Способ определения статических магнитных характеристик феррообразцов и устройство для его осуществления

 

1. Способ определения статических характеристик феррообразцов, включающий воздействие на феррообразец переменного магнитного поля, последовательно уменьшение частоты подмагничивания и регистрацию гистерезисных циклов, отличающийс я тем, что, с целью увеличения скорости измерений статических магнитных характеристик феррообразцов, предварительно орпеделяют коэрцитивную силу на постоянном токе, затем для каждой частоты подмагничивания определяют динамическую коэрцитивную силу, а статическую характеристику находят по зарегистрированному гистерезисному циклу, для которого отклонение коэрцитивной силы от его значения на постоянном токе не превышает заданной величины, при этом начальное значение частоты перемагничивания I,,,.,. выбирают из условия н, №.kr d РГ где 8,. К- интегральная оценка расхоягдения статического и динамического гистерезисных циклов коэффициент, учитывающий форму сечения феррообразца; коэффициент формы ЭДС измерительной обмотки; относительная магнитная проницаемость и удельная электропроводность феррообразца соответственно; оЛ - толщина и объем феррообраэца соответственно. 2.Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что коэрцитивную силу на постоянном токе определяют по значению размагничивающего тока в момент максимума обратимой проницаемости . 3.Устройство для определения статических магнитных характеристик феррообразцов, содержащее генератор импульсов, последовательно соединенные реверсивньш счетчик, цифроаналоговый преобразователь, усилитель мощности, намагничивающую обмотку , эталонный резистор, последовательно соединенные измерительную обмотку, интегратор и регистратор. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) (5ц 4 С 01 R 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

a», è.ó v где Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3574539/24-21 (22) 08.04.83 (46) 15.01.86. Бюл. № 2 (71) Владимирский политехнический институт (72) В.К. Новиков и С,А. Кокорин

453) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 920598, кл. G 01 R 33/12, 1982.

Шикин А.Я. Автоматические магнитоизмерительные системы. М.: Энергия, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 901957, кл. G 01 R 33/12, 1982.

Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре.

M.: Сов. радио, 1979, с. 208, Справочник по интегральным микросхемам. Под ред. Б.В. Тарабрина.

М.: Энергия, 1981. (54) СПОСОБ ОПРЕЛЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ

МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРООБРАЗЦОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУП(ЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ определения статических характеристик феррообразцов, включающий воздействие на феррообразец переменного магнитного поля, последовательно уменьшение частоты подмагничивания и регистрацию гистерезисных циклов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения скорости измерений статических магнитных характеристик феррообразцов, предварительно орпеделяют коэрцитивную силу на постоянном токе, затем для каждой частоты подмагничивания определяют динамическую коэрцитивную силу, а статическую характеристику находят по зарегистрированному гистерезисному циклу, для которого отклонение коэрцитивной силы от его значения на постоянном токе не превышает заданной величины, при этом начальное значение частоты перемагничивания „ „ выбирают из условия

ИаН интегральная оценка расхождения статического и динамического гистерезисных циклов( коэффициент, учитывающий форму сечения феррообразца; коэффициент формы ЭДС измерительной обмотки; относительная магнитная проницаемость и удельная электропроводность феррообразца соответственно; толщина и объем феррообраэца соответственно.

2. Способ поп. 1, о тлич аюшийся тем, что коэрцитивную силу на постоянном токе определяют по значению размагничивающего тока в момент максимума обратимой проницаемости

3. Устройство для определения статических магнитных характеристик феррообразцов, содержащее генератор импульсов, последовательно соединенные реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь, усилитель мощности, намагничивающую обмотку, эталонный резистор, последовательно соединенные измерительную обмотку, интегратор и регистратор, 1205087 второй информационный вход которого подключен к эталонному резистору, а также блок совпадения кодов, первый информационный вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени регистрации статических характеристик феррообразцов, в него введены управляемый делитель частоты, регистр, счетчик циклов, генератор пробного сигнала, подключенный к намагничивающей обмотке, разделительный конденсатор, блок управления экстремума и нуль-орган, вход которого соединен с выходом интегратора, а выход — со стробирующим входом блока совпадения кодов, при этом вход управляеИзобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для определения статических магнитных характеристик феррообразцов.

Цель изобретения — уменьшение 5 времени регистрации статических магнитных характеристик феррообразцов, На чертеже представлена функциональная схема устройства для реализации способа определения статических магнитных характеристик феррооб- разцов.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 импуль. сов, управляемый делитель 2 частоты, реверсивный счетчик 3, цифроаналоговый преобразователь 4, усилитель 5, намагничивающую обмотку 6, эталонный резистор 7, последовательно соединенные измерительную обмотку 8, интегратор 9 и регистратор 10, второй информационный вход которого подключен к эталонному резистору 7, и последова- д тельно соединенные регистр 11, блок

12 совпадения кодов и счетчик 13 циклов, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя 2 частоты, причем информационные входы регистра 11 и блока 12 совпадения кодов соединены с входом запуска регистратора 10, а также мого делителя частоты подключен к генератору импульсов, а выход — к входу реверсивного счетчика, выход которого через последовательно соединенные регистр, блок совпадения кодов и счетчик циклов соединен с управляющим входом управляемого делителя частоты, вход блока определения экстремума подключен через разделительный конденсатор к эталонному резистору, а выход — к входам

"Запись" регистра и "Сброс" счетчика циклов вход запуска регистратора подсоединен к выходу блока совпадения кодов, а выход гене— ратора пробного сигнала подключен к намагничивающей обмотке. генератор 14 пробного сигнала, подключенный к намагничивающей обмотке

6, разделительный конденсатор 15, блок 16 определения экстремума, своим входом соединенный через разделительный конденсатор 15 с эталонным резистором 7, а выходом — с входами "3aпись" регистра 11 и "Сброс" счетчика

13 циклов, и нуль-орган 17, вход которого подключен к выходу интегратора 9, а выход — к стробирующему входу блока 12 совпадения кодов.

При динамическом перемагничивании образцов на низких частотах методическая погрешность регистрации (расширение динамических петель гистерезиса относительно статических) определяется поверхностным эффектом.

Возникающее при этом затухание напряженности поля в толщине образца оценивается эквивалентной напряженностью равной среднему значению напряженности по толщине образцов (1-е 1

"э" "- Ъ.Г- 1 (1) где И,„ — напряженность внешнего поля; коэффициент, зависящий от частоты подмагничивания электропроводности материала образца, l205087

fU(— дифференциальная магнитная проницаемость.

Из выражения (1) следует, что в точке коэрцитивной сили, где дифференциальная магнитная проницаемость максимальна," „ принимает минимальное значение, что соответствует максимуму методической погрешности регистра ции.

Таким образом, в данной точке на- 1О

:.блюдается максимальное различие между зарегистрированными характеристиками и собственно статическими, в остальных точках гистерезисного цикла погрешность регистрации заведомо меньше,. Поэтому степень приближения регистрируемой характеристики к статической можно оценить из соотношения ее коэрцитивной силы Н и коэрцитивной силы на постоянном токе 20 (2) — Нс - Е, где Я вЂ” заданная погрешность регистрации.

Это позволяет принимать зарегистрированные гистерезисные циклы, удовлетворяющие условию (2), за стати- ческие с методической погрешностью Я.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно определяют коэрцитивную силу феррообразца на постоянном токе, т.е. в статическом режиме намагничивания, путем определения максимума обратимой магнитной проницаемости. Обратимая магнитная проницаемость феррообразца ьВ 4 п » 0 где А и и Ь Н вЂ” приращения магнитной . индукции и напряженности повторяет. характер изменения дифференциальной магнитной проницаемости и достигает максимума в точке коэрцитивной силы, поэтому предварительно доведенный до насыщения феррообразец размагничивают. Импульсы с генератора импульсов через управляемый делитель 2 частоты, коэффициент деления которого установлен счетчиком 13 циклов максимальным, поступают на вход реверсивного счетчика 3, состояние которого преобразуется цифроаналоговым преобразователем 4 и усилителем 5 мощности в значение размагничивающего тока в намагничивающей обмотке 6.

Одновременно на намагничивающую обмотку 6 подают переменный сигнал от генератора 14 пробного сигнала, амплитуда которого значительно меньше значений размагничивающего тока и не оказывает существенного влияния на динамику процесса. С эталонного резистора 7 через разделительный конденсатор 15 выделяют переменное напряжение, амплитуда которого зависит от магнитного состояния феррообразца. B момент, когда размагничивающее магнитное поле достигает значения коэрцитивной силы, индуктивность намагничиваюшей обмотки 6 становится максимальной, так как максимальна реверсивная магнитная проницаемость, а амплитуда переменного напряжения, следовательно, минимальна . Этот момент фиксируется блоком 16 определения экстремума, который разрешает запись состояния реверсивного счетчика 3, соответствующего значению коэрцитивной силы на постоянном токе

Н, в регистр 11. Кроме этого, блок 16 определения экстремума сбрасывает состояние счетчика 13 циклов, устанавливая минимальный коэффициент деления и тем самым задавая начальную частоту перемагничивания, которую определяют по величине интегральной оценки расхождения динамических гистерезисных петель от статических

Р,=К, II k(ð с) 1 В „Ч) (5) коэффициент, учитывающий форму сечения феррообразца, удельная электропроводность феррообразца, коэффициент формы ЭДС измерительной обмотки, толщина и объем феррообразца соответственно, где

d,v в

3„.— > (4) с где — магнитные потери на вихревые токи, — потери на гистерезис в статическом режиме намагничивания.

В свою очередь, 3 выбирают на порядок выше заданной погрешности регистрации с .

Р> определяют по формуле (6) Р,=48„Н,, где Н вЂ” коэрцитивная сила на постос янном токе.

Подставив выражения (5) и (6) в (4), определяют начальную частоту перемагничивания

t0 ц

"К d К,р Ч где p — относительная магнитная проницаемость. 20

Значение намагничивающего тока формируют аналогично процессу размагничивания. В процессе перемагничивания феррообразца нуль-орган 17 определяет моменты достижения магнитным 25 потоком нулевого значения, при которых блок совпадения 12 кодов сравнивает значение коэрцитивной силы на постоянном токе Н, записанное в регистре 11, с состоянием реверсив- 3О ного счетчика 3, соответствующим значению коэрцитивной силы Н, текущего гистерезисного цикла.

При невыполнении условия (2), проверку которого осуществляют блоком 12 совпадения кодов путем исключения необходимого в зависимости от величины Б количества младших разрядов сравниваемых кодов, счетчик 13 циклов увеличивает свое содержимое на единицу, тем самым уве5 12050 частота перемагничивания,  — амплитуда магнитной индук— ции, а потери на гистерезис в статическом режиме из выражения

87 е личивая коэффициент деления и, следовательно, уменьшая частоту перемагничивания.

При достижении значения частоты перемагничивания, при котором отклонение коэрцитивной силу текущего цикла от ее значения на постоянном токе не превышает заданной погрешности регистрации E блок 12 совпадения кодов включает регистратор 10, который осуществляет запись гистерезисного цикла, соответствующего ха— рактеристике с погрешностью Я .

В известном техническом решении отсутствие количественной оценки методической погрешности регистрации квазистатических характеристик приводит к необоснованию низким частотам перемагничивания (порядка

0,1-0,01 Гц), что снижает скорость регистрации и усложняет измерительную аппаратуру из-за повышения требований к ней по чувствительности и стабильности.

Введение в предлагаемом способе количественной оценки расхождения регистрируемых при квазистатическом перемагничивании характеристик от собственно статических по отклонениям коэрцитивной силы текущего гистерезисного цикла Нс от ее значения на постоянном токе Нс позволяет однозначно определить частоту перемагничивания, удовлетворяющую необходимой точности регистрации.

Это приводит в ряде случаев к значительному повышению рабочих частот перемагничивания (по крайней мере на порядок), что позволяет сократить время испытаний в 3-5 раз.

ВНИИПИ Заказ 8524/48 Тираж 747 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4