Устройство для измерения магнитных характеристик

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистииеских

Республнк (фК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 31.12.80 (21) 3227429/18-21 ($3) М. Кд.з с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

G R 33/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 070882. Бюллетень М 29

Дата опубликования описания 07.08.82 (531УДК 621.317. .44(088 ° 8) (72) Авторы изобретения

H.Ô. Русеев, t0.Н. Маслов, A.Ï. Балаев и А.Ф. Лисов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к ббласти измерения э лектриЧеских и магнитных величин, в частности к устройствам для определения магнитных характеристик магнитомягких материалов и изделий из них при определении или построении гистереэисных кривых, и может быть использовано для ускоренного контроля магнитопроводов при их производстве.

Известно устройство для определения кривой намагничивания и петель гистерезиса магнитных материалов,. содержащее измерительную и намагничивающую катушку исследуемого образца, измеритель потока в виде интегрирующего усилителя, сумматор, интегрирующий усилителЬ цепи намагничивания, усилитель мбЩности, калиброванное сопротивление, регистрирующий прибор, программный задатчик и ключ. Выход задатчика соединен с одним из входов сумматора, другой вход сумматора соединен с выходом измерителя магнитного потока, а выход сумматора через ключ с интегрирующим усилителем цепи намагничивания, Управляющие входы ключа соединены с выходом сумматора и выходом задатчика, что дает возможность автоматизировать процесс измерения и программировать его (1) .

Однако это устройство не может обеспечить достаточной точности и быстродействия, так как установка намагничивающего тока в потенциометре осуществляется:с помощью реверсивного двигателя. Кроме того, устройство производит измерения в статическом режиме при неустановившихся переходных процессах в исследуемом образце и не позволяет производить измерения в динамическом режиме.

Наиболее близким IIo технической сущности к изобретению является цифровое устройство для измерения магнитных характеристик, содержащее блок намагничивания, измерительную и.намагничивающую катушки, к которым через датчики и усилители подключены преобразователи напряжение — цифровой код, накапливаю-, щий сумматор, кодовые ключи, запо25 минающий блок и блок управления.

Преобразователи напряжение — цифровой код через кодовый ключ в канале измерения напряженности магнитного поля и через накапливающий сум30 .матор и кодовый ключ в канале иэ949567 мерения индукции подключены к запоминающему блоку. Это позволяет авто-. матизировать определение магнитных характеристик в большом диапазоне

<скоростей изменения магнитйого потока и уменьшить время снятия петли гистереэиса f2) .

Однако известное устройство не позволяет снимать основную кривую намагничивания, являющуюся важнейшей технической характеристикой маг- 10 нитных материалов. Кроме того, устройство не позволяет снимать установившийся цикл гистереэиса.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, а имен- )5 но получение возможности снятия массива цифровых точек установившихся петель гистерезиса и основной кривой намагничивания, что позволяет производить автоматическую 20 обработку результата измерения на цифровом дисплее и цифровой ЭВМ.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитных характеристик, содер- 25 жащее блок задания намагничивающего тока, канал измерения напряженностй состоящий из последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя и кодового ключа, канал измерения индукции, состоящий иэ последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя, накапливающего сумматора и кодового ключа, оперативный запоминающий блок и блок управления, выходы которого соединены с первым входом блока задания намагничивающего тока, вторыми входами кодовых ключей каналов измерения и первым входом оперативного эапоми- 40 нающего блока, в каждый канал измерения введены подключенные к выходам ключей параллельно соединенные блок выбора максимума и ключ, выходы которых соединены с вторыми входами 45 оперативного запоминающего блока, управляющие входы ключей соединены с выходом блока задания намагничивающего тока, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового пре- 50 образователя канала измерения напряженности.

Кроме того, блок управления выполнен В Виде пОследОвательнО сОедийенных компаратора и счетчика числа циклов перемагничивания, выходы которого соединены с выходами блока управления, а вход компаратора подключен к выходу усилителя канала измерения напряженности. .На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит блок 1 задания намагничивающего тока, испытуемый образец 2, намагничивающая 65 обмотка которого соединена с одним из выходов блока 1 задания намагничивающего тока. К одному из входов блока 1 подключен блок 3 управления, выполненный из последовательно соединенных компаратора 4 и счетчика 5 циклов перемагничивания. Намагничивающая обмотка испытуемого образца 2 соединена с каналом 6 измерения напряженности, который содержит последовательно соединенные датчик 7, усилитель 8, выход которого соединен с одним из входов компаратора 4, аналого-цифровой преобразователь 9, выход которого подключен к одному из входов блока 1 задания намагничивающего тока, и кодовый ключ 10.

Измерительная обмотка испытуемого образца 2 соединена с каналом 11 измерения индукции, который содержит последовательно соединенные датчик 12, усилитель 13, аналогоцифровой преобразователь 14, накапливающий сумматор 15 и кодовый ключ 16. Кодовые ключи 10 и 16, управляющие входы которых соединены с одним иэ выходов счетчика 5 цкклов перемагничивания, соединены с блоками 17 и 18 выбора максимума.

Выходы блоков 17 и 18 выбора максимума подключены к оперативному запоминающему блоку 19, к третьему входу которого подключен один из выходов счетчика 5 циклов перемагничивания. Параллельно блокам 17 и 18 выбора максимума подключены соответственно ключи 20 и 21, к управляющим входам которых подключен один иэ выходов блока 1 задания намагничивающего тока. Выход оперативного запоминающего блока 19 соединен с блоком индикации 22 и цифровой вычислительной машиной (ЦВМ) 23.

Устройство работает следующим образом, В блок 1 зацания намагничивающего тока вводится установка тока намагничивания, соответствующая индукции насыщения испытуемого образца 2, или любая требуемая величина. В момент включения устройства в режим Измерение" счетчик 5 приходит в нулевое состояние и дает блоку 1 задания намагничивающего тока сигнал на формирование в намагничивающей обмотке испытуемого образца 2 тока некоторой малой амплитуды. В процессе измерения амплитуда тока, формируемого в намагничивающей обмотке, ступенчато увеличивается от некоторой малой величины до величины уставкй, введенной в блок 1. Число ступеней выбирается в зависимости от требуемой точности измерения.

В канале .6 измерения напряженности с датчика 7 снимается напряжение, пропорциональное намагничивающему

949567 току, которое после усиления в усилителе .8 поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 9, работающего в реальном масштабе времени, и один из входов компаратора

4 блока 3 управления. С аналого-цифрового преобразователя 9 сигнал подается на кодовый ключ 10 и один из входов блока 1 задания намагничивающего тока для сравнения с величиной уставки. 10

При этом в канале 11 измерения индукции с датчика 12 снимается напряжение, пропорциональное индукции в испытуемом образце 2, которое после усиления в усилителе 13 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 14, затем на вход накаплива,ющего сумматора 15, выполняющего роль цифрового интегратора, и кодовый ключ 16.

После того, как закончатся переходные процессы в испытуемом образце 2 и цикл перемагничивания установится, счетчик 5, отсчитав 10-12 циклов перемагничивания, открывает кодовые ключи 10 и 16. Кодированные сигналы поступают на входы блоков 17 и 18 выбора максимума. Кодовые ключи

10 и 16 открываются на интервал только одного периода намагничиваюцего тока, после чего счетчик 5 приходит в нулевое состояние и дает сигналы на запись максимальных значений кодовых сигналов в оперативный запоминающий блок 19 и дает разрешение блоку 1 задания намагничивающего тока сформировать в намагничиваюцей обмотке испытуемого образца 2 следующую величину тока. ,1(алее процесс повторяется до тех 40 пор, пока амплитуда намагничивающего тока не сравняется со значением уставки. 3а это время в оперативный запоминающий блок 19 запишутся цифровые координаты массива точек ос- 4 новной кривой намагничивания.

В момент, когда амплитуда намагничиваюцего тока станет равной значению уставки, блок 1 задания намагничивающего тока через управляюцие входы откроет ключи 20 и 21. В результате к входам оперативного запоминающего блока 19 подключаются непосредственно выходы кодовых ключей 10 и 16. Поэтому, когда счетчик

5 откроет кодовые ключи 10 и 16 .на 55 время одного периода намагничиваюl щего тока в оперативный запоминаюУ щий блок 19 запишутся цифровые координаты массива точек предельной петли гистереэиса. 60

Затем устройство переводится в режим Чтение . Информация из оперативного запоминающего блока 19 через шины связи поступает на блок 22 65 индикации, например цифровой дисплей с матричным экраном, и ЦВМ 23, например микро-ЭВМ.

Таким образом, изобретение позволяет определять магнитные.характеристики материала в любой точке как предельной петли гистереэиса, так и в основной кривой намагничивания, позволяет работать в большом диапазоне скоростей изменения напряженности магнитного поля как при синусоидальном, так и несинусоидальном возбуждающем сигнале (намагничивающем токе), обеспечивает точность определения магнитных характеристик (0,5-1%), а также значительное быстродействие, (процесс измерения от снятия 256 точек основной кривой, намагничивания и 512 точек предельной петли гистереэиса до получения конечных количественных результатов длится порядка 30 с, тогда как в известных устройствах порядка 5 мин.

Использование иэобретечия позволяет в 8-10 раз ускорить процесс контроля магнитопроводов с выдачей технического паспорта на изделие.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения магнитных характеристик, содержащее блок задания намагничивающего тока, канал измерения напряженности, состоящий иэ последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя и кодового ключа, канал измерения индукции, состояций из последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя, накапливающего сумматора и кодового ключа, оперативный запоминающий блок и блок управления, выходы которого соединены с первым входом блока задания намагничивающего тока, вторыми входами кодовых ключей каналов измерения и первым входом оперативного запоминающего блока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в каждый канал измерения введены подключенные к выходам ключей параллельно соединенные блок выбора максимума и ключ, выходы которых соединены с вторыми входами оперативного запоминающего блока, управляющие входы ключей соединейы с выходом блока задания намагничиваюцего тока, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя канала измерения напряженности.

2. Устройство по п.l, о т л и— ч а ю ц е е с я тем, что блок управления выполнен в виде последователь949567

Составитель Е.Данилина

Техред A. Бабинец Корректор A.Äýÿòêo

Редактор Г.Кацалап

Заказ 5743/35 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 но соединенных компаратора и счетчика числа циклов перемагничивания, выходы которого соединены с выходами блока управления, а вход компаратора подключен к выходу усилителя канала измерения напряженности. 5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 329486, кл. G 01 R 33/12, 1968.

2. Авторское свидетелвство СССР

Р 224921, кл. G 01 R 33/14, 1967.