SU746359A1

SU746359A1 - Apparatus for measuring parameters of elongated ferromagnetic materials

Info

Publication number: SU746359A1
Application number: SU782571322A
Authority: SU
Inventors: Сергей Викторович Леньков; Станислав Иванович Гурин; Виктор Михайлович Самусенко; Виктор Никифорович Быстров
Original assignee: Ижевский механический институт
Priority date: 1978-01-20
Filing date: 1978-01-20
Publication date: 1980-07-07

Description

Изобретение относится к области магнитных измерений и может использоваться в дефектоскопии и в устройствах контроля магнитных параметров, g например, коэрцитивной силы-движущихся протяженных ферромагнитных материалов.The invention relates to the field of magnetic measurements and can be used in flaw detection and in devices for monitoring magnetic parameters, g for example, coercive force-moving extended ferromagnetic materials.

Известны устройства, содержащие намагничивающий элемент и измерительную катушку, соединенную с усилителем [ 1] .Known devices containing a magnetizing element and a measuring coil connected to an amplifier [1].

Однако точность измерения их не достаточна.However, their measurement accuracy is not sufficient.

Наиболее близким к предложенному устройству является'устройство, содержащее намагничивающий элемент, создающий неподвижный в пространстве, градиент магнитного поля, измеритель15 ную катушку, соединенную с усилителем, последо'Ьательно соединенные два формирователя и дополнительную катушку, причем выход первого формирователя соединен с частотомером [2].Closest to the proposed device is a device containing a magnetizing element that creates a motionless space, a magnetic field gradient, a measuring coil connected to an amplifier, two shapers connected in series and an additional coil, the output of the first shaper connected to a frequency meter [2] .

Недостатком данного устройстваThe disadvantage of this device

Цель'изобретения - повышение точности измерения.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement.

Это достигается тем, что предложенное устройство, содержащее намаг-?‘ ничивающий элемент, измерительную катушку, соединенную с усилителем, последовательно соединенные два формирователя и дополнительную катушку, причем выход первого формирователя соединен с частотомером, снабжено последовательно соединенными пороговым блоком, детектором, блоком управления, преобразователем код-напряжение и генератором трехфазного напряжения, выходы которого подключены к намагничивающему элементу и к второму входу частотомера, третий и четвертый входы которого соединены с вторым и третьим выходами блока управления, своим четвертым выходом подключенного к первому входу первого формирователя, второй вход которого связан с выходом- порогового блока, своим входом подключенного к выходу усилителя, а намагничивающий элемент выполнен, в виде линейного статора.This is achieved by the fact that the proposed device containing a magnetizing element, a measuring coil connected to an amplifier, two shapers connected in series and an additional coil, the output of the first shaper connected to a frequency meter, equipped with a threshold block, a detector, a control unit, connected in series, a code-voltage converter and a three-phase voltage generator, the outputs of which are connected to the magnetizing element and to the second input of the frequency meter, the third and fourth inputs rows are connected to second and third outputs of the control unit, its fourth output connected to the first input of the first generator, the second input of which is connected with vyhodom- threshold unit, its input connected to the output of the amplifier, and the magnetizing element is in the form of a linear stator.

На фиг. 1 представлена функциональная схема данного устройства; на является то, что точность контроля коэрцитивной силы зависит от величины и стабильности скорости движения ферромагнитного материала.In FIG. 1 shows a functional diagram of this device; The fact that the accuracy of controlling the coercive force depends on the magnitude and stability of the speed of motion of the ferromagnetic material.

746359 4 фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его раМотуГ - - ......-......... .·746359 4 of FIG. 2 - diagrams explaining his RamotuG - - ......-.......... ·

Это устройство (фиг. 1) содержит намагничивающий элемент, в качестве которогоиспользуётся линейный ста- . тор 1, измерительную катушку 2, соединенную с усилителем 3, последовательно соединенные первый формирователь 4, второй формирователь 5, дополнительную катушку 6, причем выход первого формирователя 4 соединёнс *......This device (Fig. 1) contains a magnetizing element, which is used as a linear sta-. torus 1, measuring coil 2 connected to amplifier 3, first shaper 4, second shaper 5, additional coil 6 connected in series, the output of the first shaper 4 being connected * ......

частотомером 7, блок управления 8, выходы которого подключены к первому (формирователя 4, частотомеру 7, преобразователю 9 код-напряжение, выход < кЬторЪго'подключён к управляшему входу генератора 10 трехфазного напря- 15 жёния,,подключенного к линейному статору 1 и частотомеру 7, а входы блока управления8 подключены к выходам , частотомера 7' и детектора' 11, ‘вход™*'” 'которого подключен к выходу порогово- 20 го блока 12, включенного между усилителем 3 и первым формирователем 4.frequency meter 7, control unit 8, the outputs of which are connected to the first one (driver 4, frequency meter 7, converter 9 code-voltage, the output is connected to the control input of the three-phase voltage generator 10 connected to linear stator 1 and frequency meter 7 and the inputs of the control unit 8 are connected to the outputs of the frequency meter 7 'and the detector' 11, the 'input ™ *' ”” of which is connected to the output of the threshold 20 block 12 connected between the amplifier 3 and the first driver 4.

_ Работает устройство следующим образом.' Протяженный ферромагнетик 13,' двй- 25 гаясь в градиентах магнитного поля 'создаваемого линейным статором_ The device operates as follows. ' An extended ferromagnet 13, 'moving in magnetic field gradients' created by a linear stator

1, скачками перемагничивается по пресдельной ветви петли гистерезиса со скоростью ^-= ^{где V}1 “ 30 скорость движения поля в линейном статоре 1, a - скорость движения ферромагнетика хЗ. Возникающие при этом импульсы ЭДС усиливаются усили- 35 телём 3 и поступают на вход порогового блока 12, который срабатывает, от_ импульсов положительной полярности, превышающих некоторый порог.1, it is magnetically reversed over the main branch of the hysteresis loop at a speed ^ - = ^{where V} 1 “30 is the speed of the field in the linear stator 1, and a is the speed of motion of the ferromagnet x3. The EMF pulses that arise in this case are amplified by the amplifier 35 by the body 3 and are fed to the input of the threshold block 12, which is triggered by pulses of positive polarity that exceed a certain threshold.

Рассмотрим режимы работы устройст- ва, задаваемые, блоком управления. .... 40Consider the operating modes of the device, set by the control unit. .... 40

В режиме измерения скорости дви- жения ферромагнетика 13 блок управления 8 выдаёт управляющие сигналы на . преобразователь 9 код-напряжение, частотомер 7 и первый формирователь 45 4. Частотомер переключает на измере*ййёчастоты напряжения, поступающего с генератора 10 трейфазного напряжения, первый формирователь 4, а напряжение с преобразователя 9 код-напря- jq Жение управляет частотой генератора 10 трехфазного напряжения. Скорость Движения поля в линейном статоре 1. Яр = V_T , где R' - некоторая постоянная, характеризующая конструктивные ►параметры линейного статора 1;In the speed measurement mode of the ferromagnet 13, the control unit 8 provides control signals to. the code-voltage converter 9, the frequency meter 7 and the first driver 45 4. The frequency meter switches to measure the frequency of the voltage coming from the treyphase voltage generator 10, the first driver 4, and the voltage from the code-voltage converter 9 jq Live controls the frequency of the three-phase voltage generator 10 . The velocity of the field in the linear stator 1. Yar = V _T , where R 'is a constant characterizing the structural parameters of the linear stator 1;

Р - частота напряжения, поступающего в линейный статор с генератора 10 трехфазного напряжения. Когда скорость движения поля в линейном, статоре 1 становится равной скорости дви- ¢0 жения ферромагнетика 13, он перестаёт перемагничиваться, и напряжение на выходе детектора 11 становится равным нулю. При этом блок 'уЙ^айЛёИИя переключает данное устройство в режим 65 контроля коэрцитивной силы. Оно выдает управляющий сигнал на преобразователь 9 код-напряжение, а частота генератора 10 трехфазного напряжения увеличивается, при этом на фиксированную величину аР , и ферромагнетик 13 снова будет перемагничиваться со скоростью = RaP · Частотомер 7 пере-:' ключается в режим измерения временных Интервалов, первый формирователь 4 будет теперь срабатывать от положительных ймпуйБсов, поступающих с . порогового блока 12, и запускать второй формирователь 5, который вырабатывает импульс тока в дополнительной катушке 6. Происходит намагничивание ферромагнетика 13 до насыщения по восходящей ветви петли гистерезиса.P is the frequency of the voltage supplied to the linear stator from the three-phase voltage generator 10. When the velocity of the field in the linear stator 1 becomes equal to the speed of motion of the ferromagnet 13, it ceases to be magnetized and the voltage at the output of detector 11 becomes zero. At the same time, the block 'UY ^ AYLOIIIIa switches this device to the mode of control of coercive force 65. It gives a control signal to the code-voltage converter 9, and the frequency of the three-phase voltage generator 10 increases, and by a fixed value of aP, the ferromagnet 13 again magnetizes with the speed = RaP. first shaper 4 will now trigger positive buffs coming from. threshold unit 12, and start the second driver 5, which generates a current pulse in the additional coil 6. Magnetization of the ferromagnet 13 occurs until it is saturated along the ascending branch of the hysteresis loop.

На фиг. 26 пунктиром показано распределение Индукции в ферромагнетике 13 пёслё того, как импульс тока (Прекратит свое действие. Сплошной линией показано распределение индукций до подачи импульса тока в дополнительную катушку 6. Изменение вида распределения индукции в ферромагнетике 13 обусловлено Наличием гистерезиса у ферромагнитного образца. Например, в точке ’’а’’ индукция и напряженность поля равны В¹ и Н соответственно, причем индукция В¹ находится на нисходящей ветвипетли гистерезиса (фиг. 2). При движении ферромагнетика 13 индукция в точке ¹¹ а’’ будет меняться по прямой DD' (Фиг.2а), т.е. будет оставаться постоянной, и положительные импульсы на входе усилителя 3 будут отсутствовать. Распредёлёние индукций, создаваемое правым градиентом, не изменится (фиг. 2б) , и на входе усилителя 3 будут присутствовать только* отрицательные импульсы. Расстояние’, которое пройдет точка ''а¹' до того, как индукция в ней начнет изменяться, определится как (? = 2НС /д$> где Нс - коэрцитивная сила ферромагнетика 13. Время, за которое точка ’’а¹' пройдет расстояние Е, равно T=^f . Как только точка •*а'' пройдет расстояние Е , на входе усилителя 3 появятся положительные импульсы. Работа схемы далее будет происходить так, как было описано. Введение порогового блока 12 позволит повысить помехоустойчивость устройства. Данное устройство позволяет повысить точность контроля коэрцитивной силы движущихся ферромагнитных материалов, так какскорость движения ферромагнетика не влияет на показания устройства. Выбор фиксированной величины 4F позволяет получить оптимальную скорость перемагничивания ферромагнетика RaP так, что динамика перемагничивания не влияет на точность контроля коэрцитивной си746359 лы. Данное устройство позволяет также контролировать протяженные неподвижные ферромагнитные образцы.In FIG. Dashed line 26 shows the Induction distribution in the ferromagnet 13 after the current pulse (stops acting. The solid line shows the distribution of inductions before applying the current pulse to the additional coil 6. The change in the distribution pattern of the induction in the ferromagnet 13 is caused by the presence of hysteresis in the ferromagnetic sample. For example, in point "a", the induction and field strength are equal to B ¹ and H, respectively, and the induction B ¹ is located on the descending hysteresis branch (Fig. 2). When the ferromagnet 13 moves, the induction at point ¹¹ a '' will vary along the direct DD '(Fig. 2a), that is, it will remain constant, and there will be no positive pulses at the input of amplifier 3. The distribution of inductions created by the right gradient will not change (Fig. 2b), and at the input of amplifier 3 only * negative impulses will be present.The distance 'which the point''a ¹ ' passes before the induction in it begins to change is defined as (? = 2НС / д $> where Нс is the coercive force of the ferromagnet 13. The time for which the point '' a ¹ 'will pass the distance E, equal to T = ^ f. As soon as the point • * a '' passes the distance E, positive pulses will appear at the input of amplifier 3. The operation of the circuit will continue to occur as described. The introduction of the threshold block 12 will improve the noise immunity of the device. This device allows to increase the accuracy of control of the coercive force of moving ferromagnetic materials, since the speed of the ferromagnet does not affect the readings of the device. The choice of a fixed value of 4F allows one to obtain the optimal magnetization reversal rate of the RaP ferromagnet so that the magnetization reversal dynamics does not affect the accuracy of coercive control of 746359. This device also allows you to control extended stationary ferromagnetic samples.

Claims

The invention relates to the field of magnetic measurements and can be used in defectoscopy and in-devices for controlling magnetic parameters, for example, coercive force-motions with extended ferromagnetic materials. Devices are known that contain a magnetizing element and a measuring coil connected to an amplifier 1. However, the accuracy of their measurement is insufficient. The closest to the proposed device is a device that contains a magnetizing element that creates a spatial magnetic field gradient, a measuring coil connected to an amplifier, successively connected two formers and an additional coil, the output of the first former is connected to a frequency meter 2. The disadvantage of this device is that the accuracy of the control of the coercive force depends on the stability and speed of movement of the ferromagnetic material. The goal of this is to improve measurement accuracy. This is achieved by the fact that the device according to the invention, comprising a scaling element, a measuring coil connected to an amplifier, connected in series to the two former and an additional coil, the output of the first former being connected to. frequency meter, equipped with serially connected threshold unit, detector, control unit, code-voltage converter and three-phase voltage generator, the outputs of which are connected to the magnetizers: the current element and the second input of the frequency meter, the third and fourth inputs of which are connected to the second and third outputs a control unit, its fourth output connected to the first input of the first driver, the second input of which is connected to the output of the threshold unit, its input connected to the output of the amplifier, and we gnichivayuschy element is in the form of a linear stator. FIG. 1 shows a functional diagram of this device; in fig. This device (Fig. 1) contains a magnetizing element, which uses a linear cfator 1, a measuring coil 2 connected to an amplifier 3 and connected in series with the first driver 4, the second shaper 5, add-on lanyard coil 6, with the input of the first forcing 4 co-frequency 7, the control unit 8, the arcs of which are connected to the nepsoiMjr of the forming 4, the frequency measuring device 7, the transducer 9, code-voltage, output cd6, to the 5th frequency switch, the output of the transducer 9, the output voltage, the output voltage, the output voltage, and the voltage connected to the linear generator -1 and the frequency meter 7, and the inputs of the control unit and 8 are connected to the outputs of the frequency meter 7 and the detector I, whose §ggg ™ is connected to the output of the threshold unit G2, between the amplifier 3 and the first driver 4. The device works as follows. --- -, ..-- .., .....-, .., ...-., ..., .... A common ferromagnet 13, moving in the gradients of the magnetic field, created by the linear statorrm 1, jumps irreversibly along the yyre, the distant branch of the hysteresis loop. at a speed of 4-) where V, the speed of the field in the linear stator 1, and V is the speed of the ferromagnet 13. The EMF pulses are amplified by the amplifier 3 and are fed to the input of the threshold unit 12, which is triggered by positive polarity pulses, exceeding a certain threshold. Consider the modes of operation of the device, set by the control unit. In the mode of measuring the speed of movement of the ferromagnet 13, the control unit 8 outputs control signals to the code-voltage converter 9, the frequency meter 7 and the first driver 4. The frequency meter switches to the measuring voltage and the frequency of the voltage coming from the three-phase voltage generator 10, the first driver 4, and the voltage from the converter 9 of the code-voltage controls the frequency of the generator 10 of the three-phase voltage. The velocity of the field in the linear stator is 1.% V; i / where K is some constant, characterizing design parameters of the linear stator 1; f is the voltage supplied to the linear stator from generator 10,. three phase voltage. When the speed of movement of the field in a linear mode, stator 1 becomes equal to the speed of movement of the ferromagnet 13, it ceases to oscillate and the voltage at the output of the detector 11 becomes zero. In this case, the UNRAY unit turns off this device in the coercive force control mode. It gives a control signal to the converter 9 cdd-voltage, and the frequency of the three-phase voltage generator 10 increases, at the same time by a fixed value-dO, and the ferromagnet 13 will again be re-magnetized at a rate. The frequency meter 7 switches to the time meter and juicer mode, the first driver 4 will now be triggered by positive impulses coming in from. the threshold unit 12, and start the second driver 5, which produces an impedance in the additional coil 6. The ferromagnet 13 is magnetized to saturation along the ascending branch of the hysteresis loop. FIG. 26 Ttuiktir shows the distribution of induction in a ferromagnet 13 as a current pulse. Induction and example, at the point of field, the field is equal to and H, respectively, and induction in is located on the descending branch of the hysteresis loop (FIG. 2). When the ferromagnet 13 is in motion, induction at point a will be changed along the direct DD (Fig. 2a), i.e. will remain constant, and the p. delays of the amplifier 3 will be absent. The distribution of the induction created by the ground will not change (Fig. 2b), and At the input of the amplifier 3, there will be a body of negative impulses. The distance that the point a will pass, as induction in it, will be determined as where H is the coercive force of the ferromagnet 13. The time for which the point a passes the distance is equal to f only point a will pass the distance B, at the input of the amplifier 3 TqYy Tc positive impulses. The operation of the circuit will then proceed as described. The introduction of the threshold unit 12 will improve the noise immunity of the device. This device allows to increase the accuracy of control of the coercive force of moving ferromagnetic materials, t: ak-how the speed of movement of ferro-magnetic 1 does not affect the readings of the device. The choice of a fixed value of the DR allows to obtain the optimal speed of magnetization reversal of the ferromagnet: yy so that the magnitude of the magnetization does not affect the accuracy of the control of the coercive force. This device also makes it possible to control extended stationary ferromagnetic samples. Claim 1. A device for measuring the parameters of ferromagnetic materials containing Condensed Namagna (the first element, the measuring coil connected to the amplifier, two formers connected in series and an additional coil, the output of the first forming device connected that / in order to improve the measurement accuracy, the device is equipped with a series-connected charge unit, a detector, a code-voltage converter control unit and a three-phase generator Voltage, the outputs of which are connected to the main eleventyunt and to the second input part 6, the third and fourth inputs of which are connected to the second and third outputs of the control unit, their fourth output connected to the first input of the first driver a unit with its input connected to the output of an amplifier, 2. A POP.1 device, characterized in that the element is designed as a linear stator. Sources, information taken into account .., with the examination 1. Author's certificate of the USSR 451970, cl. It 01 R 33/12, 1974.

2. Authors certificate of the USSR 573783, cl. 6 01 R 33/12, 1976.

H

Ug

4 "sss