Устройство для измерения характеристик основной кривой намагничивания магнитных материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВНОЙ КРИВОЙ НАМАГНИЧИВАНИЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее усилитель мощности,соединенный через намагничивающую обмотку с эталонным резистором, измерительную обмотку, через измеритель потока и аналого-цифровой преобразователь связанную с регистратором, мультивибратор и блок сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений , оно снабжено триггером, последовательно ,соединенными формирователем цифрового кода уставки,цифроаналоговым преобразователем кода уставки, делителем напряжения, дополнительным блоком сравнения и логическим ключом, -счетчиком циклов перемагничивания , вход ..и выход которого связаны .с двумя выходами логического ключа , последовательно соединенными со счетчиком, циклов перемагничивания, счетчиком-формирователем, кодовым ключом, импульсным цифроаналоговым преобразователем, блоком меиштабирования и фильтром, выход которого соединен с входом усилителя мощности , вторые входы дополнительного и основного блоков сравнения соединены с эталонным резистором, первый вход основного блока сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя кода уставки, а выход соединен с первым входом тригс гера, выход которогосоединен с вто« рыми входами логического ключа и (Л регистратора, а второй вход триггера связан с вторыми входами счетчика ц,иклов перемагничивания,счетчика-формирователя , аналого-цифрового преобразователя и.вторым выходом формирователя цифрового кода уставки , первый выход которого подключен к второму входу блока масштабирования , входы - к выходам регистрато4;; о ра, а выходы мультивибратора подключены к третьему и четвертому входам логического ключа.

ÄÄSUÄÄ 1046723 A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1(50 G 01 R 33/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

М 1 ф ...Ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ",, ::.:.".,1

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3399207/18-21 (.22) 19.02.82 (46) 07.,10.83, Бюл. 9 37 (72) Н.Ф.Русеев, A.Ô.Ëècoâ, Ю.Н.Маслов, В.В.Кузнецов и В,B,Àëåêñàíäðoíñêèé (53) 621,317,44(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 504160, кл ° G 01 R 33/12, 1974.

2, Авторское свидетельство СССР

9 239424, кл, G 01 R 33/12, 1967 ° (54)(57) УСТРОЙСТВО 1(ЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ХАРАКТЕРИСТИК ОСНОВНОЙ КРИВОЙ

НАМАГНИЧИВАНИЯ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ содержащее усилитель мощности,соеди-неныый через намагничивающую обмотку с эталонным резистором, измерительную обмотку, через измеритель потока и аналого-цифровой преобразователь связанную с регистратором, мультивибратор и блок сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено триггером, последовательно соединенными формирователем цифрового кода уставки, цифроаналоговым преобразователем кода уставки, делителем напряжения, дополнительным блоком сравнения и логическим ключом, счетчиком циклов перемагничи вания, вход и выход которого связаны с двумя выходами логического ключа, последовательно соединенными со счетчиком. циклов перемагничивания, счетчиком-формирователем, кодовым ключом, импульсным цифроаналоговым преобразователем, блоком маштабирования и фильтром, выход которого соединен с входом усилителя мощности, вторые входы дополнительного и основного блоков сравнения соединены с эталонным резистором, первый вход основного блока сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя кода уставки, а выход соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с вторыми входами логического ключа и регистратора, а второй вход триггера связан с вторыми входами счетчйка циклов перемагничивания,счетчика-формирователя, аналого-цифрового преобразователя и,вторым выходом формирователя цифрового кода уставки, первый выход которого подключен к второму входу блока масштабирования, входы — к выходам регистратора, а выходы мультивибратора подклю чены к третьему и четвертому входам логического ключа.

1046723

Иэ обретение относит ся к измерениюю электрических и магнитных велиI чин, в частности к устройствам для определения основной кривой намагничивания магнитно-мягких материалов и изделий из них и предназначено для

I автоматизации контроля магнитопроводов при их производстве.

Известно устройство для измерения магнитных свойств образцов из ферромагнитных материалов, содержаt щее последовательно соединенные генератор, усилитель, резистор и намагничивающую обмотку, также содержащее измерительную обмотку, интегра-. тор, стробоскопический смеситель,импульсный цифровой вольтметр, ЦПУ, регулируемый источник напряжения и нуль-орган, входы которого подключены к резистору и регулируемому источнику напряжения, а выход к стробоскопическому смесителю.

Данное устройство за счет введения регулируемого источника напряжения и нуль-органа позволяет измерять индукцию в образце при заданной напряженности магнитного поля(1 ).

Однако устройство не позволяетавтоматиэировать процесс измерения, так как установка тока намагничивания на выходе усилителя производится оператором вручную, кроме того, устройство не определяет основную кривую намагничивания, являющуюся важнейшей технической характеристикой магнитных материалов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения кривой. намагничивания магнитных материалов, -содержащее источник намагничивающего тока, усилитель мощности, соединенный через намагничиващщую обмотку с эталонным резистором, измерител:ь ную обмотку, через измеритель потока и аналого-цифровой преобразователь связанную с регистратором, мультивибратор, блок сравнения, коммутирующее устройство со схемой управления, измеритель намагничивающего тока, блок уставок, выполненный в виде многоотводного делителя, и второй аналогоцифровой преобразователь.

Последовательное включенйе блока уставки и блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом измерителя потока, а выход соединен с источником намагничивающего тока и схемой управления дает воэможность автоматизировать процесс измерения.

Соединение выходов измерителей намагничивающего тока и потока с аналого-цифровыми преобразователями позволяет получить результат измерения в цифровой форме 2 3.

Однако устройство не Обеспечивает достаточной точности установки заданной индукции. так как сравне2 ние заданной блоком уставки величины напряжения, пропорционального индукции, с напряжением измерителя потока производится в неустановившемся режиме, точность установки

5 заданной индукции получается. низкой (особенно при малых величинах индукции) эа счет нелинейности характеристики потенциометра и перерегулировочной характеристики электромаг10 нитной муфты. Как следствие низкой точности установки заданной индукции точность измерения характеристик кривой намагничивания в заданных точках получается невысокой.

Цель изобретения — повышение точ ности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в ус.гройство, содержащее. Усилитель мощности, соединенный через на1магничивающую обмотку с эталонным резистором, измерительную обмотку, через измеритель потока и аналогоцифровой преобразователь связанную с регистратором, мультивибратор: и блок сравнения, введены триггер, последовательно соединенные формирователь .цифрового кода уставки, цифроаналогЬвый преобразователь кода уставки, делитель напряжения, дополнительный бпок сравнения и логический ключ, счетчик циклов перемагничивания, вход и выход которого связаны с двумя выходами логического ключа, последовательно соединенные со счетчиком циклов перемагни35 чивания счетчик-формирователь, кодовый ключ, импульсный цифроаналоговый преобразователь, блок масштабирования и фильтр, выход которого соединен с âõîäîì усилителя мощности, 40 вторые входы дополнительного и основного блоков сравнения соединены с эталонным резистором, первый вход основного блока сравнения соединен с выходом цифроаналогового преобразователя кода уставки, а выход соединен с первым входом триггера, выход которого соединен с вторыми входами логического ключа и регистратора, а второй вход триггера связан с вторыми входами счетчика циклов перемагничивания, счетчика-формирователя, аналого-цифрового преобразователя и вторым выходом формирователя цифрового кода уставки, первый вы55 ход которого подключен к. второму входу блока масштабирования, входы — к выходам регистратора, а выходы мультивибратора подключены к третьему и четвертому входам логического ключа, На чертеже представлена .структур60, ная схема устройства.

Устройство содержит формирова- . тель 1 цифрового кода уставки,цифроаналоговый преобразователь 2 кода уставки, выход которого соединен с входом 3 блока сравнения и входом

1046723 делителя 4, а выход делителя 4 соединен с входом дополнительного блока 5 сравнения, Выход блока 5 срав-. нения соединен с входом логического ключа 6, а именно с входом инвертора 7 и входом элемента И-НЕ 8.

Вторые входы элементов И-НЕ 8 и

9 соединены с выходом мультивибратора 10. Выход элемента И-.НЕ 8 соеди нен с входом счетчика 11 циклов перемагничивания, а выход элемента ИНЕ 9 и счетчика 11 соединены с входом счетчика-формирователя 12,выход которого соединен с входом кодового ключа 13, другой вход которого соединен с выходом мультивибратора 10. Выход кодового ключа 13 через импульсный цифроаналоговый преобразователь 14, блок 15 масштабирования и фильтр 16 соединей с входом усилителя 17 мощности, выход. которого соединен с намагни- чивающей обмоткой 18 образца, в цепь которой включен эталонный резистор 19, соединенный с входами блоков сравнения 3 и 5. Измерительная обмотка 18 образца соединена через измеритель 20 потока с аналогоцифровым преобразователем 21,вход Запуск которого соединен с выходом триггера 22 и третьими входами элементов И-НЕ 8 и 9, а выходы аналого-цифрового преобразователя

21 соединены с регистратором 23 измеряемых величин.

Устройство работает следующим . образом.

Импульс Измерение, поступающий на формирователь 1 цифрового кода уставки, производит установку в нулевое состояние счетчика 11 циклов перемагничивания и счетчикаформирователя 12 и одновременно устанавливает на выходе триггера 22 потенциал логической единицы. С приходом импульса на выходе формирователя 1 устанавливается код первой заданной уставки намагничивающего тока. Код уставки с выхода формирова" теля 1 поступает по шине связи на вход блока 15 масштабирования, на вход регистратора 23 измеряемых величин и на вход цифроаналогового преобразователя 2, который преоб;разует код в эталонное аналоговое напряжение. Эталонное аналоговое напряжение с выхода цифроаналогового преобразователя 2 подается на вход блока 3 сравнения и вход делителя 4. Выходное напряжение делителя 4, равное 0,9-0,95 величины напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя 2, подается на вход дополнительного блока 5 сравнения. На другие входы блоков сравнения 3 и 5 подается напряжение, пропорциональное намагничивающему току, с эталонного резистора 19.

65 деления блока 15 масштабирования выбирается из условия обеспечения требуемой точности установки заданного тока намагничивания.

Если падение напряжения на эталонном резисторе 19, возникающее за счет тока намагничивания первой малой амплитуды, остается меньше выходного напряжения делителя 4, то сигнал на выходе блока 5 сравнения не изменится, а значит на вход счет. чика-формирователя 12 через элемент И-НЕ 9 пройдет следующий импульс мультивибратора 10 и на выходе счетВ начальный момент величина напряжения на эталонном резисторе 19 равна нулю, поэтому на выходах блоков 3 и 5 сравнения будет сигнал с уровнем логического нуля. Сиг5 нал логического нуля с выхода блока

5 сравнения поступает на вход логического ключа 6. Инвертор 7 преобразует уровень логического нуля в уровень логической единицы. На одном входе элемента И-НЕ. 8 будет сигнал логического нуля, поэтому элемент И-HE 8 не пропускает тактовые импульсы мультивибратора 10 на счетчика 11. На двух входах элемента И-НЕ 9 будут сигналы логической единицы, поэтому тактовые импульсы мультивибратора 10, имеющие уровень. логической единицы,будут проходить на вход счетчика-формирователя 12. Первый прошедший через элемент И-HE 9 импульс мультивиб ратора 10 формирует на выходе счетчика-формирователя 12 кодовое число, которое через кодовый ключ 13, работающий в импульсном режиме с частотой мультивибратора 10, подается. на вход цифро-аналогового преобразователя 14 и преобразуется в эта лонное по величине для поданного кода импульсное напряжение, причем

30 частота следования импульсов равна частоте мультивибратора 10, а ве.личина для первого кодового числа равна единице квантования цифроаналогового преобразователя 14.Импульс35 ное аналоговое напряжение с его вывода через блок 15 масштабирования

1 который работает как управляемый цифровым кодом фстрмирователя 1 делитель напряжения, подается на вход

4р полосового фильтра 16, настроенного на частоту мультивибратора 10.

Синусоидальное напряжение с выхода фильтра 16 подается на вход уси.лителя 17 мощности, в результате чего в намагничивающей обмотке 18 образца начинает протекать ток некоторой малой амплитуд, величина которой .определяется как величиной напряжения на выходе цифроаналого вого преобразователя 14, так и коэффициентом деления блока 15 масштабирования, причем коэффициент

1046723 чика-формирователя 12 кодовое число иэмейится, что вызовет увеличение тока намагничивания и падение напряжения на эталонном резисторе 19.

Если падение напряжения на эталонном резисторе 19 вновь останется меньше выходного напряжения делителя 4, то .процесс приращения тока на магничивания будет продолжаться. В момент, когда падение напряжения на эталонном резисторе 19 станет равным выходному напряжению делителя 4,на выходе блока 5 сравнения появится сигнал, соответствующий уровню логической единицы, на выходе инвертора 7 появится сигнал логического 15 нуля, который запрещает прохождение импульсов с мультивибратора 10 на вход счетчика-формирователя 12.

С выхода блока 5 сравнения сигнал логической единицы будет подан на 2О вход элемента И-HE 8 и импульсы мультивибратора 10 будут подаваться на вход счетчика 11 циклов пе-! ремагничивания. Теперь код на выходе счетчика-формирователя 12,а значит и ток намагничивания будут изменяться только после многократного (10-12 раз) перемагничивания образца, т.е. у>- при установившемся режиме перемагничивания, так как на вход счетчика-формирсвателя

12 проходит только один иэ 10-12, приходящих на вход счетчика 11, импульсов. В момент, когда падение напряжения на эталонном резисторе 19 станет равным напряжению на выходе цифроаналогового преобразователя 2. на выходе блока 3 сравнения появится сигнал, соответствующий уровню логической единицы, который из менит состояние триггера 22. При 40 смене состояния триггера на его выходе появится уровень логического нуля, запрещающий прохождение счетных импульсов на счетчик 11 и счетчик-формирователь 12. Изменение уровня на выходе триггера 22 производит запуск аналого-цифрового преобразователя 21, который преобразует напряжение измерителя 20 потока, пропорциональное индукции в точке заданной напряженности, в цифровую форму. По окончании преобразования на выходе Запрос-обслуживание аналого-цифрового преобразователя 21 появится сигнал, разрешающий перезапись кода с выхода аналого-цифрового преобразователя 21 и формирователя 1 в регистратор 23 измеряемых величин.

По окончании перезаписи на выходе Запрос-обслуживание регистратора измеряемых величин появляется импульс, поступающий на формирователь

1 цифрового кода уставки, который производит установку в нулевое состояние счетчика 11 циклов перемагни-. чивания и счетчика-формирователя 12 и одновременно .устанавливающий на выходе триггера 22 уровень логической единицы. Этот же импульс .Устанавливает на выходе формирователя 1 код следующей заданной уставки намагничивающего тока, в результате чего схема вновь начинает процесс измерения. Таким образом, предлагаемое уст-. ройство позволяет в отличие от прототипа повысить точность установки заданной напряженности и точность измерения характеристик основной кривой намагничивания, определяемой как геометрическое место точек вершин установившихся петель гистерезиса, обеспечивает возможность автоматического задания программы от цифровой вычислительной машины верхнего уровня, а при проведении исследовательских работ — от встроенного кодового переключателя.

ВНИИПИ Заказ 7725/46 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4