SU1506406A2 - Осциллографический феррометр - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к магнитоизмерительной технике. Цель - повышение точности измерений. Сущность : в блок формировани  изображени  осей дополнительно введены блок управлени  частотой генератора импульсов пометки осей, блок управлени  коэффициентом делени  делител  частоты генератора импульсов осей и блок тробировани  областей максимальной фазовой чувтвительности. Блок управлени  частотой генератора импульсов осей выполнен в виде последовательно соединеных формировател  управл ющего сигнала и управл емого источника тока. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к магнито- измерительной технике, конкретно предназначено дл  использовани  в ос- циллографически феррометрах преимущественно дл  измерений в сильных магнитных пол х, a также в других ос- циллографических измерительных приборах , где необходим контроль нулевой фазовой погрешности сдвига между входным и выходным сигналами интегрирующих усилителей.

По основному авт.св.№ 507144 известно устройство, основанное на визуальной качественной фиксации фазовой погрешности по сдвигу меток на Совмещенных на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) переднем и заднем фронтах выходного сигнала интегрирующего канала, содержащее смеситель сигналов импульсов дес тичной пометки осей и четырехконтактный двухпози- ционный переключатель с синхронными

ГО

контактами, св занными с блоком формировани  изображени  осей, включающим в себ  генератор импульсов пометки , дес тичные делители их частоты, управл емый нми триггер, схемы совпадени  и сравнени , и каналами ос- циллографического феррометра, включающего в себ  датчики пол  и намагниченности , интеграторы, фазокоррек- торы, счетно-решающие.и стробирующее устройства, коммутатор, осциллог-ра- фический блок и калибраторы 1 .

Однако в известном устройстве при существующей разрешающей способности ЭЛТ трудно зафиксировать .сдвиг при частоте меток более 10 кГц, вследствие чего минимальньй фиксированный сдвиг фазы, объективно отсчитываемый между сменными метками, составл ет А4 при частоте меток 10 кГц.

Другим существенным недостатком известного устройства  вл етс  невозможность объективного отсчета малых величин фазовой погрешности в дол х рассто ни  между метками, что важно дл  измерени  временного и теьшера- турного дрейфа фазовой погрешности, а также дрейфа вследствие старени  элементов схемы. Это преп тствует дальнейшему увеличению инструментальной точности измерений динамических характеристик магнитных материалов, требовани  к которой повыпаютс  особенно дл  устройств быстрых измерений в открытой магнитной цепи, измерений прецизионных магнитных элементов автоматики и вычислительно техники и т.п.

Целью изобретени   вл етс  новы- шение точности измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в осциллографическом ферро- метре, содержащем намагничивающий блок в виде понижающего трансформатора с включенным в одновитковую вторичную обмотку при1{удительно охлаждаемым однослойным эллипсоидальным соленоидом с посто нной плотностью витков по образующей, с испытуемым образцом, каналы намагниченности и пол , включающие измерительную и компенсационную катущки намагниченности , катушку пол , интеграторы, фазо корректоры, стробпруюцее и счетно- решающие устройства, блок формировани  изображени  осей, включающий в себ  генератор импульсов пометки осей, дес тичные делители частоты.

0

5

0,

5

0

управл емый ими триггер, блоки совпа- жени  и сравнени , осциллографический блок, коммутатор, калибраторы, смеситель, четырехконтактный двухпо- зиционньп переключатель, синхронные контакты которого включены в каждом канале.размыкающими датчик и замыкающими выход триггера блока формировани  изображени  осей с входом интегратора , размыкающими выход другого канала с пластинами ЭЛТ и замыкающими эти пластины с выходом смесител , в блок формировани  изображени  осей дополнительно введены блок управлени  частотой генератора импульсов пометки осей, блок управлени  коэффициентом делени  делител  частоты генератора импульсов пометки осей и блок стробировани  области максимальной фазовой чувствительности, входы которого св заны с выходами делителей, а выход - с третьим входе м смесител , входы блоков управлени  коэффидиентом делени  делител  частоты генератора импульсов пометки ос:ей и блока управлени  частотой.ге- ие:ратора импульсов пометки осей св - Зс1нь: с выходом триггера блока формировани  изображени  осей, коэффициенты делени  в полутриодах которого выn-t-1

стираютс  из

соотношени ,

п

где

п - целое число.

Кроме того, блок управлени  частотой генератора импульсов пометки осей выполнен в виде последовательно соединенных формировател  управл ющего сигнала и управл емого источника тока , выход которого соединен с врем - задающей цепью генератора импульсов пометки осей, врем  релаксации которого в полутриодах триггера блока ф(зрмировани  изображени  осей выбирап

етс  из соотнощени -тп+1

цело число.

где п

На фиг. 1 представлена функциональна  схема феррометра; на фиг. 2- блок-схема блока управлени  частотой генератора импульсов пометки; на фиг. 3 - блок-схема блока стробировани  области максимальной фазовой чувствительности.

Намагничивающий блок (фиг. 1) в виде понижающего трансформатора 1 имеет одновитковую вторичную обмотку 2, в которую последовательно включен эллипсоидальный соленоид 3 с пр моугольными витками из полого проводника , охлаждаемый, как и обмотка 2, проточной жидкостью.

Во внутренней полости солено1 ща 3 коаксиально полю установлена измерительна  катушка А намагниченности, включенна  встречно-последовательно с компенсационной катушкой 5, сцепленной с полем обмотки 2 и имеющей посто нную, равную посто нной измерительной катушки 4. В измерительную катушку 4 введен измер емый образец 6, ориентированный коаксиально полю соленоида 3. Катушка датчика 7 пол  намотана на одном немагнитном каркасе с компенсационной катушкой 5.

Измерительна  и компенсационна  катушки через контакты переключател  8 включены на вход канала J намагниченности , содержащего интегрирующий усилитель 9, диапазонный фазокор ректор 10, выход которого св зан через контакты переключател  8 с входом автокоммутатора 11 и с блоком 12 измерени  мгновенных значений, выходы которых присоединены соответственно к вертикальным отклон ющим пластинам ЭЛТ 13 и входу цифрового калибратора 14, градуированного в масштабных единицах намагниченности.

Вход усилител  9 канала J соединен с входом блока 15 вычислени  дифференциальной восприимчивости и входом блока 16 вычислени  потерь.

Датчик 7 пол  присоединен через контакты переключател  8 к входу усилител  9 канала Н и входам блоков 15 и 16.

Канал Н включает усилитель 9, фа- зокорректор 10,. выход которого присоединен через контакты переключател  8 к входу авто комму т ап-ора 1 I, выход которого присоединен к горизонтальным пластинам ЭЛТ.

Выход фазокорректора 10 присоединен также к входу блока 17 формировани  строб-импульсов, выход которого- св зан с блоками 12 и 15, а также с модул тором 18 ЭЛТ, один выход блока 12 присоединен к калибратору канала Н, второй выход - к калибратору канала J.

Выходы блоков 15 и 16 присоединены через переключатель к калибратору 14, проградуированному в масштабных единицах восприимчивости и потерь .

Блок 19 формировани  изображени  дес тично помеченных осей включает генератор 20 импульсов пометки осей, вход которого соединен с выходом фазокорректора 10 канала Н, а выход - с последовательными дес т1гчными делител ми 21 и 22 частоты и генератором 23 пилообразного напр жени .

Q Выход генератора 23 соединен с входами блоков 24 сравнени  каналов J и Н, вторые входы которых соединены с входами фазокорректоров каналов J и Н. Выходы блоков 24 сравнени  соединены

5 с входами блоков 25 совпадени , вторые входы которых соединены с выходами триггера 26, управл емого сигналом делител  22, а выходы блоков 25 совпадени  соединены с управл ющими

0 входами ключей 27 в каналах J и Н, вторые входы которых соединены с выходом генератора 23, а выходы - с входами автокоммутатора 11. С входами последнего соединены также выходы

5 блоков 28 совпадени  каналов J и Н, входы которых соединены с выходами дес тичного делител  21, генератора 20 и триггера 26. Выход триггера 26 соединен с переключателем 8. Выходы

0 дес тичного делител  21 и генератора 20 включены на вход смесител  29, выход которого через контакты переключател  8 присоедин етс  к входу J или Н автокоммутатора 11. Выход триггера 26 соединен с блоком 30 управлени  частотой генератора 20 импульсов пометки, а также с блоком 31 управлени  коэффициентом делени , выполненным в виде схемы совпадений и св занньв с делителем 21 и триггером 26.

Блок 32 стробировани  области максимальной фазовой чувствительности св зан с делител ми 21 и 22 частоты и смесителем 29.

Блок 30 (фиг. 2) управлени  частотой генератора 20 включает Формирователь 33 управл ющего сигнала, например , в виде усилител -ограничител , вход которого св зан с триггером 26, а выход соединен с входом управл емого источника 34 тока, например, в виде усилител  тока,пьгход которого соединен параллельно с врем аадаюшей

5 цепью генератора 20 меток.

Блок 32 стробиропании области максимальной фазовой чувстнителыюсти (фиг. 3) вьшолнен на дроичном счетчике-делителе 35, счет1и-1и вход кото5

0

5

0

рого св зан с выходом делител  21, вход сброса - с выходом делител  22, а выходы разр дов св заны с входами блока 36 совпаденш, выход которого присоединен к смесителю 29.

Феррометр работает следующим образом .

Сигналы датчиков dJ/dt и dH/dt поступают в каналы J и Н, где интег- рируютс , корректируютс  по фазе в диапазоне частот, поступают через автокоммутатор 11 на пластины ЭЛТ, на экране которой формируетс  петл  пе- ремагничивани . Параметры петли в произвольной точке отсчитываютс  посредством блока 17 формировани  строб-импульсов и калибраторов 14. Вычисление и отсчет дифференциальной восприимчивости и потерь осуществл - ютс  счетно-решающими устройствами блоков 15 и 16 и калибратором 14.

Формирование на экране ЭЛТ изображени  координатных осей осуществл етс  пилообразными сигналами генерато- ра 23 с амплитудами, равными Н и J/,. Оси помечаютс  сигналами меток, вырабатываемыми генератором 20 и делителем 21 частоты. Управление следованием сигналов на автокоммутатор 11 осу- ществл етс  блоками 25 совпадени , триггером 26 и ключами 27.

Устройство измерени  и контрол  фазовой погрешности, включающее в себ  переключатели 8, смеситель 29 и блоки 30-32, работает следующим образом .

При операции контрол  синхронные контак1ъ1 переключател  8 отключают соответствующий канал от датчика J или Н и присоедин ют к входу усилител  9 этого канала выход триггера 26, а выход смесител  29 - к выходу другого канала. Сигнал с трип ера 26 поступает на вход блока 30 управлени  частотой. С формировател  33 управл ющего сигнала блока 30 в виде, например, усилител -ограничител  сигналы поступают на вход управл емого источника 34 тока, например, в виде усилител  тока, которьш мен ет кажды полпериода параметры врем задающей цепи генератора 20 так, что в одну половину периода триггера 26 генера- тор 20 вырабатывает К сигналов меток в единицу времени, а в другую половину периода - К + 1 сигналов меток в единицу нремени.

0

5 0

5

0 ,

0

Блок 30 управлени  коэффициентом делени , выполненный в виде схемы совпадени , синхронизируетс  триггером 26 так, при поступлении на вход делител  21 К сигналов меток или К 1 сигналов меток на выходе делител  21 формируе тс  один сигнал метки высшего разр да. Блок 32 стро- бировани  области максимальной фазовой чувствительности преобразует сигналы , поступающие с делител  21, в последовательности импульсов, которые посредством схемы совпадений преобразуютс  в импульс, открьшаю- щий смеситель 29 На врем  формировани  на экране ЭЛТ центральной части изображени  совмещенных переднего и заднего фронтов проинтегрированного каналом сигнала триггера 26. Именно в этой области при бипол рных контрольных сигналах, симметричных относительно оси времени, геометрические искажени  вследствие фазовой погрешности имеют наибольшую величину. В результате на экране ЭЛТ формируетс  совмещенное изображение шкап с К и К + 1 метками, т.е. нониусна  шкала , посредством которой осупествл ет- с  объективный отсчет единиц фазового сдвига низшего разр да.

Устройство, смонтированное в кассете блока формировани  осей координат , обеспечивает точный отсчет по нониусу фазовой погрешности в 2 мин и контроль нулевого фазового сдвига с точностью 1 .

Погрешность интегрировани  RC-це- пью Y выражаетс  в виде

г 1 (-1- 7 ИНГ 2 2

где Т - период интегрируемого сигнала;

i RC - посто нна  времени интегратора . Абсолютна  фазова  погрешность инТ тегрировани  и Lf arctg 7 ДЛЯ ма4 , И t

лых углов может быть выражена в виД« - -2WОтношение погрешностей интегрировани  при фазовых погрешност х известного устройства d с/ 5 и предлагаемого ui(i 1

IH.HT, . )t (J)

инт-г . 1 25,

т.е. Тфедельное уменьшение инструментальной погрешности интегрировани  предлагаемым феррометром по сравнению с известным может достигать 25 раз. Этим существенно увеличиваетс  точность измерени  мгновенных значений , потерь и проницаемости ферромагнетиков . Возможность об7 ективного измерени  дрейфов фазовой погрешности обеспечивает существенное повышение стабильности аппаратуры и воспроизводимости результатов измерений.

Фиг.1

33

3

Фиг. 2

-

Я

36

Фиг.З

Claims (1)

1. ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ФЕРРОМЕТР по авт. св. № 507144,- отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в блок формирования изображения осей дополнительно введены блок управления частотой генератора импульсов пометки осей, блок управления коэффициентом деления делителя частоты ге-нератора импульсов пометки осей и блок стробирования области максимальной фазовой чувствительности, входы которого связаны Ъ выходами делите лей, а выход - с третьим входом смесителя, входы блоков управления коэффициентом деления делителя частоты генератора импульсов пометки осей и блока управления частотой генератора импульсов пометки осей связаны с выходом триггера блока формирования изображения осей, коэффициенты деления в полутриодах которого выбираютп+1

ся из соотношения ---- η --, где η - це- лое число. 2. Феррометр по п. 1, о т л и - чающийся тем, что блок уп-

равления частотой генератора импульсов пометки осей выполнен в виде последовательно соединенных формирователя управляющего сигнала и управляемого источника тока, выход которого соединен с времязадающей цепью генератора импульсов пометки осей, время релаксации которого в полутриодах триггера блока формирования изображения осей выбирается из соотношения где η - целое число.