SU660002A1 - Устройство дл измерени максимальной удельной магнитной энергии - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области магнитпых измерений и может быть использовано при разработках магнитонзмерительной аппаратуры .

Известны устройства дл  измерени  максимальной удельной магнитной энергии магнитных материалов, содержащие магнитную систему, датчики напр женности магнитного пол  и индукции и блок измерени  1.

Известно автоматическое устройство дл  измерени  максимальной удельной магнитной энергии магнитных материалов. Это устройство содержит управл емый источник питани , магнитную систему, датчики напр женности магнитного пол  и индукции и блок измерени  2.

Иедостатком известных устройств  вл етс  невысока  точность и невозможность измер ть образцы замкнутой формы.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

Это достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве дл  измерени  максимальной удельной магнитной энергии, содержащем блок намагничивани , блок измерени , блок управлени  и цифровой вольтметр, блок измерени  содержит генератор счетных импульсов , два электронных ключа, делитель частоты на два, схему ИЛИ, реверсивный

счетчик импульсов с триггером знака, преобразователь код-напр жение, схемы И, экстремум-детектор п дискриминатор нулевого уровн , причем выход блока намагничивани  через дискриминатор нулевого уровн  подключен ко входу вычитани  триггера знака реверсивного счетчика импульсов, выход генератора счетных импульсов подключен через делитель частоты ко входу одного электронного ключа, и непосредственно-ко входу другого электронного ключа, выходы ключей соединены со входами схемы ИЛИ, счетный вход реверсивного сче1чика импульсов соединен с выходом схемы ИЛИ, а выходы разр дов через схемы И - со зхода.ми преобразовател  код-1 апр жение , опорный вход которого соединен с выходом блока намагничивани , а выход - со входом цифрового вольтметра и со входом экстремум-детектора, выход которого соединен с управл ющим входом вольтметра, потенциальный вход ключа, соединенного с делителем частоты на два, и вход сложени  триггера знака подключены к первому ВЫХОД) блока управлени , потенциальный вход другого ключа и вторые входы схемы И подклочсны ко второму выходу блока управлени .

На фиг. 1 показана структурна  ехема предложенного устройства; на фиг. 2 - на3

магничивающее устройство, примен емое при измерении образцов замкнуто; формы; на фнг. За, б - графики, по сн юиик; nj.Muiп .ип работы устройства.

УстрО ство (см. фиг. 1) содержит блок 1 намагничивани , блок 2 измерени  н блок 3 управлени . Блок I намагничивани  включает в себ  стабилизатор 4 напр жени , вход которого нодключен к вы.ходу блока 3 унравленн , а выход через схему 5 сравнени  нанр жений и унравл емый генератор 6 тока соединен со входом 7 намагничивающего устройства 8. Выход 9 намагничивающего устройства 8 соединен со вторым входом схемы 5 сравнени , а выход 10 св зан с входом блока управлени .

В состав намагничивающего устройства 8 вход т электромагнит 11, между нолюсами которого помещен образец 12, измерителвна  обмотка 13, один конец которой заземлен , а второй конец служит выходом индуктнрованной ЭДС, и потенциометр 14. один конец которого заземлен, а второй соединен с входом интегратора 15, ввьход 10 которого служит выходом нанр жени . нронорционального папр женностн магнитного пол  в образце. Один конец обмотки 16 электромагнита 3a3eMvTen, а другой служит входом намагннчивающего устройства 8.

Блок 2 измерени  содержит генератор 17 импульсов стабильной частоты, выход которого подключен через делитель 18 тастоты на два ко входу электронного ключа 19, а неносредственно - ко входу электронного ключа 20. Выходы ключей соединены со входами схемы 21 ИЛИ. Выход схемы 21 Р1ЛИ соединен со счетным входом )езереивного счетчика 22 импульсов. Вход днскримина ора 23 ну.тевого уровн  соединен с выходом 10 намагничивающего устройства 8, а выход св зан со входом 24 триггера 25 знака реверсивного счетчика 22.

Выходы реверсивного счетчика 22 через схемы 26 И соединены со входами преобразовател  27 код-напр жение, опорный вход которого соединен с выходом 10 налаагничивающего устройства 8, а выход - со в.ходом цифрового вольтметра 28 и со входом экстремум-детектора 29. Выход иослсдиего соединен с управл ющим входом вольтметра 28.

Потенциальный вход ключа 19 и вход 30 сложени  триггера 25 знака реверсивного счетчнка 19 иодключен к нервому выходу блока 3 унравлени . Потенциальный вход ключа 20 и вторые входы схем 26 И подключены ко второму выходу блока 3 управлени .

На фпг. 1 показано намагничивающее устройство, примен емое нри измерении образцов разомкнутой формы. В случае измерени  образцов тороидальной формы намагничивающее устройство выполн ют согласно фиг. 2. Оио содержит образен 31 с намагничивающей обмоткой 32 и обмоткой

33 обратной св зи. Конец 34 намагничиваюн ей обмоткп 32 служит входом намагничивающего устройства, а конец 35 через калиброванный резистор 36 заземлен. Конец 35 служит выходом наир жени  L/H, иропорциональпого папр женноети магнитного пол . Один конец обмотки 33 заземлен , а второй конец 37 служит выходом индуктированной ЭДС. При измерении

максимальной удельной магнитной энергии образцов тороидальной формы вместо намагничивающего устройства В, изображенного на фиг. 1, к точкам 7, 9 и 10 соответственно подключают концы 34, 37 и 35 намагнпчивающего уетройства, изображенного на фиг. 2.

Устройство работает следующим образом .

По сигналу от блока 3 унрав.чени  включаетс  стабилизатор 4 нанр жени . Его выходное нанр жение в качестве онорного подаете  на схему 5 сравнени , на другой вход которой ностуиает сигнал обратной св зи. Ианр жение с выхода схе.мы 5 сравнени , равное разности опорного напр жени  н нанр жепи  обратной св зи, воздейетвует па унравл емый генератор 6 тока, выходной ток которого ноетунает в обмотку 16 электромагнита 11. Возникающее нри

этом магнитное ноле перемагничивает образец 12 от -/-/т до +lim по иредельной нетле гиетерезиса (//т - максимальное значение нанр женности магнитного нол  в образце). ЭДС, индуктированна  в обмотке 13, подаетс  в качестве сигнала обратной св зи на схему 5 сравнени .

Таким образом, блок 1 намагничиванн  обеснечпзает носто нство ЭДС при намагничиванни , т. е. линейное во времени возраетание иидукцин в образце.

Одновременно е началом намагничивани  сигнал запуска от блока 3 у 1равлени  нроходит на вход 30 сложени  триггера 25 знака, который устанавливает реверсивный счетчик 22 на нр .мой счет, и тот же сигнал открывает электронный ключ 19, через который импульсы от генератора 17 через делитель 18 частоты на два и схему 21 ИДИ проход т на счетный вход реверсивного счетчика 22.

В процессе перемагничивани  образца инд}кци  в нем измен етс  во времени, как показано на фиг. 3, а, а изменение во времени нанр жени  L,, изображено кривой

на фиг. 3, б.

В момент времени 1, когда 6п 0 (а, следовательно, и нанр женность магнитноJ-0 нол  равна нулю), срабатывает дискриминатор 23 нулевого уровн . Его выходной

сигнал онрокидывает триггер 25 знака и тем самым переключает реверсивный счетчик 22 на обратный счет. ( момента времени /1 до момента времени 4 счетчик работает на вычитание. В момент времени tz,

когда 11анр жение {Уц достигает значени 

+ Uum, соответствующего напр женности магнитного пол  +Нт, блок 3 управлени  выдает сигнал на закрывание электронного ключа 19 и па нсремагничивание образца в обратном направлении, т. е. от +Нт до -Н„1. В момент времени /з, когда снова станет L,, 0 по сигналу от блока 3 управлени  открываетс  электронный ключ 20 и начинает подаватьс  разрешающий нотенниал на вторые входы схем 26 И.

Число Al импульсов, сосчитанное счетчиком 22 к моменту времени ti, равно

(-gr).A

Вг,г2

где /о - частота следовани  импульсов на выходе генератора 17; /о/2 - частота следовани  импульсов на выходе 18 делител  частоты на два; Вт - значение индукции при максимальном значении Нт. напр женности магнитного пол ; Вт - значение остаточной индукции.

Число импульсов, сосчитанное счетчиком 22 к моменту времени t2, равно

Л : Л - .А . у В,п2В,,

г

Отнощенпе - характеризует скорость

2

изменени  индукции в образце и  вл етс  посто нной величиной, устанавливаемой заранее.

Такнм образом, код V2, записанный в счетчике 22, к моменту времени /а, т. е. к моменту, когда образец неремагничен до + Нт, нропорционален остаточной индукции образца.

Число N импульсов, сосчитанное счетчиком 22 в произвольный момент времени t после момента /з, когда имнульсы поступают на счетчик 22 с частотой /о, мину  делитель 18 частоты на два, равно

/V - Л/ f / - f f

J - l .,foZj - -;;- os

Вт

B,n

где в - значение индукции в момент времени /.

Следовательно, число Л импульсов в счетчике 22 пропорционально значению магнитной индукцин в произвольный момент времени / носле момента /з.

Линейно возрастающий во времени код iV индукции подаетс  через схемы 26 И на входы преобразовател  27 код-напр жение . Питание этого преобразовател  производитс  напр жением с выхода 10 намагничивающего устройства 8, пропорциональным напр женности нол  в образце в каждый момент времени. Поэтому напр жение на выходе преобразовател  27 в каждый момент времени пропорционально произведению напр женности магнитного пол  и индукции в образце, т. е. удельной магнитной энергии образца. Выходное напр жение преобразовател  27 подаетс  на вход

6

цифрового вольтметра 28 и на вход экстремум-детектора 29. Цифровой вольтметр может быть циклического действи  или след щего уравновешивани . Па управл ющий вход вольтметра с выхода экстремумдетектора 29 подаетс  потенциал, разрешающий периодический запуск вольтметра или его след щий режим. По мере увеличени  размагничивающего

пол  производитс  непрерывное (след щим вольтметром) или периодическое (вольтметром с периодическим запуском) измерение магнитной энергии. Рост показаний вольтметра продолжаетс  до того момента,

пока величина магнитной энергии не достигнет своего максимального значени . С этого момента уровень напр жени  на выходе экстремум-детектора 29 измен етс  и ири этом на управл ющий вход вольтметра

28 начинает подаватьс  сигнал, запрещающий его следующий запуск или дальнейшее слежение. На счетном устройстве вольтметра 28 остаетс  показание, пропорциональное максимальной удельной магнитной

энергии образца.

Процесс измерени  максимальной удельной магнитной энергии образца замкнутой формы происходит аналогично предыдущему случаю.

Введение в устройство дл  измерени  максимальной удельной магнитной энергии системы стабилизации индуктированной ЭДС и преобразовател  код-напр жение создает преимущества по сравнению с прототипом , так как при этом повышаетс  точность измерени  максимальной удельной магнитной энергии. Повышение точности измерени  максимальной удельной магнитной энергии - одной из основных характеристик магнитных материалов - дает воз .можиость повысить качество магнитных

материалов и технпческие характеристики

устройств, в которых они примен ютс .

Кроме того, с помощью предложенного

устройства возможно нроведение измерений на образцах как разомкнутой, так и замкнутой формы, что не требует изготовлеип  дл  ироведени  испытаний образцов специальных размеров и формы. При этом

уменьшаютс  затраты на проведение испытаний .

Ф о 15 м у л а изобретени 

Устройство дл  измерени  максимальной удельной магнитной энергии, содерл ащее блок намагничивани , блок измерени , блок управлени  и цифровой вольтметр, о т л п ч а ю щ е е с   тем, что, с целью повышенп  точности измерений, блок измерений содержит генератор счетных импульсов, два электронных ключа, делитель частоты на два, схему ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов с триггером знака, преобразоваТель код-напр жение, схемы И, экстремум