке 7 вначале достигает максимума, затем спадает. При уменьшении его до нуля срабатывает нуль-орган 11,микропроцес-сор 1 воспринимает изменение состояния нуль-органа 11 и закрывает ключ 8.

Одновременно напряжение, поступающее с выхода интегратора 1О на аналогоцифровой преобразователь 12 преобразуется в цифровой код, и этот код считывается микропроцессором 1. После считывания микропроцессор 1 вырабатывает управляющие сигналы, закрывающие ключ 8 и открывающие ключ 9. В зависимости от программы работы процесс на этом заканчивается или вновь производится цикл магнитной подготовки и цикл измерения, но уже при новом значении напряженности поля, соответствующем другой точке

° петли гистерезиса.

Таким образом, при помощи предлагаемого устройства может быть осуществлено измерение любых параметров, хаоактеоизчюших статическую петлю гистерезиса (коэрцитивной силы, остаточной индукции, инду::ции насыщения), а также получаемых из нее (петли гистерезиса) или их совокупности расчетным путем (начальная и максимальная магнитные проницаемости, после максимальной проницаемости и др.). При этом перемагничивание может осуществляться как по предельной петле гистерезиса, так и по любым частным циклам, как симметричным, так и несимметричным, Все необходимые для определения указанных параметров измерения и вычисления производятся автоматически с помощью микропроцессора по заранее введенным в его постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) программам.

В случае использования устройства для многопараметрового неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов в ПЗУ вводятся и заранее найденные многомерные регрессионные.

1113758 лов.

Составитель В. Багин

Редактор Н, Швыдкая Техред Л. Коцюбняк Корректор Г. Решетник

Заказ 66 15/38 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 зависимости между подлежащими контролю физико"механическими или структурными параметрами и совокупностью магнитных характеристик. Использование вместо одной целой совокупности маг- 5 нитных характеристик расширяет область применения магнитного нераэрушающего контроля, повышает его достоверность, позволяет устранять влияние мешающих факторов.

Точность измерений статических магнитных характеристик в данном устройстве повышается за счет использования в качестве источника разнополярного напряжения последовательно соеди-1 ненных цифроаналогового преобразователя, усилителя мощности и токозадающего резистора. Такое соединение позволяет при высокой стабильности тока намагничивания исключить возникнове- 20 ние электрической дуги при коммутации тока намагничивания и более точно задавать значения этого тока. Точность измерений повышается также эа счет применения интегратора и аналогоцифрового преобразователя, позволяющих измерять приращения магнитной индукции в образце с меньшей погрешностью, чем при помощи баллистического гальванометра.

Производительность повышается за счет практически полной автоматизации процесса измерений и математической обработки данных.

Таким образом, при помощи предлагаемого устройства повышается точность, производительность измерений и обеспечивается многопараметровый неразрушающий контроль физико-механических свойств ферромагнитных материа