Устройство для измерения потерь энергиина вращательный гистерезис

 

(72) Автор. изобретения

А. Д. Барбаков », 1... Специальное конструкторско-тжнопогич кое 6ie :

Минусинскск о завода специального технологического бборуд (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ

HA ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ ГИСТЕРЕЗИС

Изобретение относится к измерению магнитных величин, а болев конкретно к измерению и изучению физики гистереэиса во вращающемся магнитном попе, и может быть использовано для "исследования различных магнитных материалов, применяемых в приборостроении для saготавления навигационной аппаратуры различия о назначения, кроме того, оно может найти првменение в электротехнике при создании гистерезисных электродвигателей.

Известно устройство для измерения

spsl6aIDatepo механического момента uot5 нытуемого магнитного образца, содержашее подвесную систему с зеркалем R рамкой с градуировочной и компенсационной обмотками, постоянный магнит, электромагнит, источник света, датчик угла поворота электромагнита, фотоэлектрическая усилитель, к выходу которого подключена компенсационная обмотка рамки и измерительный прибор f1).

Недостатком этого устройства является невозможность непосредственного измерения величины ПВГ, для нахождения которой необходимо измерение параметров электрического сигнала, прспорциональ ного вращающему механическому моменту образца, на двухкоординатном самописце с записью на нормированной бумаге, планиметрирование плошади гистереэисной кривой или ее вырезание и взвеши ванне íà аналитических весах, вычисление. С помощью плащметра не удается с достаточной точностью проводить вычисление площади гистереэисной кривой для материалсв с малыми потерями на вращательный гистерезис (. ПВГ ) или сложной кристаллической структурой, у которых форма кривой практически не позволяет пользоваться планиметрам.

Бель изобретения - павышение точнос ти и быстродейсжия измерения величины .. потерь энергии на вращательный гистерезис в магнитных MaTep_#_anax.

3 8491

Укаэанная цепь достигается тем, что в устройстве, содержащем подвесную систему с зеркалом и рамкой с градуиро-! вочной и компенсационной обмотками, постоянный магнит, электромагнит, источ 5 ник света, датчик угла поворота электро- . магнита, дифференциальный фотоэлемент и связанный с ним фотоэлектрический усилитепь, к выходу которого подключена компенсационная обмотка рамки, измеря- 10 тельный прибор, введены последовательно соединенные с выходом фотоэлектрического усилителя масштабный усилитель и интегратор, своим выходом подключенный к первому входу измерительного прибора, 15 а также хронирующий блок, вход которого связан с датчиком угла повЬрота электрот магнита, а выход - со вторым входом интегратора и измерительного прибора.

На чертеже представлена функциональ,ная схема устройства для измерения.

Устройство содержит постоянный магнит 1, подвесную систему 2, на стержне которой закреплены зеркало 3 и рамка 4 с градуировочной обмоткой 5, иссле- 25 дуемый магнитный образец 6, электромагнит 7 для намагничения образца, источник 8 света, датчик 9 угла поворота электромагнита, дифференциальный фото; элемент 10 фотоэлектрический усилитель

1l, компенсационная обмотка 12, масштабный усипитель 13, интегратор 14, хронирующий блок 15 измерительный при-. бор 16.

В предпочтительной форме выполнения в роли измерительного прибора исполь эуется цифровой вольтметр, интегратор является аналоговым и выполнен на базе усилителя постоянного тока.

Устройство работает следующим образом е

При помещении исследуемого магнит ного образца 6, закрепленного на подвесной системе 2, в постоянное однород- 45

: ное магнитное ноле, созданное электромагнитом 7, на образец действует вращающийся момент, стремящийся повернуть образец так, чтобы ось легкого намат ничиванин была параллельна вектору нап50 ряженности магнитного поля. Вследствие поворота образца 6 происходит поворот всей подвесной системы 2, на которой находятся также зеркало 3 и рамка 4 с обмоткой. При повороте зеркала 3 отраженный луч производит разбаланс моста, плечами которого является ди ференииальный фотоэлемент 10. Напряжение рассогласования подается на фотоэлектр,э-

18 4 ческий усилитель 11, нагрузкой которого является компенсационная обмотка 12 рамки 4. В результате взаимодействия поля компенсационной обмотки 12, по которой течет пропорциональный напряжению раэбаланса моста ток, с полем пос-. тоянного магнита 1, рамка 4 создает вращающий момент, равный и противоположный по направлению вращающему моменту образца 6. Выходное напряжение фотоэлектрического усилителя 11 пропорциональное вращающему момейту образца, подается через масштабный усилитель 13 на интегратор 14 и затем на измерительный прибор 16, например яифров,ой вольтметр.

Масштабный усилитель 13 имеет нес колько динамических диапазонов амплитуд с плавной перестройкой коэффициента. усилении, который выбирается для каждого образца специально в зависимости от величины сигнала и объема образца, скорости вращении магнита и с учетом cor ласованин выхода масштабного усилителя со входом усилителя постоянного тока интегратора, линейный участок входной характеристики которого ограничен.

Интегратор 14 производит аналоговое интегрирование напряжения с выхода масштабного усилителя 13 только во время

0 вращения электромагнита 7 вокруг образца, что обеспечивает хронирующий блок 15, связанный с датчиком 9 угла поиорота электромагнита. Сигнал с датчика 9, соответствующий углу О, т.е. началу вращения, формируется хронирующим блоком

15 в управляющий сигнал, отпирающий усилитель постоянного тока интегратора 14, а сигнал, соответствующий окончанию цикла перемагничиванин, отключает интегратор .14 ,от масштабного усилителя 13 и разрешает цнрровому вольтметру произвести измерение на выходе интегратора напряжения, равного по величине потерям энергии на вращательный гистереэис в единице объема исследуемого материала.

Проведем математическое обоснование непосредственного измерении предлагаемым устройством величины потерь на вращательный гистерезис, которая в единице объема материала за один цикл перемагничивания определяется следующим образом Й

О где Ч - объем образца, Устройство для измерения потерь энергии на вращательный гистерезис, содержаmee подвесную систему с зеркалом и рамкой с градуировочной и компенсацион- . ной обмотками, постоянный магнит, электр ромагнит, источник света,, датчик угла нжорота. электромагнита, дифференциальный "фотоэлемент и связанный с нш4 фотоэлектрический усилитеиь, к выходу которого подключена компенсационная обмотка рамки, измерительный прибор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродейсчвия и;.в4ерения, в него введеай последователь но соермненныв с выходам фотоэлектрического усилителя масштабный усилитель и интегратор, своим выходом подключенный ..х первому входу кзмерительного приборе, а также хронирующий блок, вход кото торого связан с датчиком угла поворота электромагнита, а выход - со вторыми входами интегратора и измерительного прибора.

О О где Кд — градуировочная постоянная уст О ройства. Напряжение на выходе масштабно+ ного усилителя 13 такыре пропорциональное механическому моменту образца и является входным напряжением для интегратора ?5 где К„ - коэффициент масштабного усиления.

Отсюда зй о =- — к жа

T ККЧГ с о 1 ду= рой

KK;V

R Cup (6) где (В = - скорость вращения элект» б сИ ромагнита. Устанавливая коэффициент масштабного усиления, равным по величине выражению

5 8491 18 6

9- механический вращающий момент ройсчэами обеспечивает, быстрое, точное

06р 8elle и непосредственное измерение величины

-tP- текущий угол.. потерь в магнитных материалах.

Входное напряжение интегратора 14 Время измерения потерь на вращатель в момент BpeMeHR Т определяется извес% 5 ный гистерезис одного 06paalla и построеным выражением ние графической зави=имости, например, т от напряженности магнитного поля прибли0 = RC, J SX l (вительно равно одному часу, тогда как

rio прежней методике измерение вращаюгде К и С вЂ” элементы интегрирующей О щего момента и вычисление потерь заните =,заницепи, мает не менее десяти часов.

Q® - напряжение на входе. инте.. ратора.

Напряжение на выходе фотоэлектричес» кого усилителя 11 пропорционально враща ly Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ющему моменту образца

RCuu ., 1 КОЧ вых=9

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известными ус

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Севютьянов Б. К. и Харахатьян Э.Г.

Торсионные весы с компенсалией смещения образца постоянным током. Приборы и техника эксперимента", 1960, % 5 .

849i i 8

Составитень Е. Йанилина а В Л енко Т Т.Ма точка К

Закав 6086/59 Тираж 732 Подпи:ное

ВНИИПИ Государственного каиитета СССР по денни явобретений и открытий

113035 Москв Ж-35 скан нМ, 4/5

Финиап ППП Патент ° г. Ужгор щ, ун. Проектнаа, 4

М. Illa ши