Устройство для определения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ . СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее управляемый источник тока и соединенную с ним намагничивающую обмотку, измерительную обмотку подключенные к ней интегратор и нуль-орган, а также регистратор, первый вход которого подключен-к второму выходу управляемого источника тока, о-т-л иЧ:ающе е ся тем, что, с целью К 3 - п (2 %9:. --С . / повышения точности измерений, в i него дополнительно.введены запомин - ющий усилитель, ключ, аналого-цнф- : ровой преобразователь, накопительный сумматор, формирователь управляющих : импульсов, при этом выход интегратора через аналого-цифровой йреобразователь и накопительньй сумматор подключен к второму входу 1)егистратора , вход ключа.соединен с выходом интегратора, а выход ключа - с входом запоминающего усилителя, выход которого подключен к второму входу интегратора , выход нуль-органа соединен с входом формирователя управляющих i импульсов,-первый, второй, третий И: четвертый выходы которого подключень. (П соответственно к входу управляемого .источника тока, к разрешающему входу накопительного сумматора, к .6 управляющему входу ключа и -к входу с сброса интегратора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) .

g@g G 01 Й 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3565211/24-2 1. (22) 21.03.83 (46). 07.12;84. Бюл. Р 45 (72) В.Г.Антонов, В.И.Гордон и Р.Э.Пашкевич (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .

У 864211, кл. g 01 R 33/14, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 920598, кл„ 01 R 33/12, 1980, (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТАТИЧЕСКИХ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее управляемый источник тока и соединенную с ним намагничивающую обмотку, измерительную обмотку, подключенные к ней интегратор и нуль-орган, а также регистратор, первый вход которого подключен к второму выходу управляемого источника тока, о т .л ич а ю щ е е с я тем, что, .с целью повышения точности измерений, в ! него дополнительно. введены запомина ющий усилитель, ключ, аналого-цифровой преобразователь накопительный сумматор, формирователь управляющих импульсов,. при этом выход интегратора через аналого-цифровой преобразователь и накопительный сумматор подключен к второму входу регистратора, вход .ключа, соединен с выходом . интегратора, а выход ключа †. с входом запоминающего усилителя, выход кото". рого подключен к второму входу интегратора, выход нуль-органа соединен с входом формирователя управляющих : © импульсов,.первый, второй, третий и, :В четвертый выходы которого подключенй ру соответственно к входу управляемого . МФ источника тока,. к разрешающему С входу накопительного сумматора к управляющему входу ключа и к входу Я сброса интегратора.

1il28208 2

Таким образом,. недостатком известного устройства. является.низкая точность определения статических маги- нитных характеристик, материалов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для определения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов, которое содержит

10 управляемый источник тока и соединенную с ннм намагничивающую обмотку, измерительную обмотку исцытуемого образца,.подключенные к ней интегра;тор и нуль-орган, а также регистратор, е- 15 первый вход которого соединен с вторым выходом управляемого источника тока (2), Магнитные характеристики в известном устройстве также, определяются

2б путем намагничивания образца ступенчато изменяющимся магнитным полем и измерения приращений.магнитного потока образца, соответствующих. каждой ., ступени. Данамическая погрешность здесь уменьшена за счет того, что каждое следующее изменение напряженности намагничивающего поля происие

dtt ходит после перехода образца в новое, ся сто ическое магнитное состояние. Этим устанавливается оптимальная длительность регистрации. кривых намагничивания для различных образцов материалов. Измерение приращений магнитного потока образца в известном устройстве ся

35 производится с помощью интегратора, который используется и для суммирования измеренных значений:приращений магнитного потока, чтобы получить требуемую зависимость потока от напых ряженности намагничивающего поля. от4О

Основное влияние. на погрешность измерения потока.при этом оказывает дрейф напряжения смещения нуля.ин-тегратора. Поскольку в известном о "5 устройстве интегрирование произво-. дится в течение всего времени. регистрации характеристики, которое может. быть большим, порядка нескольких ри1 :минут, эта погрешность может быть весьма значительной.

Изобретение относится .к области

-магнитных измерений и может быть использовано для .метрологической, аттестации образцов магнитных матер алов s-поверочной практике и- для контроля качества магнитных материалов при их.производстве.

Статические характерчстики ферро магнитных материалов являются основ ными при исследовании и расчетах ди намических режимов, при создании но вых видов материалов. . Определение статических магнитных характеристик сводится к получению кривых намагничивания и петель гист реэиса, каждая точка которых имеет установившееся. магнитное состояние.

Известно устройство для .рвгистра ции статических характеристик ферро магнитных материалов, содержащее управляемый источник тока, соединен иые с ним генератор ступенчатого напряжения и намагничивающую обмотку, измерительную обмотку испы туемого образца, интегратор, ключ и регистратор (1) .

В известном устройстве статическ магнитные характеристики определяют путем намагничивания испытуемого образца. ступенчато изменяющимся маг нитным полем и измерения приращений магнитного потока образца, соответствующих каждой ступени. При этом длительность. ступеней устанавливает достаточно большой, чтобы регистрируемые характеристики были статичес кими, Эта длительность определяется временем полного промагничивания образца, которое зависит от магнитн и электрических свойств материала, геометрических размеров образца, и различно. для разных участков кривых намагничивания, При выборе недостат но большой длительности ступеней в известном устройстве будет иметь мест динамическая погрешность измеренйя магнитного потока, обусловленная неполным промагничиванием образца и каждом изменении напряженности нама

Иичивающего поля. Если эта длительность50 выбрана по наибольшему возможному. времени промагничивания, то необосновано увеличивается. время интегрирования при регистрации. полной кривой намагничивания и, следовательно, 55 возрастает погрешность, обусловленная, дрейфом. напряжения. смещения нуля интегратора..

Таким образом„ недостатком известного устройства является также низкая точность определения статических магнитных характеристик. ферромагнитных материалов.

Цель изобретения - повышение .точности измерений.

Устройство содержит управляемый 45 источник 1 тока, соединенную с ним намагничивающую обмотку .2 испытуемого образца 3, измерительную обмотку 4, подключенные к пей интегратор 5 и нуль-орган 6, регистратор 7, зало- 50 минающий усилитель 8, выход которого подключен к второму входу интегратора

5, ключ 9, выводы которого соединены ! с выходом интегратора 5 и входом запоминающего усилителя 8, аналого- 55 цифровой преобразователь 10, накопительный сумматор 11 и формирователь

12 управляющих импульсов. Выход ин3 1128

Цель достигается тем, что в усп -, ройство. для определения статических магнитных характеристик ферромагнит" ных материалов, содержащее управляемый источник тока и соединенную 5 с"ним намагничивающую обмотку, измерительную обмотку, подключенные к ней .интегратор и нуль-орган; а также регистратор, первый вход которого подключен к.второму выходу управля- 10 емого источника тока, дополнительно введены запоминающий усилитель, ключ, аналого-цифровой преобразователь, накопительный сумматор, формирователь управляющих импульсов, при 15 этом выход интегратора через аналого. цифровой преобразователь и накопительный сумматор подключен к второму входу регистратора, вход ключа соединен с выходом интегратора,, а вы- 2О

2 ход ключа — с входом запоминающего усилителя, выход которого подключен к второму входу интегратора, вь|ход нуль-органа соединен с входом формирователя управляющих импульсов, 25 первый, второй, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно к входу управляемого источника тока, к разрешающему входу накопительного.сумматора, к управляю- ЗО щему входу ключа и к входу сброса

1интегратора.

Это позволяет уменьшить влияние дрейфа напряжения смещения нуля интегратора на результатьь измерения

35 магнитного потока при определении статических магнитчых характеристик материалов. Это также позволяет

, исключить ручное регулирование для компенсации напряжения смещения нуля 4

40 интегратора и его дрейфа перед про.ведением измерений..

На чертеже представлена блок-схема устройства.

208 4 тегратора 5 через аналого-цифровой преобразователь 10 и накопительный сумматор 11 подключен к второму входу регистратора .7, первый вход которого соединен с вторым выходом управляемого источника 1 тока. Выход нуль-органа 6 подключен к входу формирователя 12 управляющих импульсов, первый, второй, третий и четвертый выходы которого подкзпочены соответственно к входу управляемого источника тока 1 к. разрешающему .. входу накопительного сумматора 11, Ic управляющему входу ключа 9 и-к-входу сброса интегратора 5.

Устройство работает следующим образом.

При пропускании тока от управляемого источника тока 1-.по намагничивающей обмотке" 2 в ней создается . магнитное поле которое намагничивает испытуемый образец 3> Напряженность этого поля однозначно определяется значением тока в намагничивающей обмотке 2. В момейт поступле-, ния импульса с формирователя 12 управляющих импульсов на вход, управляемого источника 1. тока в нем происходит ступенчатое изменение тока и соответствующее ему изменение напряженности намагничивающего поля в намагничивающей обмотке 2. При этом испытуемый образец 3 перемагни" чивается,. его магнитный поток.Ф изме- няется (и в измерительной обмотке 4 индуктйруется.импульс ЭДС e =-àäô/Jt., (1) где щ — число витков измерительной обмотки 4. л Длительность с этого импульса равна. времени изменения магнитного потока, образца 3, а вольт=секундная площадь пропорциональна приращению, потока ,Р, соответствующему. данному изменению напряженности.намагничивающего поля лС

at=®®f „g< е

Импульс ЭДС с измерительной . обмотки 4. поступает. иа интегратор 5, в котором происходит измерение его вольт-.секундной площади и на нуль орган 6. На выходе нуль-органа 6. формируется сигнал в момент, .когда

ЭДС достигает нулевого уровня, т.е. когда заканчивается-переходной процесс перемагничивания- образца 3. и в

1128204

Составитель В. Шульгин

Редактор С. Патрушева Техред С.Легеза Корректор В. Синицкая

Подписное

Заказ 9024/34

Тираж 710

BHHPJIN Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

S нем устанавливается -новое статическое магнитное состояние, при котором его магнитный поток не изменяется. Этот сигнал поступает на вход формирователя 12 управляющих импульсов, в котором формируются управляющие импульсы. в следующем порядке. Непосредственно по сигналу с нуль-органа 6 формируется импульс, пОступающий на разрешающий вход накопительного сумматора 11, где происходит суммирование измеренного в интеграторе 5 и преобразованного с помощью аналого-цифрового преобразователя 10 в цифровой код значения приращения потока gÔ с результатом суммирования при предыдущем разрешающем импульсе. По окончании этого . импульса формируется импульс сброса, поступающий на вход сброса интегратора 5, который при этом устанавливается в исходное (нулевое) состояние.

По окончании импульса сброса формируется импульс, поступающий на управляющий вход ключа 9. При этом ключ 9 срабатывает и вход запоминающего усилителя 8 соединяется с выходом интегратора 5, образуя по отношению к нему замкнутую петлю отрицательной обратной связи. В таком режиме работы. напряжение на выходе запоминающего усилителя 8 равно по величине и противоположно по знаку напряжению смещения нуля интегратора S. По окончании этого импульса формируется импульс, поступающий на вход управляемого источника 1 тока, где происходит следующее ступенчатое ,изменение тока. При этом ключ 9 размыкается и на выходе запоминающего усилителя 8 сохраняется напряжение, соответствующее предшествующему моменту времени. Описанный процесс повторяется -при новом значении иапря. женности,намагничивающего образец 3 поля, причем напряжение на выходе интегратора 5 равно и.

"ч "ufo Исм""1 U,„)dt=a„ f(eaag)dd (g) б о где кц — постоянная интегратора 5;

Uzz - напряжение смещения нуля интегратора 5;

d0 — изменение напряжения смещен ния за время .

Следовательно, на измерение приращения магнитного потока оказывает влияние лишь дрейф напряжения смещения нуля интегратора 5 sà очень малый промежуток времени с, равный длитель-, ности импульса ЭДС в измерительной обмотке 4. Поскольку напряжение смещения нуля изменяется сравнительно медленно, то значение 60 за короткий

20 промежуток времени будет незначительным и им молно пренебречь.

На регистратор 7 с измерительного выхода управляемого источника 1 тока

25 поступает сигнал, пропорциональный напряженности намагничивающего образец 3 поля, и с выхода накопительного су матора 11 — сигнал в виде цифрового кода, пропорциональный магнитному

ЗО потоку образца 3, соответствующему этой напряженности. Таким образом, s регистраторе 7 зафиксируется зависимость магнитного потока испытуемого образца 3 от напряженности намагничивающего поля; т.е. его статическая магнитная характеристика.. Использование устройства для определения статических магнитных харакgp теристик ферромагнитных материалов обеспечивает по сравнению с существующими устройствами повьппение точности измерения за счет. уменьшения влияния дрейфа напряжения смещения нуля интег ратора за время регистрации характеристики на результаты измерения магнитного потока испытуемого образца.