Устройство для измерения магнитных шумов

 

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, может быть использовано в приборостроительной, электротехнической и радиотехнической промышленности для неразрушающего контроля материалов и изделий. Целью изобретения является повышение точности измерений спектра магнитных шумов в полосе, включающей как основную , так и высшие гармонические составляющие частоты возб ждения. Для достижения этой цели синхронный детектор вьшолнен в виде двух управ- . ляемых делителей 8 и 9 напряжения. СЛ 1ГП . . Ч - +/ I

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 R 33/02 й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3565757/24-21 (22) 17.03.83 (46) 15.08.86. Бюл. Р 30 (71) Владимирский политехнический институт (72) А.Я.Чернокоз, 1О.А.Молчанов и С.А.Сбитнев (53) 621.3 1?.44(088.8) (56) Калачевский Н.Н. Магнитные шумы. M.: Наука, 1971.

Афанасьев Ю.В. феррозонды.-Л.:

Энергия, 1969, с. 121 †1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ШУМОВ

SU 1251000 А I (57) Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, может быть использовано в приборостроительной, электротехнической и радиотехнической промышленности для неразрушающего контроля материалов и изделий. Целью изобретения является повышение точности измерений спектра магнитных шумов в полосе, включающей как основную, так и высшие гармонические составляющие частоты возбуждения.

Для достижения этой цели синхронный детектор выполнен в виде двух управ-, ляемых делителей 8 и 9 напряжения, блока 13 управления и генератора 14 опорной частоты, а генератор 1 возбуждения выполнен с синхронизирующим входом, Кроме того устройство содержит магнитомодуляционный преобразователь 2, имеющий две намагничивающие катушки 3 и 4, и две индикаторные обмотки 5 и 6, широкополосный

1251000 усилитель 7, усилитель 10, фильтр 11 низкой частоты, индикатор 12 и исследуемый образец 15. Введение новых схемных элементов позволяет измерять уровень магнитных шумов вблизи гармоники частоты возбуждения, что повышает точность измерения по сравнению с прототипом. 2 ил.

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано в приборостроительной, электротехнической и радиотехнической промышленности для неразрушающего контроля материалов и изделий.

Цель изобретения — повышение точности измерений спектра магнитных шумов в полосе, включающей как основную, так и высшие гармонические составляющие частоты возбуждения.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2 схема блока управления.

Устройство содержит генератор 1 возбуждения, магнитомодуляционный преобразователь 2, имеющий две намагничивающие обмотки 3 и 4 и две индикаторные обмотки 5 и 6,, широкополосный усилитель 7, управляемые делители 8 и 9 напряжения, усилитель 10, фильтр 11 низкой частоты, индикатор

12, блок 13 управления, генератор 14 опорной частоты и исследуемый образец 15.

Индикаторные обмотки S и 6 через усилитель 7 соединены с входами управляемых делителей 8 и 9, выходы которых соединены с входами усилителя 10. Выходы усилителя 10 через фильтр 11 низкой частоты соединен с индикатором 12. Генератор опорной частоты соединен с блоком 13 управления и через генератор возбуждения с намагничивающими обмотками 3 и 4.

Выходы блока 13 управления подключены к вторым входам управляемых делителей 8 и 9. Управляемые делители 8 и 9 напряжения могут быть выполнены на аналоговых или дискретных элементах.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальный ток от генератора

1 возбуждения протекает по намагниченным обмоткам 3 и 4 магнитомодуляционного преобразователя 2 и возбуждает в исследуемом образце 15 магнитный поток. В индикаторных обмотках

5 и 6 индуцируется напряжение, имею-

10 щее дискретно-сплошной спектр, которое усиливается широкополосным усилителем 7. Индикаторные обмотки 5 и

6 включены встречно, что позволяет уменьшить дискретную составляющую

15 спектра и сохранить линейный режим работы широкополосного усилителя. С выхода широкополосного усилителя 7 усиленное напряжение поступает через управляемые делители 8 и 9 напряже20 ния на вход усилителя 10. Управляемые делители 8 и 9 напряжения выполнены в виде цифроаналоговых преобразователей код — сопротивление. Управляющие коды формируются блоком 13

25 управления, выполненным на основе реверсивного счетчика импульсов, которые поступают с генератора 14 опорной частоты.

ЗО Частоту M вблизи которой определяются магнитные шумы, устанавливают

rенератором опорной частоты 14, при этом

)= ) (1)

35 ь где — частота тока возбуждения; и — номер гармоники .частоты )

Ь

Сигнал с генератора 14 опорной частоты поступает на блок 13 управле" ния, на выходе которого формируются два противофазных напряжения, регулирующие коэффициенты передачи К, 1251000

Так как полоса пропускания фильтра низкой частоты ограничена сверху частотой Я, на входе индикатора 12 будет присутствовать только первая

5 составляющая напряжения У„ и, следовательно, напряжение на"выходе

К,=К,+Kcos<;

К К К сазак, (2) 10 или

К = 2К К = const.

Преобразование сигнала с выхода широкополосного усилителя 7 до входа усилителя 11 низкой частоты рассмотрим отдельно для сплошной компоненты спектра (для напряжения магнитных шумов) и для дискретной компо30 ненты (гармонической составляющей с частотой ) ) .

Обозначим крайние частоты полосы сплошного спектра, в пределах которой определяется уровень магнитных шумов, через — g u M + Я (где

Я

= U cosV

1г 2

+ U )х

50, и К управляемых делителей 8 и 9 г напряжения по следующим законам: где К, — среднее значение коэффициента передачи;

К вЂ” максимальное отклонение коэффициента передачи от среднего значения.

Общий коэффициент передачи К з делителей 8 и 9 напряжения и усилителя 10 имеет вид:

K> = K ((K К ) — (К.— — К .сазов)) Кз = 2К К сояй = К саяну где К вЂ . коэффициент усиления дифференциального усилителя 10, з о

+Upgcos(U+ 9)t)= K Up cos(4)t соя(-Я ) t + К U. cosset

cos(+@ ) t = —, Ц, fcos Q t +

+ соя(2сд — Q) t + —, U (cosset ° ог

° cos(2é)+ Я) t = (U а1

icosg t + — з- U соя(2ад - ) t +

+ -йП, cos(2M+ Q) t, (2) К где 0 „и U, — средние значения амплитуд шумового напряжения на частотах D — Я. и M +Я, К К (Б + У )сояяг., (3) где K — коэффициент передачи фильтра 11 низкой частоты.

Таким образом, напряжение шумов

U с частотами в полосе от — Q до

1Ш

) +Я преобразуется в напряжение Б с частотами в полосе 0 — Я.

Аналогично выражению (2) напряжение на выходе дифференциального усилителя 10 для гармонической состав ляющей спектра

КзЦ. соя(С +y ) = К соя й"

Ы cos +v )) К U, (сояv+

+ соя(2Ж +y Ц

= — з Б, cos V + Б, cos(2Qt + р ) . (4) где U — амплитуда напряжения гармоГ нической составляющей с частотой 1

v — угол сдвига фаз между напряжением гармоники и напряжением опорного генератора

14.

Из уравнения (4) следует, что гармоническая составляющая U, спектра преобразуется в постоянное напряжение и в напряжение с удвоенной частотой

2о3

U = — U„cos(2U+< ) .

Так как полоса пропускания фильтра низкой частоты ограничена сверху частотой Я, то напряжение U и Ь;, 1Г не усиливаются и, следовательно, не влияют на показания индикатора 12.

Следовательно, с выхода фильтра низкой частоты только налряжение U, характеризующее уровень магнитных шумов в полосе, включающей гармоническую составляющую частоты возбуждения, поступает на вход, в качестве которого используется вольтметр индикатора 12 эффективных значений.

F гл поют,е

Фиг 2

ВНИИПИ Заказ 4406 42 Тираж 728 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Выражение (3) и (4) справедливы только в том случае, когда частота задаваемая генератором опорного напряжения 14 тождественна частоте гармонической составляющей частоты генератора возбуждения 1, т.е„ о I когда выполняется равенство (1) . Для этого напряжение с генератора опорной частоты 14 подается на синхронизирую- 1О щий вход генератора 1 возбуждения, синхронизируя при этом частоту тока возбуждения.

Таким образом, введение в устройства блока управления, двух управляе- 15 мых делителей напряжения и генератора опорной частоты позволяет измерить уровень магнитных шумов вблизи гармоник частоты возбуждения при любом значении амплитуды и номера гармони- 20 ки, что повышает точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения магнит- 25 ных шумов, содержащее магнитомодуляционный преобразователь, широкополосный усилитель, генератор возбуждения, синхронный детектор, усилитель, фильтр низкой частоты и индикатор, при этом магнитомодуляционный нреобразователь через широкополосный усилитель подключен к первому входу синхронного детектора, выходы которого через усилитель и фильтр низкой частоты подкпючены к индикатору, а генератор возбуждения соединен выходом с обмоткой возбуждения магнито I модуляционного преобразователя, о тличаю4ееся тем,что,с целью повышения точности измерения уровня магнитного шума на любой и-й компоненте спектра частоты возбуждения (где n = 1, 2, 3, 4. ..,), включая гармоническую составляющую, синхронный детектор выполнен в виде ! двух управляемых делителей напряжения,блока управления и генератора опорной частоты, а генератор возбуждения снабжен синхронизирующим входом, при этом первый и второй управляемые делители напряжения соединены с первым и .вторым выходами блока управления, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты и синхронизирующим входом генератора возбуждения, при этом вторые входы управляемых делителей напряжения соединены с первым входом синхронного детектора, а их выходы — с выходами синхронного детектора.