Устройство регистрации характеристик магнитных материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социвпистическин

Республик (и192060! (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) 3 « 8<10. 07. 80 (2! ) 2958584/13-21 (5 l ) M. Кл. с присоединением заявки J%

G О1 К 33/12

Гооударстаенный комитет

СССР (23) I1 риоритет по делам изобретений н открытий

Опубликовано15 ° 04 ° 82. Бюллетень И 14

Дата опубликования описания 15 .04 . 82 (53) УДК 621, 1/, .44(088.8) (72) Авторы изобретения

В.В.Воронов, В.Г.Сергеев и В.А.Смирнов„. .

Московский ордена Ленина и ордена Октябр ской, Революции энергетический институ (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК

МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к приборостроению, в частности к магнитным измерениям и может быть использовано для контроля параметров с высокой степенью точности.

Известны устройства, основанные на принципе медленно изменяющегося внешнего перемагничивающего поля.

Такие устройства работают в режиме постоянства скорости изменения индукции в образце испытуемого материала. Выбранный режим перемагничивания испытуемого образца оптимален, так как при этом обеспечивается максимальная чувствительность индукционного преобразователя и регистрация статической петли гистерезиса с минимальной погрешностью 1).

Однако в результате неизвестной начальной намагниченности образца (перед началом испытания) для выявления значений его параметров (остаточная индукция, коэрцитивная сила) с помощью этих устройств необходима дополнительная обработка результатов регистрации, что вызвано начальным смещением осей регистрируемой зави- . симости относительно осей регистрирую. щего устройства. Дополнительная об5 работка результатов регистрации заключается в нахождении осей зарегистрированной зависимости на поле регистрирующего прибора и выявлении тo значений того или иного параметра испытуемого образца. В результате последующей обработки результатов регистрации вносится дополнительная погрешность измерения, кроме того, вреI5 мя, эатрачйцаемое на последующую обработку резул ьт ат ов ре гист рации в несколько раэ превышает время цикла регистрации характеристики испытуемого образца.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению являетсп устройство, содержащее блок намагничивания, электромагнит, преобразователи напряженности магнитного поля и ско920б01 рости изменения индукции в образце в электрические сигналы, усилители каналов напряженности поля и индукции, интегратор, блок изменения коэффициента передачи интегратора с компаратором и регис1рирующий прибор. В качестве блока изменения коэффициента передачи интегратора используется устройство преобразования аналог-код для перехода к дискретным сигналам 1О в цепях автоматического управления.

В устройство преобразования аналогкод введены требуемые начальные условия, вид функции управления., задержки и пороговые уровни, что позволяет 15 замкнуть контуры управления. С помощью блока изменения коэффициента передачи интегратора реализуется возможность совмещения осей регистри руемой зависимости и регистрирующего устройства. Известное устройство обеспечивает задание нулевых начальных условий, при этом погрешность от совмещения осей составляет 1+1,5 ; и обеспечивает контроль значений параметров испытуемого образца непосредственно н процессе цикла регистрации статической петли гистерезиса испытуемого образцаtj

Недостатком указанного устройства ЗО является большая погрешность от совмещения осей (1-1,5 ;) вследствие гистерезиса компараторов и задержки команд управления.

Цель изобретения — повышение точности регистрации.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для регистрации характеристик магнитных материалов, содержащее блок намагничивания. к первому выходу которого подключен электромагнит, первичные преобразователи напряженности поля и скорости изменения в образце в электрические сигналы, установленные в рабочем зазоре электромаг нита, усилитель измерительного канала напряженности поля, вход которого подключен к выходу первичного преобразователя напряженности поля, а выход соединен с первым входом регистри- рующего прибора, усилитель измерительного канала индукции в образце, вход которого подключен к выходу пер.вичного преобразователя скорости изменения индукции, а к выходу подключены последовательно соединенные между собой интегратор и компаратор, при этом выход интегратора подключен также к второму входу регистрирующего прибора, а выход компаратора подключен к входу блока намагничивания, блок изменения коэффициента передачи интегратора, первый выход которого подключен к интегратору и компаратору, блок смещения порогового уровня блок запрета и формирователь опорного сигнала, вход которого соединен с вторым выходом блока намагничивания, а первый выход — с первым входом блока изменения коэффициента передачи интегратора, входы блока запрета соединены соответственно с выходом компаратора, с вторым выходом блока изменения коэффициента интегратора и BTopblM выходом формирователя опорного сигнала, а выход — с вторым входом блока изменения коэффициента передачи интегратора, вход блока смещения порогового уровня соединен с выходом усилителя измерительного канала напряженности поля, а выход - с третьим входом блока изменения коэффициента передачи интегратора.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для регистрации характеристик магнитных материалов; на фиг.2 — временные диаграммы; на фиг.. 3 - вид зависимости, зарегистрированной в результате работы устройства, выполненной согласно структурнои схеме.

Предлагаемое устройство состоит из блока 1 намагничивания, электромагнита 2, испытуемого образца 3, первичного преобразователя 4 скорости изменения индукции в образце в электрический сигнал, первичного преобразователя g напряженности поля в электрический сигнал, усилителя б измерительного канала напряженности поля, усилителя 7 измерительного канала индукции в образце, интегратора 8 измерительного канала индукции, регистрирующего прибора g, блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, компаратора 13, и дополнительно введенных блока 11 смещения порогового уровня, формирователя 12 опорного сигнала, блока 14 запрета, причем вход формирователя 12 опорного сигнала соединен со вторым выходом блока 1 намагничивания, а выходс третьим входом блока 10 изменения коэффициента интегратора 10, входы блока 14 запрета соединены соответ5 9206 ственно с выходом компаратора 13, с вторым входом блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, с выходом формирователя 12 опорного сигнала, а выход - с первым 5 входом блока IO изменения коэффициента передачи интегратора, вход блока 11 смещения пороговаго уровня соединен с выходом усилителя измерительного канала напряженности поля, а выход - со вторым входом блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора.

Устройство работает следующим образом. !5

Сигнал специальной формы с выхода блока намагничивания (см. фиг.2,i э.м1 поступает на обмотку электромагнита

2. В рабочем зазоре электромагнита 2 (фиг. 1) возникает. внешнее для испыту-20 емого образца 3 медленноиэменлющееся перемагничивающее поле . Электрические сигналы с первичных преобразователей

5 и 4, пропорциональные соответственно напряженности поля в зазоре электромагнита и скорости изменения индукции в образце, поступают на входные клеммы измерительных усилителей 6 и 7 каналов напряженности поля и индукции в образце. ЗО

Сигналы. с выходов измерительных каналов напряженности поля и индукции поступают соответственно на один иэ входов двухкоординатного регистрирующего прибора 9 (фиг. 2 (5g) и на вход интегратора 8 (фиг. 1) .

С выхода интегратора сигнал, пропорциональный индукции в образце (см. фиг. 2, 13>),поступает на второй

40 вход двухкоординатного регистрирующего прибора 9 (фиг. 1) и на вход компаратора 13. Компаратор 13 регистрирует момент достижения выходным (сигналом интегратора порогового

45 (нулевого) уровня (см. фиг, 2, х ), В процессе работы системы дискретный сигнал с второго выхода блока 1 нама гни чивания (фиг. 1), уровень которого соответствует определенным пери50 одам времени цикла регистрации, поступает на вход формирователя 12 опорного сигнала, с выхода формирователя

12 опорного сигнала сигнал, преобра-. зованный к виду, удобному для оперирования им с помощью логичвских функции

- 55 (см. фиг. 2, x ), поступает на один из входов блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора. С выхода

01 6 блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, формирующего команды управления работой интегратора 8, сигналы поступают на управляющие ключи, которые в определенные моменты времени включают интегратор 8 и изменяют коэффициент его передачи (см.фиг. 2, у, у ). В процессе цикла регистрации характеристики испытуемого образца 3 с выхода измерительного канала напряженности поля сигнал поступает на вход блока 11 смещения порогового уровня, выход которого подключен к одному из входов блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, форма сигнала на этом входе блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора представлена на Фиг. 2 х .

Совокупность дискретных сигналов с выходов формирователя 12 опорного сигнала, компаратора 13, блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора (см. фиг. 2, х, х,) поступает на входы блока 19 запрета, с выхода которого дискретный сигнал (см.фиг.2, х„) поступает на один из входов бло ка 10 изменения коэффициента передачи интегратора. (1а окончании цикпа на поле двухкаординатного регистрирующего прибора 9 зарегистрирована зависимость, представленная на фиг.3.

Использование изобретения позволяет уменьшить погрешность ат совмещения осей до сотых долей процента (погрешность от совмещения асей известного составляет 1+1,53). Эта возможность реализуется введением в систему блока li смещения порогового уровня, Блок 11 смещения порогового уровня представляет собой устройство, содержащее два компаратара, полосы нечувствительности которых смещены таким образом, что каждая из них находится либо в положительной, либо в отрицательной области значений входных воздействий, а пороговые уровни их совпадают и соответствуют нулевому значению напряженности паля в зазоре электромагнита. Переключение входной клеммы блока .10 изменения коэффициента передачи интегратора с выхода первого кампаратора на выход второго в момент времени t позволяет избежать задержки команд управ. пения работой интегратора 8.Таким образам, включение интегратора 8 в момент времени t5 и изменение коэффициента передачи в момент времени (фиг. 2) происходит в моменты ра92060! венства нулю напряженности полл в зазоре электромагнита. Введение в систему блока 14 запрета и формирователя 12 опорного сигнала, представ- ляющих собой звенья жесткой отрица- 5 тельной обратной связи, охватывающей все элементы управления работой устройства, исключает из блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора цепи формирования опорного сигнала, наличие которых в блоке 10 изменения коэффициента передачи ин=тегратора предусматривается в извест-. ном устройстве. Наличие опорного сиг нала необходимо для обеспечения заданного алгоритма работы системы.

Исключение из блока 10 изменения ко= эффициента передачи интегратора задержек существенно сокращает количество элементов построения блока

10, обеспечив выполнение наиболее общ го критерия оптимальности построения блока - стоимости. Кроме того, преимуществом применения изобретения по сравнению с известными показателя- >5 ми является повышенная точность контроля параметров испытуемого образца. форму изобретения

36

Устроиство для р гистрации характеристик магнитных материалов.„содержащее блок намагничивания, к первому выходу которого подключен электромагнит, первичные преобразо- зр ватели напряженности полл и скорости измснения индукции в образце в электрические сигналы., установленные в рабочем зазоре электромагнита,, усилитель измерительного канала напряжен- 4О .- : сти поля. вход которого подключен к выходу первичного преобразователя напряженности поля, а выход соединен с первым входом регистрирующеГо прибора, усилитель измерительного канала м индукции в образце, вход которого подключен к выходу первичного преобразователя скорости изменения инДукции, а к выходу подключены последовательно соединенные между собой интегратор и компаратор, при этом выход интегратора подключен к второму входу регистрирующего прибора, а выход компаратора подключен к входу блока намагничивания, блок изменения коэффициента передачи интегратора, первый выход которого подключен к интегратору и компаратору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок смещения порогового уровня, блок запрета и формирователь опорного сигнала, вход которого соединен с вторым выходом блока намагничивания, а первый выход— с первым входом блока изменения коэффициента передачи интегратора, :входы блока запрета соединены соответственно с выходом компаратора, с вторым выходом блока изменения коэффициента интегратора и со вторым выходом формирователя опорного сигнала, а выход - с вторым входом блока изменения коэффициента передачи интегратора, вход блока смещения порогового уровня соединен с выходом усилителя измерительного канала напряженности поля,а выход — с третьим входом блока изменения коэффициента передачи интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Комаров Е.В., Сергеев В.Г., Шихин А,Я. Иагнитоизмерительные приборы и установки для контроля качества магнитных систем, ферромагнитных материалов и постоянных магнитов.

"Иетрология", 1977, 1 4, с. 37-51. 2. Авторское свидетельство СССР

М 7428б8, кп. G 01 R 33/12, 1979.

920601

Составитель Г. Семенова

Редактор t1. Íåäoëóæåíêo Техред Т. Маточка >(орректор ". Шекмар

Заказ 2332/50 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССP гю делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4