Устройство для измерения импульсной магнитной проницаемости магнитных сердечников

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()922669 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено14 ° 04.80 (21) 2914241/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетР М К з

01 R 33/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий ($3) УДК 62 1 . 317 . .44 (088.8) Опубликовано 2304.82:.Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 23. 0482 (72) Авторы изобретения

O.H.Üíäðååâ и Б.И.Белянчиков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ МАГНИТНОЙ

ПРОНИЦАЕМОСТИ МАГНИТНЫХ СЕРДЕЧНИКОВ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения импульсной магнитной проницаемости магнитных (например ферритовых)сердечников.

Известно устройство для измерения электромагнитных параметров и оПрепеления характеристик магнитных сердечников в импульсном режиме намагничивания, содержащее генератор нама- . гничивающих импульсов, намагничивающую и измерительную обмотки, интегратор (1).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений, обусловленная погрешностями., вносимыми выходным прибором (пиковый вольтметр, осциллограф).

Наиболее близким техническим решением является устройство для получения статических характеристик малогабаритных магнитных сердечников при полном и неполном перемагничивании, содержащее генератор намагничивающих импульсов, намагничивающую и измерительную обмотки, интегратор и регистрирующий прибор (2) .

Недостаток устройства — низкая точность измерений. Она ограничена погрешностью, вносимой пиковым вольтметром, а также случайной погрешностью. Пиковый вольтметр обеспечивает удовлетворительную точность лишь при измерении амплитуды прямоугольных импульсов достаточно большой длительности. При измерении же амплитуды импульсов треугольной формы (а именно такая форма импульсов получается на выходе интегратора) погрешность пикового вольтметра сильно возрастает. Кроме того, измерение амплитуды . импульсов пиковым вольтметром сопровождается случайной погрешностью.

Цель изобретения - повышение точно ст и из мерен ий .

Эта цель достигается за счет того, что в устройство для измерения импульсной магнитной проницаемости магнитных сердечников, содержащее генератор намагничивакщих импульсов, намагничиванщую обмотку, подключенную к выходу генератора намагничиванщих импульсов, измерительную обмотку, интегратор и регистрирукщий прибор, введены аттенюатор, усилитель, два ключа, элемент гальваничной связи, второй интегратор, источник опорного напряжения, нуль-орган, блок управления, блок совпадения, генератор счетных импульсов и счетчик импульсов, 922669 где я = д д $ " u» (t) t..(1) вольтсекундная площадь им- 60 пульсов на выходе интегратора 7;

К К вЂ” коэффицненты передачи соответственно оттенюатора е и усилителя; . 65 при ем измерительная обмотка подключена к вхоцу первого интегратора через последовательно соединенные аттенюатор и усилитель, выход первого интегратора через последовательно соединенные первый ключ и элемент гальванической связи подключен к входу второго интегратора, выход которого через нуль-орган соединен с первым входом блока совпадения, генератор счетных импульсов подключен к 10 второму входу блока совпадения, к выходу которого подключены последовательно соединенные счетчик импульсов и регистрирующий прибор, источник опорного напряжения через второй 15 ключ подключен к входу второго интегратора, а блок управления соединен о управляющими входами обоих ключей и с третьим входом блока совпадения. Aa фиг.,1 представлена структур- 2О ная схема устройства; на фиг. 2 эпюры напряжений.

Устройство содержит генератор 1 намагничивакщих имульсов, выход которого подключен к намагничивающей обмотке 2, исследуемый магнитный сердечник 3, послецовательно соециненные измерительную обмотку 4, аттенюатор.5, усилитель 6, интегратор 7, элемент 8 гальванической связи, второй интегратор 9, ключи 10 и 11, источник 12 опорного напряжения, нульорган 13, блок со падения 14, генератор 15 счетных импульсов, счетчик импульсов 16, регистрирукщий прибор

17 и блок управления 18. 35

Устройство работает следующим образомм.

Генератор 1 намагничивающих импульсов создает в намагничивающЕй обмотке 2 однополярные импульсы то- 4Q ка (фиг. 2 а), которые обеспечивают получение импульсов магнитного поля, следукщих с определенной частотой.

Импульсы магнитного поля воздействуют на исследуемый сердечник 3, 45который при этом перемагничивается по некоторому частному гистерезисно-! му циклу. При перемагничивании сердечника в измерительной обмотке 4 индуцируются двухполярные импульсы напряжения (фиг. 2 б), которые через аттенюатор 5 и усилитель 6 подаются на вход интегратора 7. Интегратор 7 преобразует двухполярные импульсы, поступ акщие на его вход, в однополярные (фиг. 2 в), с вольтсекундной площадью

u„ (t) - напряжение на измерительпо нои обмотке устройства в момент времени длительность намагничивающего импульса.

Весь измерительный цикл устройства состоит из двух тактов и задается управлякщими сигналами, вырабатываемыми в блоке управления 18. В.течение первого такта замкнут ключ 10, а ключ 11 разомкнут. С выхода интегратора 7 импульсы через элемент 8 гальванической связи поступают на вход второго интегратора 9, который суммирует вольтсекундные площади q однополярных импульсов на выходе первого интегратора.7. Элемент 8 гальванической связи между выходом интегратора 7 и входом интегратора 9 служит для компенсации напряжения покоя на выходе интегратора 7, определяющего положение его рабочей точки.

Он представляет собой источник пос-. тоянного тока, полюсы которого включены в разрыв между выходом интегратора 7 и входом интегратора 9. Элемент 8 может быть выполнен регулируемым для установки нуля измерительной схемы. Эпюры в и r на фиг.2 поясняют роль элемента 8 связи в устройстве. Второй интегратор 9 осуществляет суммирование площадей импульсов q. Напряжение на выходе ин-. тегратора 9 в конце первого такта имеет вид

u,„= (м

Я, К где US„ „1- напряжение на выходе интегратора 9 в конце первого такта; т — постоянная времени интегратора 9;

N — число импульсов, поступивших на вход интегратора 9 в.течение первого такта.

В течение второго такта замкнут, ключ 11, а ключ 10 разомкнут. При этом на вход интегратора 9 подается постоянное компенсирующее напряжение от источника 12 опорного напряжения.

Полярность опорного напряжения противоположна полярности импульсов, поступивших на вход интегратора 9 в первом такте.. Напряжение на выходе интегратора 9 уменьшается от значения U ц до нуля по закону (3) где U „1(t) - напряжение на выходе интегратора 9 в момент времени t в течение второго такта;

4,,- напряжение на выходе источника опорного напряжения.

В момент времени t< окончания второго такта напряжение на выходе

922669

Формула иэобретеиия

30 где

/ЛО— интегратора 9 становится равным нулю, следовательно, Одновременно с началом второго такта запускается блок совпадения

14 и импульсы частоты f, вырабатываемые генератором 15 счетных.импульсов, поступают на счетчик импульсов

16. Состояние счетчика 16 указывает регистрирующий прибор 17. Когда напряжение на выходе интегратора 9 достигает нуля, срабатывает нульорган 13, останавливающий блок совпадения 14. Число импульсов, прошедших на счетчик 16, равно

n = f t = q - (5)

О

" пои

Таким образом, иэ формулы (5) следует, что число импульсов,,поступивших на счетчик 16 за измерительный 20 цикл, пропорционально вольтсекундной площади q импульсов на выходе интегратора 7.

Так как импульсная магнитная проницаемость сердечника пропорциональ- 25 на q„ относительная импульсная магнитная проницаемость сердечника; абсолютная магнитная проницаемость вакуума;

35 длина средней линии сердечника; площадь поперечного сечения сердечника; амплитуда импульса тока в намагничивающей обмотке, то 40 значение и также пропорционально Л.я.

При соответствукщем выборе коэффициента К> передачи аттенюатора и 45 частоты f заполнения счетчика ,Ии

В отличие от известного устройства, в котором амплитуда напряжения на выходе интегратора измеряется .пиковым вольтметром, в предлагаемом устройстве измеряют вольтсекундную площадь N импульсов на выходе первого интегратора путем сравнения ее с .зарядом известной величины. Погрешность компенсации заряда (суммарной вольтсекундной площади Nимпульсов), накопленного первым интегратором эа цикл измерения, определяется главным образом стабильностью величины опорного напряжения и стабильностью частоты генератора счетных импульсов .

3а счет суммирования вольтсекундных площадей N импульсов .вторым интегратором случайная погрешность уменьшается в ч Ы раз. Экспериментальная про3 верка погрешности измерения вольтсекундных площадей однополярных импульсов с помощью предлагаемого устройства показала, что эта погрешность не превышает 0,25%. Погрешность же измерения амплитуды импульсов напряжения треугольной формы пиковым вольт. метром известного устройства составляет не менее 1,5%.

Устройство для измерения импульсной магнитной проницаемости магнитных сердечников, содержащее генератор намагничивающих импульсов, намагничивающую обмотку, подключенную к выходу генератора намагничивающих импульсов,--измерительную обмотку, интегратор и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены аттенюатор, усилитель, два ключа, элемент гальванической связи, второй интегратор, источник опорного напряжения, нуль-орган, блок управления, блок совпадения, генератор счетных импульсов и счетчик импульсов, причем измерительная обмотка подключена к входу первого интегратора через последовательно соединенные аттенюатор и усилитель, выход первого интегратора через последовательно соединенные первый ключ и элемент гальванической связи подключен к входу второго интегратора, выход которого через нуль-орган соединен с первым входом блока совпадения, генератор счетных импульсов подключен к второму входу блока совпадения, к выходу которого подключены последовательно соединенные счетчик импульсов и регистрирующий прибор, источник опорного напряжения через второй ключ подключен к входу второго интегратора, а блок управления соединен с управляющими входами обоих ключей и с третьим входом блока совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Ферриты и магнитодиэлектрики.

Справочник. М., Советское радио, 1968, с.39.

2, Проблемы магнитных измерений и магнитоизмерительной аппаратуры.

Труды метрологических институтов СССР вып. 133 (193).М.- I., Изд-во стандартов, 1971, с.227.