SU1168879A1

SU1168879A1 - Device for measuring static magnetic parameters of ferromagnetic materials

Info

Publication number: SU1168879A1
Application number: SU823441691K
Authority: SU
Inventors: Валерий Георгиевич Антонов; Владимир Иосифович Гордон; Виктор Иванович Шеремет
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1982-05-17
Filing date: 1982-05-17
Publication date: 1985-07-23
Also published as: SU1048434A1

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТ.НЫХ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные блок управлени , генератор тока и намагничивающую обмотку, а также измерительную обмотку и двухкоординатный регистрирующий, прибор, одним из входов подключенный к второму выходу генератора тока, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерений и расширени функциональных возможностей, в него дополнительно введены катушка пол , соединенна параллельно с измерительной обмотко, последовательно соединенные первичный преобразователь, расположенный внутри катушки пол ,. и измерительный блок, последовательно соединенные усилитель и компенсационна обмотка, а также последовательно соединенные дифференцирующий блок и нуль-орган, при этом выход измерительного блока соединен с входом дифференцирующего блока, с (Л входом усилител и с вторым входом двухкоординатного регистрирующего прибора, а выход нуль-органа - с входом блока управлени , при этом катушка пол и измерительна обмотка выполнены сверхпровод щими. СК) 00 00A DEVICE FOR MEASURING STATIC MAGNETIC PARAMETERS OF FERROMAGNETIC MATERIALS, containing a serially connected control unit, a current generator and a magnetizing winding, and a measuring winding and a two-coordinate recording device, the device, one of the inputs connected to the second output of the generator. increase the accuracy of measurements and enhance the functionality, it additionally introduced a coil field connected in parallel with the measuring winding, in series o United primary transducer, located inside the coil floor,. and a measuring unit, a series-connected amplifier and a compensation winding, as well as a series-connected differentiating unit and a null organ, with the output of the measuring unit connected to the input of the differentiating unit, (L amplifier input and the second input of a two-coordinate recording device, and output zero) organ - with the input of the control unit, while the coil floor and the measuring winding are made superconducting. SC) 00 00

Description

11 Изобретение относитс к магнитным измерени м и может быть использовано дл измерени статических магнитных параметров Ферромагнитных i материалов . Известно устройство дл измерени статических магнитных параметров фер ромагнитных материалов, содержащее генератор тока, подключенные к нему блок управлени и намагничивающую обмотку испытуемого образца,измерител ную обмотку образца, интегратор.и двухкоординатный регистрирующий прибор. В данном устройстве магнитные параметры измер ютс в квазистатическом режиме H магничивани , т.е. при непрерывном медленном изменении напр женности намагничивающего пол . При этом магнитньй поток образца измер етс инте гратором путем непрерывного измерени вольтсекундной площади ЭДС, индуцируемой в измерительной обмотке при перемагничивании образца 1 J. Однако дл данного устройства характерны низкие точность и чувствительность измерений, обусловленные необходимостью длительного интегрировани малых значений ЭДС. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл измерени статических магнитных параметров ферромагнитных материалов, содержащее генератор тока 5подключенные к нему намагничивающую обмоткуобразца и блок управлени измерительную обмотку образца, двухкоординатньм регистрирующий прибор II интегратор, выполненный в виде пре образовател напр жени в частоту и счетчика импульсов, Магнитные параметры измер ютс путем намагничивани испытуемого образца ступен ми магнитного пол и измерени приращений магнитного пото ка образца, соответствующих каждой ступени. Измерение приращений потока производ т с помощью преобразовани ЭДС, индуктируемой в измерительной обмотке образца, в частоту и под счета числа импульсой в процессе Изменени напр женности магнитного пол ступени L2 J. Однако дл известного устройства характерны низка точность измерени статических магнитных параметров и невозможность определени параметров электропроводных образцов . 9 Цель изобретени - повьшение точ ности измерений и расширение функциональных возможностей устройства. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени статических магнитных параметров ферромагнитных материалов, содержа-, щем последовательно соединенные блок управлени , генератор тока и намагничивающую обмотку, а также измерительную обмотку и двухкоординатный регистрирующий прибор, одним из входов подключенный к второму выходу генератора тока, дополнительно введены катушка пол , соединенна параллельно с измерительной обмоткой, последовательно соединенные первичный преобразователь, расположенньй внутри катушки пол , и измерительный блок, последовательно соединенные усилитель и компенсационна обмотка, а также последовательно соединенные дифференцирующий блок и нуль-орган, при этом выход измерительного блока соединен с входом дифференцирующего блока, с входом усилител и с вторым входом двухкоординатного регистрирующего прибора, а выход нуль-органа - с входом блока управлени , при этом катушка пол и измерительна обмотка вьшолнены сверхпровод щими. На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 тока, подключенные к нему блок 2, управлени и намагничивающзто обмотку 3 испытуемого образца 4, двухкоординатный регистрирующий прибор 5, измерительную обмотку 6 образца 4, подключенную к ней катушку 7 пол , криостат 8, в котором размещены измерительна обмотка 6 и катушка 7 пол , тесламетр 9, содержащий первичный преобразователь 10 и измерительньй блок 11, усилитель 12 и компенсационную обмЪтку 13 образца 4. Измерительна обмотка 6 и катушка 7 пол изготовлены из специального провода, например из сплава олова и ниоби . Измерительна обмотка 6 выполнена в виде разъемного витка, охватывающего испытуемый образец 4, а в объем катушки 7 пол помещаетс первичный преобразователь 10 тесламетра 9, выход последнего подключен кодному из входов регистрирующего прибора 5 и через усилитель 12 к11 The invention relates to magnetic measurements and can be used to measure the static magnetic parameters of ferromagnetic materials. A device for measuring static magnetic parameters of ferromagnetic materials is known, comprising a current generator, a control unit connected to it and a magnetizing winding of the test sample, a sample measuring winding, an integrator and a two-coordinate recording device. In this device, the magnetic parameters are measured in the quasi-static magnet H mode, i.e. with a continuous slow change in the intensity of the magnetizing floor. At the same time, the magnetic flux of the sample is measured by an integrator by continuous measurement of the volt-second EMF area induced in the measuring winding when the sample is re-magnetized to 1 J. However, this device is characterized by low accuracy and sensitivity of measurements due to the need for long-term integration of small EMF values. The closest to the technical essence of the invention is a device for measuring static magnetic parameters of ferromagnetic materials, containing a current generator 5 connected to it a magnetizing winding of a sample and a control unit measuring sample winding, two-coordinate recording device II integrator, made in the form of a voltage to frequency converter and counter pulses, the magnetic parameters are measured by magnetizing the test specimen in magnetic field steps and measuring increments of m sample flow corresponding to each step. Measurement of the flow increments is performed by converting the EMF induced in the sample sample winding into frequency and counting the number of pulses in the process. The magnetic field of the L2 J level is changed. However, the known device is characterized by low measurement accuracy of static magnetic parameters and the inability to determine electrically conductive parameters. samples. 9 The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements and expand the functionality of the device. The goal is achieved by the fact that a device for measuring static magnetic parameters of ferromagnetic materials, containing a serially connected control unit, a current generator and a magnetizing winding, as well as a measuring winding and a two-coordinate recording device, one of the inputs connected to the second output of the current generator, additionally introduced coil field, connected in parallel with the measuring winding, serially connected primary transducer, located inside the coil field, and measuring unit, serially connected amplifier and compensation winding, as well as serially connected differentiating unit and null organ, while the output of the measuring unit is connected to the input of the differentiating unit, to the amplifier input and to the second input of a two-coordinate recording device, and zero output An organ is connected to the input of the control unit, while the coil floor and the measuring winding are superconducting. The drawing shows the block diagram of the proposed device. The device contains a current generator 1, a block 2 connected to it, a control and a magnetizing winding 3 of the test sample 4, a two-coordinate recording device 5, a measuring winding 6 of sample 4, a coil 7 connected to it, a cryostat 8 in which the measuring winding 6 and the coil are placed 7 floor, teslameter 9, containing primary converter 10 and measuring unit 11, amplifier 12 and compensating capacitor 13 of sample 4. Measuring winding 6 and coil 7 floor are made of special wire, for example of an alloy of tin and niobium and The measuring winding 6 is made in the form of a detachable coil covering test sample 4, and the primary converter 10 of teslameter 9 is placed in the volume of the coil 7, the output of the latter is connected to the code one from the inputs of the recording device 5 and through the amplifier 12 to

компенсационной обмотке 13, а второй вход регистрирующего прибора 5-к измерительному выходу генератора 1 тока. Устройство также содержит последовательно соединенные дифференци рующий блок 14 и нуль-орган 15, выход которого подключен к входу блока 2 управлени , а вход дифференцирующего , блока 14 - к выкоду тесламетра 9. compensation winding 13, and the second input of the recording device 5-to the measuring output of the generator 1 current. The device also contains a series-connected differentiating unit 14 and a null-organ 15, the output of which is connected to the input of the control unit 2, and the input of the differentiating unit 14 to the output of the teslameter 9.

Блок 2 управлени вместе с генератором 1 Тока и намагничивающей обмоткой 3 представл ют собой намагничивающую систему (например,состо щую из задающего блока, управл емого генератора тока и намагничивающей обмотки).The control unit 2, together with the Current Generator 1 and the magnetizing winding 3, is a magnetizing system (for example, consisting of a driver unit, a controlled current generator and a magnetizing winding).

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Измерительна обмотка 6 образца 4 и катушка 7 пол образуют контур, помещенный в криостат 8, заполненный жидким гелием. При пропускании тока от генератора 1 тока по намагничивающей обмотке 3 в ней создаетс магнит ное поле, которое намагничивает испытуемый образец 4. Напр женность этого пол однозначно определ етс значением тока в намагничивающей обмотке 3. Характер изменений тока соответствует форме сигнала, поступающего на вход генератора 1 тока с блока 2 управлени . При изменении тока в намагничивающей обмотке 3, а следовательно, и напр женности намагничивающего образца 4 магнитного пол в измерительной обмотке 6 индуцируетс ток. Этот ток, пропорциональный магнитному потоку образца 4, протека по катушке 7 пол , создает в ней магнитное поле, индукци которого измер етс тесламетром 9, первичньй преобразователь 10 которого размещен в катушке 7 пол . Сигнал на выходе измерительного блока 11 тесламетра 9,пропорциональный магнитному потоку образца 4, поступает на регистрирующий прибор 5, куда одновременно поступает сигнал с измерительного выхода генератора 1 тока, пропорциональный напр женности намагничивающего пол . В регистрирующем приборе 5 фиксируетс зависимость магнитного потока образца 4 от напр женности намагничивающего пол в виде основной кривой намагничивани или петли гистерезиса в соответствии с формой сигнала блока 2The measuring winding 6 of sample 4 and the coil 7 field form a circuit placed in a cryostat 8 filled with liquid helium. When current is passed from the current generator 1 through the magnetizing winding 3, a magnetic field is created in it, which magnetizes the test sample 4. The intensity of this field is uniquely determined by the value of the current in the magnetizing winding 3. The nature of the current changes corresponds to the shape of the signal input to the generator 1 current from control unit 2. When the current in the magnetizing winding 3 changes, and consequently, the intensity of the magnetizing sample 4, the magnetic field in the measuring winding 6 is induced, a current is induced. This current, proportional to the magnetic flux of sample 4, flowed through the coil 7 field, creates in it a magnetic field, the induction of which is measured by a teslameter 9, the primary transducer 10 of which is placed in the coil 7 field. The signal at the output of the measuring unit 11 of teslameter 9, proportional to the magnetic flux of sample 4, is fed to a recording device 5, which simultaneously receives a signal from the measuring output of the current generator 1, proportional to the intensity of the magnetizing field. The recording device 5 records the dependence of the magnetic flux of sample 4 on the intensity of the magnetizing field in the form of the main magnetization curve or hysteresis loop in accordance with the waveform of unit 2

управлени . Эта зависимость вл етс статической характеристикой материала образца 4, по которой определ ют все его статические магнитные параметры. Сигнал с выхода тесламетра 9 поступает также через усилитель 12 на компенсирующую обмотку 13, в которой создаетс магнитное поле, пропорциональное току в измерительной обмотке 6 и компенсирующее изменение намагничивающего пол обмотки 3, вызванное собственным полем измерительной обмотки 6 при пропускании нее тока.management This relationship is a static characteristic of sample material 4, which determines all its static magnetic parameters. The signal from the teslameter 9 output also goes through the amplifier 12 to the compensating winding 13, in which a magnetic field is created that is proportional to the current in the measuring winding 6 and compensates for the change in the magnetizing field of the winding 3 caused by the own field of the measuring winding 6 when current is passed through it.

При испытании образцов электропроводного материала в блоке 2 управлени в момент поступлени импульса с дополнительно введенного нуль-органа 15 вырабатываетс сигнал, по которому с генератора 1 тока происходит ступенчатое изменение тока, протекающего по намагничивающей обмотке 3. Магнитный поток образца 4 измен етс , что приводит к изменению тока в сверхпровод щем контуре. В течение времени изменени потока сигнал на выходе тесламетра 9 измен етс . Этот сигнал поступает также на вход дополнительно введенного диффе .ренцирующего блока 14, на выходе которого напр жение Си отлично отWhen testing samples of electrically conductive material in the control unit 2, at the moment of arrival of a pulse from an additionally introduced null organ 15, a signal is generated, which is a step change in the current flowing through the magnetizing winding 3 from the current generator 1 resulting in the change in current in the superconducting circuit. During the flow change time, the signal at the output of teslameter 9 changes. This signal also arrives at the input of the additionally introduced differential blocking unit 14, at the output of which the voltage C is different from

нул zero

и -К 1and -K 1

5 dt 5 dt

где и - напр жение на выходе тесламетра 9,where and is the voltage at the output of teslameter 9,

Кл - посто нна дифференцирующего блока 14.CL is the constant of the differentiating block 14.

В момент перехода образца 4 в новое статическое магнитное -состо ние, .соответствующее новому значению напр женности намагничивающего пол , напр жение U становитс равным нулевому уровню и на выходе нуль-органа 15 вьфабатьшаетс импульс, поступающий на вход блока 2 управлени , вызьшающий ступенчатое изменение тока в генераторе 1 тока. В регистрирующем приборе 5 также фиксируетс статическа характеристика материала образца 4, но в дискретном виде.At the moment sample 4 transitions to a new static magnetic state, corresponding to the new value of the magnetizing field strength, the voltage U becomes equal to zero and the output of the zero-body 15 is outputted by a pulse arriving at the input of the control unit 2, generating a step change in current in the generator 1 current. The recording device 5 also records the static characteristic of the material of sample 4, but in a discrete form.

Введение дополнительных блоков и выполнение измерительной обмотки и катушки пол сверхпровод щими позвол ет повысить точность измерений за счет исключени операции интегрировани и исключени вли ни вихре$11688796The introduction of additional units and the implementation of the measuring winding and the coil by the superconducting field makes it possible to increase the measurement accuracy by eliminating the integration operation and eliminating the influence of the vortex $ 11688796

вых токов на результат измерени а материалов. Выполнейие обмоток сверхтакже дает возможности проводить не- провод щими повьшает чувствительность пытани образцов электропровод щих уЬтройства.output currents on the measurement result of materials. The execution of the windings in the superclavian also makes it possible to conduct non-conductive, which increases the sensitivity of the testing of samples of electrically conductive devices.

Claims

DEVICE FOR MEASURING STATIC MAGNETIC PARAMETERS OF FERROMAGNETIC MATERIALS, containing a serially connected control unit, a current generator and a magnetizing winding, as well as a measuring winding and a two-coordinate recording device, one of the inputs connected to the second output of the current generator, with the aim of increasing accuracy of measurements and expansion of functionality, a field coil is additionally introduced into it, connected in parallel with the measuring winding, connected in series A primary transducer located inside the field coil two-coordinate recording device, and the output of the zero-organ - with the input of the control unit, while the field coil and the measuring winding are made superconducting.