Устройство для измерения комплексной магнитной проницаемости
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
G 0I R 33/12 с присоединением заявки .%— 1всударстееннмй квинтет СССР (23) Приорктет— но делам нзобретеннй н открытий Опубликовано 25.06,80. Бюллетень Щ 23 Дата опубликования описания 25.06.80 (53) УДК 621.317. .44 (088.8) (72) Автор изобретения В. Г, Гусев Уфимский авиационный институт шч. Серго Орджоникидзе (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для определения характеристик ферромагнитных материалов, подмагничиваемых постоянным током. . Известно устройство для измерения комплексной магнитной проницаемости, которое 5 содержит тороидальный ферромагнитный сердечник с намотанными на нем измерительной обмоткой и обмоткой возбуждения, генератор сииусоидального напряжения и вектормерное 10 устройство, причем генератор напряжения подключен к обмотке возбуждения через резистор, а вектормерное устройство при измерении подключается поочередно к резистору в цепи возбуждения и измерительной обмотке 11}. Однако при использовании комплексной магнитной проницаемости нельзя проводить расчеты магнитных элементов, дополкительно подмагиичиваемых постоянным током. Известно друтое устройство, содержащее тороидальньп";- сердечник с расположенными на нем обмотками возбуждения, намагничивания и измерительной, генератор синусоидального нанряжеиия, вектормерное устройство, исто пгик прямоутольных импульсов, синхронизированньпт от генератора синусоидального напряжения, ключ, изменяющий полярность подключения источника прямоугольных импульсов, и избирательный усилитель. Генератор синусоидального напряже ния подключен к обмотке возбуждения через резистор, вход источника прямоугольных импульсов подключен к генератору синусоидального напряжения, а выхоц его через резистор и ключ, изменяющий полярность тока, замкнут на обмотку подмагничивания, вектормерное устройство через избирательный усилитель подключено к резистору в цспи возбуждения и к измерительной обмотке. Устройство для измеретп я комплексной магнитной проницаемости имеет постоянный по величине ток подмагннчивания, направление которого в любой момент времени совпадает или противоположно переменному току возбуждения (2) ° Недостатками его являются .невысокая точность измерения из-за трудности обеспечения -достаточно крутых фронтов тока подмагничивания при изменении его направления и наличия в обмотке, с которой снимается ситиал. 2841 4 Устройство работает следующим образом. При подключении напряжения возбуждения U б от генератора 3 в обмотке 2, последовозб вательно с которой включен резистор 6 значи3 74 пропорциональньй индукции, коротких импульсов значительной величины, возникающих в момент изменения направления тока подмагни чивания, изменений магнитного состояния сердечника, вызванных быстрыми изменениями тока подмагничивания. Uem изобретения — повышение точности. Для достижения указанной цели в устройство для измерения комплексной магнитной проницаемости, содержащее ферромагнитньй сердечник с обмотками возбуждения, подмагничивания и измерительной, формирователь, включенньтй в цепь обмотки возбуждения, генератор 1 синусоидального напряжения, подключенный через резистор к обмотке возбуждения, вектормерньй блок, введены линия задержки и два ключа, причем вход линии задержки подключен к измерительной обмотке, а выход линии задерж. ки и измерительная обмотка подключены ко вхо ду вектормерного блока через ключи, управля1ощие входы которых подключены к выходам формирователя. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — кривая перемагничивания; на фиг. 3 — диаграммы, поясняющие принцип работы устройства. Устройство содержит тороидальный ферромагнитньй сердечник 1, выполненный иэ материала, у которого необходимо измерить комплексную магнитную проницаемость за полупериод. На сердечнике 1 расположены три обмотки: в обмотку 2 возбуждения подается переменньй ток от генератора 3 синусоидального напряжения, в обмотку 4 — постоянный ток подмагничивания, с третьей обмотки 5 снимается ЭДС, пропорциональная скорости изменения магнитной индукции. Последовательно с обмоткой 2 возбуждения включен резистор 6, к которому подключен формирователь 7. Назначение его — формировать управляющие сигналы для ключей 8 и 9 так, чтобы в один полупериод тока возбуждения ключ 8 был закрыт, ключ 9 — открыл, а в другой полупериод— наоборот. Кроме формирователя 7 к резистору 6 подключено вектормерное устройство 10, позволяющее определять модуль и фазу падения напряжения на резисторе 6. К обмотке 5 подключена линия 11 задержки, имеющая высокоомиый вход. Кроме того, обмотка 5 через ключ 9 подключена к вектормерному устройству 10, позволяющему определять модуль и фазу ЭДС первой гармоники сигнала, приложенного к его входу. Выход линии 11 задержки которая имеет время задержки, равное длительности полупериода тока возбуждения, и переворачивает фазу выходного сигнала, через ключ 8 подключен к тому же.входу вектормерного устройства 10, к которому подключена обмотка 5. Э5 55 тельной величины, создается синусоидальный ток возбуждения. Вектор этого тока пропорционален напряженности переменного магнитного поля в ферромагнитном сердечнике 1(Н-) и измеряется вектормерным устройством 10. В обмотку 4 подмагничивания подается постоянньй ток подмагничивания, создающии в образце постоянную напряженность (Н) магнитного поля такой величины, при которой необходимо провести измерение. ЭДС обмотки 5 зависит от того, по какой части петли происходит перемагннчивание сердечника 1. Если напряженности постоянного и переменного магнитных полей совпадают по направлению, перемагничивание идет по кривой 12 (рис, 3), представляющей собой в идеализированном виде полуэллипс, Если напряженности постоянного и переменного магнитных полей противоположны по направлению, то перемагничивание происходит по полузллипсу 13, параметры которого отличны от параметров полузллипса 12. Для определения ЭДС обмотка 5 подключается к вектормерному устройству 10 на время, равное половине полупериода тока возбуждения, причем момент включения соответствует моменту перехода через нуль напряженности переменного магнитного поля. Таким образом, на вектормерное устройство 10 подаются с обмотки 5 импульсы, характеризующие в зависимости от момента включения ключей 8 или 9 полузллипс 12 или полуэллипс 13, Для того чтобы вектормерное устройство 10 обеспечило определение модуля и фазы напряжения, характеризующего полуэллипсы 12 или 13 в моменты времени, когда ключ 9 разомкнут, через ключ 8 на вход вектормерного устройства 10 подаются те же по форме импульсы, что и при замкнутом ключе 9, только они задержаны на время, равное длительности полупериода, и имеют обратную полярность (рис. 3). Эти импульсы, суммируясь на входе вектормерного устройства 10, образуют непрерывньй сигнал, первая гармоника которого характеризует фиктивньй магнитный сердечник 1 с симметричной кривой перемагничивания, состоящей из двух состыкованных вместе полуэллипсов 12 или 13, Соответствие сигнала одному из полуэллипсов зависит от момента включения ключей 8 и 9. Первая гармоника полученной таким образом ЭДС характеризует скорость измерения магнитного потока, а следовательно, и магнитной индукции. Измерив модуль и фазу ЭДС, по расчетным выраженчям, применяемым при определении комплексной магнитной проницаемости находят комплексную магнитную прони7428 20 цаемость за полупериод. Изменив моменты коммутации ключей 8 и 9, определяют комплексную магнитную проницаемость за второй полупериод. Таким образом, при измерении комплексной магнитной проницаемости за полупериод сердечник во время измерений все время находится в том же режиме намагничивания, в котором он работает в реальном устройстве, что существенно повышает точность измерений. Кроме того, в составе выходного сигнала, характериэу- 1О ющего индукцию, отсутствуют импульсы, искажающие его форму и снижающие точность, а также отсутствуют переходные процессы при изменении направления тока подмагничивания, которые в ферромагнитных сердечниках могут 15 изменяться от цикла к циклу и дают неоднозначный результат измерений. Формула изобретения Устройство для измерения комплексной магнитной проницаемости, содержащее ферромагнит41 6 ный сердечник с обмотками возбуждения, подмагничивания и измерительной, формирователь, включенный в цепь обмотки возбуждения, генератор синусоидального напряжения, подключенный через резистор к обмотке возбуждения, вектормерный блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены линия задержки и два ключа, причем вход линии задержки подключен к измерительной обмотке, а выход линии задержки и измерительная обмотка подключены ко входу вектормерного блока через ключи, управляющие входы которых подключены к выходам формирователяя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Чечурина Е. Н. Методы испытаний магнитомягких материалов в постоянных и переменных полях звуковой частоты. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2455674, кл. G 01 R 33/12, 1977. 742841 с НааРЯ ж ЕИИЕ1 одюгаиУ 5я (дд УВРе> аеач) Ир f Каара аг " на > ЬВКРОРКериочв У РРОй тВа) Составитель Ф. Тарнопольская Редактор А. Маковская Техред ОЛегеза Корректор E. Папп Заказ Зб12/12 Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ 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
