Устройство для определения энергетических диаграмм ферромагнитных материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ДИАГРАММ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, блок управления, последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, отлич ающий с я тем,что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено соединенными последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей « системой, расположенной перпендикулярно первой, двумя аттенюаторами, включенными между выходом генератора линейнр изменяющегося напряжения и входами соответствующих усилителей мощности,компаратором,включенным меж-. .ду выходом широкополосного усилителя и входом коммутатора, детектором, включенным между выходом широкополосного усилителя и входом управления коммутатора, соединенными посг ледовательно реверсивным счетчиком, подключенным к выходу коммутатора, вторым коммутатором и R-S-триггером , а блок управления выполнен в виде микропроцессора и блока опе ративной памяти, блока постоянной памяти, таймера и интерфейса,под (Л ключенных к микропроцессору, и дисплея , подключенного к интерфейсу,причем входы управления генератора, линейно изменяющегося напряжения, аттенюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчика и R-S-триггера и выходы реверсивнсго счетчика и R-S-, триггера подключены к интерфейсу. 4: ;о сх 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(51) 6 01 N 27/90

ГОСУДА СТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВ У (21) 3650957/25-28 (22) 22.08.83 (46) 30 ° 03.85. Бюл.Р 12 (72) С.А.Филист (71) Курский политехнический институт (53) 620.179.14(088.8) (56) 1,Авторское свидетельство СССР

М 603890, кл. G 01 Б 27/72, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

М 842555, кл, G 01 N 27/83, 1981 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ДИАГРАММ ФЕРРОМАГНИТHblX NATEPHAJI0B, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, блок управления, последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую Систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, отличающийся тем,что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено соединенными

1 последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей системой, расположенной перпендику» лярно первой, двумя аттенюаторами, включенными между выходом генератора линейно изменяющегося напряжения и входами соответствующих усилителей мощности,компаратором,включенным между выходом широкополосного усилителя и входом коммутатора, детектором, включенным между выходом широкополосного усилителя и входом управления коммутатора, соединенными пос-.". ледовательно реверсивным счетчиком, подключенным к выходу коммутатора, вторым коммутатором и R — S-триггером, а блок управления выполнен в .виде микропроцессора и блока оперативной памяти, блока постоянной памяти, таймера и интерфейса,подключенных к микропроцессору, и дисплея, подключенного к интерфейсу,причем входы управления генератора; линейно изменяющегося напряжения, аттенюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчика и R-S-триггера и выходы реверсивного счетчика и ВтЯ-. триггера подключены к интерфейсу.

1147968

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля ферромагнитных материалов и изделий и может быть использовано для измерения магнитных параметров изделий в машиностроении.

Известно устройство для контроля магнитных параметров изделий, содержащее соединенные последовательно генератор, электромагнитный преобразовательг состгоящий из четырех

П-образных магнитопроводов с общим центральным стержнем, блок преобразования сигналов, детектор и индикатор flj .

Недостатком известного устройства является то, что величину акизотропии определяют по магнитному сопротивлению материала, который является лишь частью магнитопровода, и, следовательно, величина ЭДС в индикаторных обмотках не отражает количественно величину энергии на- магничивания, а следовательно, и анизотропию.. Кроме того, при определении энергетической диаграммы ферромагнетика возникает необходимость в повороте намагничивающей системы, что приводит к изменению условий намагничивания, так как меняется зазор между магнитопроводом и материалом, а следовательно, и магнитное сопротивление.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения энер гетических диаграмм ферромагнитных материалов, содержащее генератор линейно-изменяющегося напряжения, блок управления, пОаледовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный, усилитель j2) .

Недостатками этого устройства являются невозможность изменения направления перемагкичивания без изменения условий перемагничивания, экранировакие скачков намагниченности,возникающих в глубине ферро- . магнитного материала, поверхностными слоями вследствие вихретокового взаимодействия, а также то, что анизотропию определяют в относительных единицах. . Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается темг что устроиство для определе ния экергетических диаграмм ферромагнитных материалов, содержащее генератор линейно изменяющегося напряження, блок управления; последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и послецователько сое35

65 диненные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, снабжено соединенными последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей системой, расположенной перпендикулярно первой, двумя аттенюаторами, включенными между выходом генератора линейно изменяющегося напряжения и входами соответствующих усилителей мощности, компаратором, включенным между выходом широкополосного усилителя и входом коммутатора, детектором, включенным между выходом широкополосного усилителя и входом управления коммутатора, соединенными последовательно реверсивным счетчиком, подключенным к выходу коммутатора, вторым коммутатором и Й -5-триггером, а блок управления выполнен в виде микропроцессора и блока оперативной памяти, блока постоянной памяти, таймера и интерфейса, подключенных к микропроцессору, и дисплея, подключенного к интерфейсу, причем входы управления генератора линейно изменяющегося напряжения, аттекюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчика и R-S — триггера и выходы реверсивного счетчика и R-S-триггера подключены к интерфейсу.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; ка фиг.2 — эпюры в контрольных точках устройства. устройство для определения энергетических,циаграмм ферромагнитных материалов содержит блок 1 управления, состоящий из микропроцессора 2, блока 8 оперативкой памяти, блока

4 постоянной памяти„ таймера 5 и интерфейса 6, подключенных к микропроцессору 2, и дисплея 7, подключенного к интерфеису 6.устройство> содержит также генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, два аттенюатора 9 и 10, подключенные к ге- нератору 8 линейно изменяющегося напряжения, и интерфейсу 6, два усилителя 11 и 12 мощностиг подключенные к соответствующим аттенюаторам 9 г. 10„ и две намагничивающие системы 13 и 14, подключенные к Усилителям 11 и 12 мощности.

Устройство содержит также соеди.— ненные последовательно измерительную обмотку 15, широкополосный усилитель 16, «омпаратор 17, коммутатор 18, реверсивный счетчик 19, второй коммутатор 20 и B.-S-rpzrrep 21, Входы управления коммутаторов 18 и 20„ реверсивного счетчика

19 R-S-триггера 21 подключены и выходам иктерфейса 6, выходы реверсивного счетчика 19 и -5-триггера 21 подключены к соответствующим входам интерфейса 6. Устройство содержит также детектср 22, включенный между, 1147968 выходом широкополосного усилителя

16 и входом управления компаратора

17.

На фиг.2 показаны эпюры напряжений на выходах блоков устройств: а) выход усилителя 12 мощности; б)выход широкополосного усилителя

16; в) выход детектора 22,. г}выход компаратора 17; д)импульсы ут1равления R-Я-триггера 2l с микропроцессора 2; е)переходы ВЯ-триггера 21. 10

Устройство работает следующим образом.

При запуске микропроцессор 2 выходит на управляющую программу, хранящуюся в блоке 4 постоянной памяти, 35 в соответствии с которой микропроцессор 2 через интерфейс 6 запускает генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, устанавливает R S òðèãгер 21 в единицу . 20

С выхода генератора 8 линейно.. изменяющегося напряжения сигнал поступает на аттенюаторы 9 и 10,коэффициент ослабления котарЫХ УСтаНавливается программой. 25

Причем, если коэффициент ослабления одног- аттенюатора равен <<< то коэффициент ослабления другого аттенюатора ранен dI — 3 7:Й

< (это соотношение достигается подбором соответствующих делителеи в аттенюаторах). С выходов аттенюаторов 10 и 9 напряжение по<стуг<ает на входы усилителей 12 и 11 мощности, к выходам которых подключены намагничивающие системы 13 и 14. Так как они

0 расположены под углом 90 друг к другу, то направление напряженности намагничивающего поля в их геометрическом центре, в котором расположена измерительная обмотка 15, апре- 40 деляется соответствующими коэффициентами 4< и dg аттенюаторов 10 и 9.

При перемагничивании ферромагнитного материала возникают скачки ььаркгаузена, которые наводят напряжение в -об- 4 мотке 15. Это напряжение усиливается широкополосным усилителем 16 и поступает на вход детектора 22 и компаратора 17. порог срабатывания компаратора 17 устанавливается прямо пропорциональным амплитуде скачков, что достигается подклю=<ением выхода детектора 22 к задающему входу комг аратора 17. Калиброванные по амплитуде импульсы с выхода компаратора 17 поступают на коммутатор 18,который по команде от микропроцессора 2 подключает их либо на вход прямого счета (в первом цикле), либо на вход обратного счета (ва втором цикле) счетчика 19, 60.

Процесс измерения протекает в два цикла, В первом цикле коммутатор 18 подключает выход компаратора

17 к входу прямого счета счетчика

19, триггер 21 установлен 1 единицу, на егО 13хОд установка нул<3 коммутатор 20 под<<лючает выход младшего разряда счетчика 19. Та«1<м образом, TpiiE E åp 21 ус Tàíà Hçï-:.Eiàåòcÿ

Е3 нуль первым импульсам напряжения скачков Баркгаузена, а таймер 5 и микропроцессор 2 измеряют длительность импульса,г.оступившего на интерфейс 6 с выхода k --,3-триггера 21 (фиг.2в). Так как перемагничивание осуществляется линейно изменявшимся полем, то по длительности импульса, поступившего на интерфейс 6 в первом цикле ОпределЯется пОле старта Н(В этом же цикле с выходов счетчика

l9 счить<ваетсЯ кОд числа скачков

Баркгаузена. Во втором цикле 13 счетчик .L9 заг<исываетсЯ кОД числа скачков ьаркгауз ена < пал <ченны<1 в первом цикле, коммутатор 18 подключает выход компаратора 17 к входу обратного счета счет<яка 19, а коммутатор

20 подк<««ча<-.т выход Перепол<<е<<и< счетчика 19 к входу <Установка нуля триггера 2) . Длительность импульса, поступившего на интерфейс

6 с выхода триггера 21 и измеренного таймерам 5,. определяют длительность необратимых процессов в феррамдгнитнОIл маTPpHBJI< 1ак как нап" ряженнасть поля изменяется Iio линей наму закону,. то зная длительность этбго импульса определяется напряженность поля Н, при которой заl канчиваются необратимые процессы ь ферромаг<п<тике. Перемагничивая материал в области малых полей для неО братимых потерь на перем<1гнич1п3а ние, можно записать

A } (

< „< «) -Н, 1 < гд < — числа скачков Гаркгаузена

=.:à период пере< <агничивания; коэффициент пропорцисналь а г 1

В<<ч<ислив энерг11:,о г<отер на гистерезис для заданнога числа направлений перемагничивания, микропроцессор 2 ннтерполирует значения энергии .потерь на =åñü д11апазаг . После этогo энергетическая диаграмма выводится на дисплей 7.

Таким образом, устройство при высокой производительности позволяет определить энергетическую диаграмму детали произвольной фор<;<ы при произвольном положении датчика на ее плоскости и исключить влияние размагничивающего фактора и влияние зазора, а также исключить необходимость менять положение ориентации датчика на плоскости детали.

1147968

Составитель Ю.Глазков

Редактор Е.Копча Техред C.Ëåãåýà Корректор М.Пожо

Заказ 1568/36 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ 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