Устройство для измерения максимальной магнитной проницаемости ферромагнитных образцов

 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения максимальной магнитной проницаемости магнитопроводов из магнитомягких материалов. Цель изобретения повышение производительности устройства , достигается путем формирования на выходе устройства сигнала, непосредственно равного максимальной магнитной проницаемости , что исключает необходимость проведения дополнительных расчетов. Устройство содержит генератор 1 намагничивающих импульсов, формирователь 2 импульсов сброса интегратора, формирователь 3 управляющего напряжения, намагничивающую обмотку 4 исследуемого образца 5, токосъемный резистор 6, измерительную обмотку 7, интегратор 8, масштабирующий блок 9, пиковые детекторы 10 - 12, аналоговые делители 13 и 14 и индикатор 15 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4622165/21 (22) 20.12.88 (46) 23,03.91, Бюл.N 11 (72) С.К, Водеников (53) 621.317,44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1465850, кл. G 01 R 33/14, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ОБРАЗЦОВ (57) Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для определения максимальной магнитной проницаемости магнитопроводов из магнитомягких материалов. Цель изобретения—.БЫ,» 1636818 A l повышение производительности устройства, достигается путем формирования на выходе устройства сигнала, непосредственно равного максимальной магнитной проницаемости, что исключает необходимость проведения дополнительных расчетов, Устройство содержит генератор 1 намагничивающих импульсов, формирователь 2 импульсов сброса интегратора, формирователь

3 управляющего напряжения, намагничивающую обмотку 4 исследуемого образца 5, токосъемный резистор 6, измерительную обмотку

7, интегратор 8, масштабирующий блок 9, пиковые детекторы 10 — 12, аналоговые делители 13 и 14 и индикатор 15. 4 ил.

1636818

«5

55! (!зобре ген(ие Относится K MGI HL(!THBIM

i:.çì6p8.lLIrjM и может быть использовано ,:, . ог ределения максимальной магнитной ,:.;1О!;иц38мости л13Г!1итопроводов из магни; С i: «ГI;! IХ Ма (6РИЯЛОВ, ! "-r; .: Вобрe reHL1(I IB/ls! BTcR повыше . (: («:. Гil30иэводи j«eëьности устрОйс1 83.

: . 3 ф1-;/,1! приведена структурная схема :с.:.:Войс (В.„на фиг.2 — вре!:1(81! Iible диаграмлl =! 8. .:1 РВООТЫ; На ф(ИГ.З СТРУКТУРНВЯ CXBMB

BQQiviL!0003 r8ля упоавляюшего наг!ряжения; на фи! .4 — Bpе!иенll ы8 диаГраммы 6ГО

Р -I !3 0T 3 i .

"L!ТРОйСТЬО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МаКСИМаЛЬл!Вг!11«!т;-!О!! проницаемости ферромагГ. !. х Обp« .ЗЦОВ содержиT Г8н6ратор 1

«:ГНИ И:;3(ОЩИХ ИЬ1 ПУЛЬСОВ, фОРМИРОВа

2 и."(Г:1!!! cîâ сброса интегратора, фор;1-,!:.;-3T6ë; 3 управляя:,Bãà напряжения, (iL!:.. :1: —,:.l iи Ва!û Li«(Ю Обмо I Ê / 4 ИССЛедуеМОГО

8:-. (;.,;(1-::",;КС вЂ” ьел- — 1Ый рЕЗИСТОр 8, ИЗМЕ:". (О „.:::-Г,;э С««.-IQ!ку7. инте ра! ор 8, масшта.;" =, Гри пиковь(х детекг!Ора 10—

;, /«6/!ителя )8 и 14 v(iиндиход;енера(ора 1 намагничи—:,:;,;,,;; (i;: (:!.,iПУЛ1-,COВ C,::ел 1! 8H C ВХОДВМИ

;,;i,,1 :. Mi(, : 0 «1т(еля 2 импульсов сбооса интеГ

:;,, Орэ . .,::, ;;;.-!и,. ОВателя 8 управляющего ряжения и i-(eðeüì выводом намагничиВВ: (. =-,й Обл(0 Гx (1 - -:, B! QpOl«i Вы во/, которой . „- Р 3 т 0 О ": Н 3 (,! 3 r j-, 11U!(I  3( (; . .:Г,«! (0IQ! LIВI(! L!!! 1(IОЙ i/" сipойст—, iq«. r8Ii8P3TOP3

;-.i, (;«,-,СОВ, ВЫВОДЫ 1.13-,-(;, и--: :- (-(пи -!8,==. r -B«XQÄ3;(,т(-,,/-г:-: -(,—: ii-ii;»; К Bi-!ХОВ«(«форГЛИООВЗТЕ, .- j. Г!«(((:,-.,-.,i ;. «-:!01-,0са и(- теГ133 Гора 8, ВыхОД котор ВГО: —:„рез первыи пиvoBbi!n детектор 10 спели(!."-н с первыми входами первого 13 и

Вывсл,—.-". ни !ивв!0(.1,8й обл отки:-! через («

; .—;-л;-(!(--.:-- -; ii -.тГ Л!(((Н1!Ь!Е МВСШТаб!Л,-1 (1;1.::;...-, .,; : „:,- -!.Ой пи.<(33.-1й летекгор р(". -««(* .:- (= (. « (1(, «!«31-("О(("0 00 « О -(80«З

;-,:- т(,: ;::- ((В«-«- ;-::; .((-;-, (- ", r0O 2 CQB/!! НВН С BTO

;.1«. Л.; «" X Л.;„В т,-,(.0(::-3;-,-1 «0".С i j . il:-,*ЛИТВЛЯ

", .4 .-: Ы; ",Л",:К.,Г "-(;Or rг П О ВКЛ . -!6 . 3XQ 3 i(",НД(И3/(;(.г!й",TBO pRi3QTB!--T следуюшим Обс(аЗо л1 (-(-.-н-:QBTQ". 1 выпабатывает г1рямоуголь;-::,«Э L1MïÓ/IbrL.I ТOK3 .1ЕР6ДУЮШЕйСЯ ПОЛЯРНО(. .((-.:, Г / д! В Jl И j 8Л i, Hоств KQTQPЫX

П-ie ;«-В! LLB ": ДЛИ. 8Л ЬНО(ТЬ СИГНВЛВ ОТ 116Р8 л 3; лч!!B"-:-:,õя контрг!лируел1ого магнИтопровода (образца) 5, а амплитуда увеличивается со временем, оставаясь постоянной в течение нескольких (n) периодов, под действием ступенчато нарастающего напряжения U> (фиг,2б) с выхода формирователя 3 управляющего напряжения. При этом, длительность I-й ступени управляющегÎ напряжения, определяющая количество и периодов импульсов тока 1! с постоянной амплитудой, выбирается из условия стабилизации режима перемагничивания магнитопровода по частной петле гистерезиса, максимальная индукция В; в которой задается амплитудой импульса тока 1! и магнитными свойствами магнитопровода 5.

Сигнал cgj (фиг,2В) от перемагничивания магнитопровода 5 поступает на интегратор 8, на выходе которого формируется сигнал FL!j (фиг.2г), амплитуда которого пропорциональна среднему значению сигнала

/,! от перемагничивания и соответственно пропорциональна амплитудному значению индукции B i. соответствующей перемагничиванию магнитопровода 5 током с амплитудой li. При этом в конце следования каждого импульса тока (! напряжение на интеграторе 8 сбрасывается импульсами напряжения О„-Вл (фиг,2ж). формируемыми формирователем 2, для приведения интегратора в исходное состояние перед поступлением следующего сигнала /

Таким образом, напряжение /1 на выходе первого пикового детектора 10 увеличивается ступенчато со временем (фиг.2д), ПРИЧЕМ 3МПЛИТУДа КажДОй СТУПЕНИ !/1! ПРОпорциональна максимальной и.-!дукции В(4! частных циклов перемагничивания с амплитудой импульсов тока li, Uli =- k В(.1, где k— коэффициент. зависящий как от постоянных величин (число витков измерительной обмотки 7, коэффициент передачи интегратора), так и от переменных (сечение магнитопровода).

Аналогично ступенчато увеличивается напряжение & на втором пиковом детекторе 11 (фиг.2е), пропорциональное амглитуде 1 перемагничивающих импульсов тока, при этом Uz;:=- I! R . ki. (где R — сопротивление TQKocL,8MHQ Q резистора б, k1 — коэффициент передачи масштабирующего блока 9)

li й/ или с учетом известной связи Hi = — (где л l3

Я вЂ” число витков намагничивающей обмотки 4, D — средний диаметр контролируемого магнитопровода 5, Н! — амплитуда импульсов напряженности магнитного поля) спраН!.7т П ведливо. Uzi= — — — R k1 . Козффиц!Иент

I/L,/ передачи масштабирующего блока 9 уста1636818 навливается равным k1 - и коррекW л0В тируется при переходе от одного типоразмера магнитопровода 5 к другому с учетом изменения диаметра О, вследствие чего

Uz! = 1 Н!, т.е. напряжение на пиковом детекторе 11 в вольтах численно равно амплитуде магнитного поля в А/м, Напряжение Ог! поступает на второй вход первого делителя 13, на первый вход которого с выхода первого пикового детектора 10 поступает уровень напряжения

Ul! = k Вм!, и на выходе формируется уровень напряжения

10

Оа! = Е = Е! —. (1)

k Вм! Uli 15

Н! Uz!

Коэффициент пропорциональности Е! имеет размерность напряжения и при использовании известных схем делителей служит задаваемой величиной, и в данном случае задается равным 1 B. По мере роста амплитуды I! импульсов перемагничивающего тока напряжение Оэ! нарастает, достигая MB KGMMatl bHol о значения Оэ!макс в момент, когда перемагничивание про- 25 исходит по частному циклу, имеющему максимальную проницаемость

Вм! ,Ума с = и в дальнейшем. с ростом

Н| макс

30 амплитуды тока li, уменьшается, а на выходе третьего пикового детектора с учетом (1) фиксируется уровень Оз . =- k д„,.

Дальнейший рост амплитуды импульсов перемагничивающего тока приводит к достижению предельного гистерезисного цикла, когда максимальная индукция Вм; = В (где

Ва — индукция технического насыщения), Таким образом, в конце работы устройства на входах второго делителя 14 устанав- 40 ливаются уровни напряжения U» = k В, и

ОЗ!макс = k ямакс, а на выходе формируется уровень напряжения

UsMю c с И !2!

U lS Вь к 45 где Е2 — коэффициент пропорциональности, который; как уже указывалось выше, является для делителей задаваемой величиной и в данном случае задается равным численно индукции технического насыщения, в ре- 50 эультате чего напряжение U4 численно равно максимальной магнитной проницаемости.

Возможность априорного задания Bs (без влияния на точность измерений) обус- 55 ловлена тем, что для магнитомягких материалов индукция насыщения однозначно определяется намагниченностью насыщения. Намагниченность насыщения является величиной структурно нечувствительной и очень слабо меняющейся при небольших изменениях химического состава, т,е. для сплава каждой марки Ва может быть однозначно задана, причем для используемой плавки материала В> не зависит ни от термообработки. ни от качества иэ!отовления магнитопровода.

Таким образом. коэффициент k, который зависит от изменяющегося в процессе изготовления магнитопроводов их сечения (за счет разной массы, разной плотности намотки и толщины изоляции), автоматически исключается. B процессе контроля априорно задаются только средний диаметр магнитопровода (постоянный для контролируемой партии) и индукция технического насыщения (постоянная для данного сплава).

Формирователь 3 управляющего напряжения (фиг.3) содержит последовательно соединенные источник 16 постоянного тока, аналоговый ключ 17 и конденсатор 18, формирователь 19 импульса запуска, выход которого подключен к управляющему входу ключа 17. формирователь 20 импульсов, счетчик 21 импульсов и схему 22 совпадения, выход которой подключен к управляющему входу ключа 17, а первый и второй входы подключены к выходу формирователя

20 непосредственно и через счетчик 21 импульсов.

Формирователь 3 работает следующим образом.

Формирователь 19 импульса запуска вырабатывает одиночный импульс, открывающий ключ 17 на время, втечение которого происходит частичный заряд конденсатора 18(ток заряда задается источником 16 тока) до напряжения, подаваемого на выход формирователя 3. Это напряжение задает начальную амплитуду импульсов гока I! генератора 1, которые поступают на вход формирователя 20 (фиг.4а) формирующие импульсы одинаковой амплитуды одной полярности (фиг.4б). поступающие на счетчик 21 и схему 22 совпадения. После поступления и импульсов на выходе счетчика формируется импульс, равный по длительности периоду следования импульсов тока 1!, а на выходе схемы 22 совпадения— импульс (фиг.4в), совпадающий с и-м импульсом, который открывает ключ 17 и происходит подэаряд конденсатора 18 и соответственно увеличение напряжения на выходе формирователя 3 (фиг.4г). При этом изменение напряжения на выходе формирователя 3 происходит при отрицательном импульсе тока Il, в то время как пиковые детекторы 10 и 11 в устройстве (фиг.1) запоминают сигналы положительной полярности и влияние переходных процессов на

1636818 работу устройства исключается. Приход n + 1 импульса на счетчик 21 переводит его в нулевое состояние и далее процесс повторяется, По сравнению с прототипом предлагае- 5 мое устройство обеспечивает значительное повышение производительности контроля за счет возможности непосредственного определения максимальной магнитной проницаемости (без расчетов, обработки ре- 10 зультатов и предварительного определения массы образца). Это позволяет снизить трудоемкость наиболее широко используемой операции контроля прецизионных магнитомягких сплавов. 15

Формула изобретения

Устройство для измерения максимальной магнитной проницаемости ферромагнитных образцов, содержащее генератор намагничивающих импульсов, первый вы- 20 ход которого подключен к первому выводу намагничивающей обмотки, второй вывод которой соединен через токосъемный резистор с вторым выходом генератора намагничивающих импульсов и общей шиной 25 устройства, измерительную обмотку, выводы которой подключены к входам интегратора, второй и третий пиковые детекторы, индикатор и формирователь импульсов сброса интегратора, вход которого подключен к выходу генератора намагничивающих импульсов, а выход — к управляющему входу интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерений, оно снабжено формирователем управляющего напряжения, масштабирующим блоком и двумя аналоговыми делителями, при атом выход генератора намагничивающих импульсов соединен с входом формирователя управляющего напряжения, выход которого подключен к входу генератора намагничивающих импульсов, выход интегратора через первый пиковый детектор соединен с первыми входами первого и второго аналоговых де- лителей, второй вывод намагничивающей обмотки соединен с входом масштабирующего блока, выход которого через второй пиковый детектор подключен к второму входу первого аналогового делителя, выход которого через третий пиковый детектор соединен с вторым входом второго аналогового делителя, выход которого подключен к индикатору.

1636818

Составитель С,Фоменко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Шевкун

Редактор А,Шандор

Заказ 815 Тираж 424 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101