SU1636818A1 - Устройство дл измерени максимальной магнитной проницаемости ферромагнитных образцов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и может быть использовано дл  определени  максимальной магнитной проницаемости магнитопроводов из магнито- м гких материалов. Цель изобретени  повышение производительности устройства , достигаетс  путем формировани  на выходе устройства сигнала, непосредственно равного максимальной магнитной проницаемости , что исключает необходимость проведени  дополнительных расчетов. Устройство содержит генератор 1 намагничивающих импульсов, формирователь 2 импульсов сброса интегратора, формирователь 3 управл ющего напр жени , намагничивающую обмотку 4 исследуемого образца 5, токо- съемный резистор 6, измерительную обмотку 7, интегратор 8, масштабирующий блок 9, пиковые детекторы 10 - 12, аналоговые делители 13 и 14 и индикатор 15 4 ил.

Description

Фиг.

О W

о

00 00

Изобретение относитс  к магнитным измерени м и может быть использовано .ami определени  максимальной магнитной проницаемости магнитопроводов из магни- тоилгких материалов,

Целью изобретени   вл етс  повьше- пив производительности устройства.

На фиг,1 приведена структурна  схема устройства; на фиг,2 - временные диаграммы его работы; на фиг.З- структурна  схема формиро вате л л у п ра вл  ю щего на п р жени : на фиг.4 -- временные диаграммы его работы.

Устройство дл  измерени  максимально и магнитной проницаемости ферромаг- нитных образцов содержит генератор 1 намагничивающих импульсов, формирователь 2 импульсов сброса интегратора, фор- .1;-фозатель 3 управл ющего напр жени , намагничивающую обмотку 4 исследуемого 5, гикссъемный резистор 6, измерим эльную обм л ку 7, интегратор 8, масшта- очрующиу; У. три пиковых детектора 10 - :2. два .:.-.}ГО1.:ых делител  13 и 14 и индиКИТО ) Ь.

Первый емходгенератора 1 намзгничи- згчощих импульсов соединен с входами формировател  2 импульсов сброса интег- ро.ора .3, формировател  3 управл ющего напр жени  и первым выводом намагничивающей обмотки 4, второй вывод которой черей то косьем ны и резистор 6 соединен с Л орнп ; л-к;одом г&нерзтора 1 намагничива- ;оп|.1Х /:М пул 1:003 м общей шиной устройства г.. к::п о.н формировател  2 управл ющего мЈ;г:.р;; .км.и  ; .почен ; чходу генератора 1 ;-:;uv .. -и/г: s iouj.wx липульсов, выводы из- бо /гтзльно. ooiviOTKv 7 соединены с зхода- мм мнтогрзтора 8, управл ющий вход которого подключен к пыходу формировател  2 fnvnv/ifccoD сброса интегратора 8. выход которого через первый пиковый детектор 10 соединен с первыми входами первого 13 и второго И знелогозых делителей. Второй вывод н мэгничмвающсй обмотки - через п осле/. с Tr;/: ч к о соедини иные мас штаби- PViouv/.1/ блок : / второй пикогзый детектор i 1 ПОЯ ЛЮЧР:- ; второму Bxorv первого ана- погового делител  13, выход ко озого через тоеткч пикозый детектор 12 соединен с вто- оь:М Ехозо -.. второго зналогс РОГ о целител  14: вь хсо которого подключен зходуиндиУстройство работает следующим образом ,

Генератор 1 вырабатывает пр моугольные ммпульсы тока чередующейс  пол рно- с т ; и г, 2 э, д / и т е л ь н о с т ь которых поеЕЬ шазт длительность сигнала от пере- кзгмичйэйн лй контролируемого магнитопровода (образца) 5, а амплитуда h увеличиваетс  со временем, остава сь посто нной в течение нескольких (п) периодов, под действием ступенчато нарастающего напр жени  Uy (фиг.26) с выхода формировател  3 управл ющего напр жени . При этом, длительность i-й ступени управл ющего напр жени , определ юща  количество п периодов импульсов тока h с посто нной.

амплитудой, выбираетс  из услови  стабилизации режима перемагничивани  магни- топровода по частной петле гистерезиса, максимальна  индукци  BMi в которой задаетс  амплитудой импульса тока ti и магнитными свойствами магнитопровода 5.

Сигнал c ci (фиг.2в) от перемагничивани  магнитопровода 5 поступает на интегратор 8, на выходе которого формируетс  сигнал EUi (фиг.2г), амплитуда которого пропорциональна среднему значению сигнала fc ci от перемагничивани  и соответственно пропорциональна амплитудному значению индукции BMJ, соответствующей перемагни- чиванию магнитопровода 5 током с амплитудой h. При этом в конце следовани  каждого импульса тока i напр жение на интеграторе 8 сбрасываетс  импульсами напр жени  UC6p (фиг.2ж). формируемыми формирователем 2, дл  приведени  интегратора в исходное состо ние перед поступлением следующего сигнала кс.

Таким образом, напр жение Ui на выходе первого пикового детектора 10 увеличиваетс  ступенчато со временем (фиг.2д),

причем амплитуда каждой ступени Un пропорциональна максимальной индукции BMI частных циклов перемагничивани  с амплитудой импульсов тока , Un k BMi, где k - коэффициент, завис щий как от посто нных

величин (число витков измерительной обмотки 7, коэффициент передачи интегратора ), так и от переменных (сечение магнитопровода).

Аналогично ступенчато увеличиваетс 

напр жение lb на втором пиковом детекторе 11 (фиг.2е), пропорциональное амплитуде j перемагничивающих импульсов тока, при этом U2i R ki. (где R - сопротивление токосъемного резистора 6, ki -жоэффициент передачи масштабирующего блока 9)

и iw/ млн с учетом известной св зи Hi - (где

W - число витков намагничивающей обмотки 4,0- средний диаметр контролируемого магнитопровода 5, HI - амплитуда импульсов напр женности магнитного пол ) справедливо . U2i R kt . Коэффициент W

передачи масштабирующего блока 9 устанавливаетс  равным ki

W

wm и коррек

тируетс  при переходе от одного типоразмера магнитопровода 5 к другому с учетом изменени  диаметра D, вследствие чего L)2i 1 HI, т.е. напр жение на пиковом детекторе 11 в вольтах численно равно амплитуде магнитного пол  в А/м.

Напр жение Uai поступает на второй вход первого делител  13. на первый вход которого с выхода первого пикового детектора 10 поступает уровень напр жени  1)ц k BMi, и на выходе формируетс  уровень напр жени 

U,,-Ei .. . (1)

U2i

Коэффициент пропорциональности EI имеет размерность напр жени  и при использовании известных схем делителей служит задаваемой величиной, и в данном случае задаетс  равным 1 В. По мере роста амплитуды h импульсов перемагничиваю- щего тока напр жение U3i нарастает, достига  максимального значени  1)з1макс в момент, когда перемагничивание происходит по частному циклу, имеющему максимальную проницаемость

/ ВмИ Дмакс -7г-и в дальнейшем, с ростом

Н /мэкс

амплитуды тока h. уменьшаетс , а на выходе третьего пикового детектора с учетом (1)

фиксируетс  уровень 113|макг. k «максДальнейший рост амплитуды импульсов пе- ремагничивающего тока приводит к достижению предельного гистерезисного цикла. когда максимальна  индукци  BMi Bs (где Bs - индукци  технического насыщени ).

Таким образом, в конце работы устройства на входах второго делител  14 устанавливаютс  уровни напр жени  Uu k Bs и UsiMSKc k макс, а на выходе формируетс  уровень напр жени 

UsiMaKC

IU-E2

Uis

р ,Ымакс К 2 Bs -k

(2)

где Ea коэффициент пропорциональности, который, как уже указывалось выше,  вл етс  дл  делителей задаваемой величиной и в данном случае задаетс  равным численно индукции технического насыщени , в результате чего напр жение U4 численно равно максимальной магнитной проницаемости .

Возможность априорного задани  Bs (без вли ни  на точность измерений) обусловлена тем, что дл  магнитом гких материалов индукци  насыщени  однозначно определ етс  намагниченностью насыщени . Намагниченность насыщени   вл етс  величиной структурно нечувствительной и

очень слабо мен ющейс  при небольших изменени х химического состава, т.е. дл  сплава каждой марки Bs может быть однозначно задана, причем дл  используемой

5 плавки материала Bs не зависит ни от термообработки , ни от качества изготовлени  магнитопровода.

Таким образом, коэффициент k, который зависит от измен ющегос  в процессе

10 изготовлени  магнитопроводов их сечени  (за счет разной массы, разной плотности намотки и толщины изол ции), автоматически исключаетс . В процессе контрол  априорно задаютс  только средний диаметр

15 магнитопровода (посто нный дл  контролируемой партии) и индукци  технического насыщени  (посто нна  дл  данного сплава). Формирователь 3 управл ющего напр жени  (фиг.3)содержит последовательносо20 единенные источник 16 посто нного тока, аналоговый ключ 17 и конденсатор 18, формирователь 19 импульса запуска, выход которого подключен к управл ющему входу ключа 17, формирователь 20 импульсов,

25 счетчик 21 импульсов и схему 22 совпадени , выход которой подключен к управл ющему входу ключа 17, а первый и второй входы подключены к выходу формировател  20 непосредственно и через счетчик 21 им30 пульсов.

Формирователь 3 работает следующим образом.

Формирователь 19 импульса запуска вырабатывает одиночный импульс, откры35 вающий ключ 17 на врем , в течение которого происходит частичный зар д конденсатора 18 (ток зар да задаетс  источником 16 тока) до напр жени , подаваемого на выход формировател  3. Это напр жение

40 задает начальную амплитуду импульсов тока h генератора 1, которые поступают на вход формировател  20 (фиг.4а) формирующие импульсы одинаковой амплитуды одной пол рности (фиг.46). поступающие на

45 счетчик 21 и схему 22 совпадени . После поступлени  п импульсов на выходе счетчика формируетс  импульс, равный по длительности периоду следовани  импульсов тока li, а на выходе схемы 22 совпадени  50 импульс (фиг.4в), совпадающий с n-м импульсом , который открывает ключ 17 и происходит подзар д конденсатора 18 и соответственно увеличение напр жени  на выходе формировател  3 (фиг.4г). При этом

55 изменение напр жени  на выходе формировател  3 происходит при отрицательном импульсе тока И. в то врем  как пиковые детекторы 10 и 11 в устройстве (фиг.1) запоминают сигналы положительной пол рности и вли ние переходных процессов на

работу устройства исключаетс . Приход п + 1 импульса на счетчик 21 переводит его в нулевое состо ние и далее процесс повтор етс .

По сравнению с прототипом предлагав- мое устройство обеспечивает значительное повышение производительности контрол  за счет возможности непосредственного определени  максимальной магнитной проницаемости (без расчетов, обработки ре- зультатов и предварительного определени  массы образца). Это позвол ет снизить трудоемкость наиболее широко используемой операции контрол  прецизионных магнито- м гких сплавов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  максимальной магнитной проницаемости ферромагнитных образцов, содержащее генератор намагничивающих импульсов, первый вы- ход которого подключен к первому выводу намагничивающей обмотки, второй вывод которой соединен через токосъемный резисторе вторым выходом генератора намагничивающих импульсов и общей шиной угтройства, измерительную обмотку, выводы которой подключены к входам интеграAJ

   тора, второй и третий пиковые детекторы, индикатор и формирователь импульсов сброса интегратора, вход которого подключен к выходу генератора намагничивающих импульсов, а выход - к управл ющему входу интегратора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности измерений, оно снабжено формирователем управл ющего напр жени , масштабирующим блоком и двум  аналоговыми делител ми , при этом выход генератора намагничивающих импульсов соединен с входом формировател  управл ющего напр жени , выход которого подключен к входу генератора намагничивающих импульсов, выход интегратора через первый пиковый детектор соединен с первыми входами первого и второго аналоговых делителей , второй вывод намагничивающей обмотки соединен с входом масштабирующего блока, выход которого через второй пиковый детектор подключен к второму входу первого аналогового делител , выход которого через третий пиковый детектор соединен с вторым входом второго аналогового делител , выход которого подключен к индикатору

   ft

   et

   л

   /l /Я /

   M vjvj

   1

   K.

   t

   if t

   Фие.З

   ГП Ij

   JL

   ФизЛ