Измерительный комплекс

 

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для автоматического измерения значений параметров кривой размагничивания постоянных магнитов. Целью изобретения является повышение производительности комплекса за счет автоматической регистрации параметров, соответствующих рабочей магнитной системе. Сначала комплекс настраивают: для эталонного магнита получают характеристику М (Н) в рабочей магнитной системе и координаты ее точек заносят в блоки уставок. В процессе работы комплекс производит автоматическую регистрацию сигналов, соответствующих рабочей магнитной системе, причем коррекция кривой размагничивания производится с использованием средств современной электроники: компараторов, мультиплексоров, блоков выборки-хранения, счетчиков и т.п. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) III) (5f)g G 01 R 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ и напряженности 5, входы которых соединены с выходами соответствующих преобразователей 2 и 3, интегратор 6, вход которого соединен с выходом усилителя 4, нуль-орган 7 индукции, вход которого соединен с выходом интегратора 6, суммирующий усилитель (сумматор) 8, первый вход которого соединен с выходом интегратора 6, а второй — с выходом усилителя 5, нульорган 9 намагниченности, вход которого соединен с выходом усилителя (сумматора) 8, нуль-орган 1О напряженности, вход которого соединен с выходом усилителя 5, перемножитель 1 1, второй вход которого соединен с выходом усилителя 5, а первый — с выходом интегратора 6, экстрематор 12, вход которого соединен с выходом пеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4611099/24-21 (22) 24. 10.88 (46) 30. 07. 90. Бюл. Ф 28 (71) Новочеркасский политехнический институт им. Серго Орджоникидзе (72) Н, И. Горбатенко, М. В. Ланкин, А.Г. Малашенко и А.С, Фрумкина (53) 621.317.44(088.8)

),56) Испытание магнитных материалов н систем./Под ред. Шихина А.Я. — M.

Энергия, 1984, с. 211. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЬ1И КОМПЛЕКС (57) Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано для автоматического измерения значений параметров кривой размагничивания постоянных магнитов.

Изобретение относится к технике магнитных измерений и предназначено для автоматического измерения значений параметров кривой размагничивания постоянных магнитов °

Цель изобретения — повышение производительности комплекса за счет автоматической регистрации параметров, соответствующих рабочей магнитной системе.

На фиг. 1 показана блок-схема измерительного комплекса;на фиг.2 — схема .блока управления и регистрации, на фжг. 3 — схема переключателя.

Измерительный комплекс предназначен для контроля постоянного магнита 1 и включает первичные измерительные преобразователи индукции 2 и напряженности 3, усилители индукции 4

Целью изобретения является повыше-! ние производительности комплекса за счет автоматической регистрации параметров, соответствунщих рабочей магнитной системе. Сначала комплекс настраивают: для эталонного магнита получают характеристику М (Н) в рабочей магнитной системе и координаты ее точек заносят в блоки уставок.

В процессе работы комплекс производит автоматическую регистрацию сигналов, соответствующих рабочей магнитной системе, причем коррекция кривой размагничивания производится с использованием средств современной электроники: кампараторов, мультиплексоров, блоков выборки-хранения, счетчиков и т.п. 3 ил.

1582156 ремножителя 11, блок 13 управления и регистрации, блок 14 намагничивания, переключатель 15, компараторы 16 и 17, блоки 18 и 19 уставок, мультиплексоры 20 и 21,:счетчики 22 и 23 импульсов, блок 24 выборки-хранения, элемент ИЛИ 25, триггеры 26 и 27, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 28, блок 29 памяти, управляемый инвертор-повторитель 30, генератор 3.1 импульсов и элемент 32 задержки.

Блок 13 включает переключатель 33, ,задатчик 34 формы тока, блоки 35-41 выборки-хранения и источник 42 на1 пряжения.

Переключатель 15 содержит два элемента И 43 и 44 и инвертор 45, Работа комплекса начинается с настройки, которая производится в сле" дующей последовательности: 1) для контрольного магнита, имеющего ту же форму, что и постоянные магниты контролируемой партии, расчетным или 25 опытным путем получают характеристику М (Н) в рабочей магнитной системе, 2) значения напряжений, соответствующих координатам точек пересечения прямых, аппроксимирующих ЗО характеристику М (Н) в интервале от +Н до -Н, (Н вЂ” величина максимальной напряженности внешнего ноля), заносят в первый 18 и второй 19 блоки уставок, таким образом, что значению Н . в блоке 18 соответству1. ет значение М; в блоке 19 (i — номер точки; М вЂ” намагниченность); 3) установив в блоке 13 переключатель 33 в положение "Настройка", производят „О один цикл испытаний контрольного магнита.

Комплекс в режиме "Настройка" работает следующим образом, С помощью блока 14 по сигналу с блока 13 постоянный магнит 1 перемагничивается по за данной программе.

При этом напряжения первичных измерительных преобразователей индукции

2 и напряженности 3 усиливаются ycuS0 лителями 4 и 5. Напряжение с выхода усилителя 4 интегрируется интегратором 6. Напряжения с выходов интегратора 6 и усилителя 5 подаются на первый и второй входы суммирующего усилителя 8, Выходное напряжение последнего соответствует изменению намагниченности постоянного магнита 1.

Выходное напряжение усилителя 5, пропорциональное напряженности магнитного поля в магнитной системе комплекса, подается на вход нуль-органа 10, который определяет момент равенства нулю напряженности магнитного поля, Нуль-орган 9, на вход которого подается сигнал с выхода суммирующего усилителя 8, определяет момент равенства нулю намагниченности постоянного магнита 1, а нульорган 7 — индукции в постоянном магните 1. Напряжения с выходов усилителя 5 (пропорциональное напряжен ности магнитного поля) и интегратора 6 (пропорциональное индукции в магните 1) поступают н.i. первый и второй входы перемножите я 11, выходное напряжение которого, пропорциональное энергии магнитного поля, поступает на вход экстрематора 12, который определяет момент достижения максимума магнитного поля. На входы блока 13 поступают сигналы с нуль-органов 10 напряженности, намагниченности

9, индукции 7 и сигналы с выходов суммирующего усилителя 8, перемножителя

11, экстрематора 12, усилителя 5 напряженности, интегратора 6. На второй вход блока 14 подается напряжение с выхода усилителя индукции 4, dB пропорциональное — что необходимо

dt для формирования закона изменения перемагничивающего поля, обеспечиваdH ющего — = const. Цифровой код с выdt хода счетчика 22 задает номер точки, координаты которой считываются через первый 20 и второй 21 мультиплексоры из первого 18 и второго 19 блоков уставок на первый 16 и второй 17 компараторы, а также адрес ячейки блока 29. В исходном состоянии этот код соответствует первой точке в блоках 18 и 19 и первой ячейке блока 29. Уровень выходного напряжения триггера 26, являющегося управляющим для инвертора-повторителя 30, соответствует его работе в режиме повторителя. Напряжение на втором выходе блока 13, воздействуя на переключатель 15, подключает выход компаратора 16 к входу триггера 27, отключая этот выход от первого входа элемента 25, а также разрешает работу компаратора 17. Выходное напряжение триггера 27 имеет уровень, запрещающий работу генератору 31 и удерживающий

5 15 блок 24 в режиме "Слежение". В процессе перемагничивания постоянного магнита 1 по предельной петле гистерезиса напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля, через инвертор-повторитель 30 поступает на первый вход компаратора 16. Как только это напряжение сравняется с первой уставкой первого блока 18, на выходе компаратора 16 появляется перепад напряжения, приводящий к изменению состояния триггера 27, в результате чего блок 24 переходит в режим "Хранение". Одновременно разрешается работа генератора 31. На первом входе ЦАП 28 устанавливается напряжение, пропорциональное значению намагниченности постоянного магнита 1, соответствующее напряженности на характеристике M (Н) в магнитной системе измерительного комплекса, пропорциональной напряжению первой уставки из первого блока 18.

В результате работы генератора 31 импульсов выходной код счетчика 23 непрерывно нарастает. Этот код, поступая в первую ячейку блока 29, присутствует и на выходе этого блока. Выходное напряжение преобразователя 28 равно произведению напряжения на первом входе преобразователя

28 на величину, обратно пропорциональную 2" (N — разрядность ЦАП)и прямо пропорциональную входному коду, поступающему на второй вход преобразователя 28. В момент равенства напряжений на первом и втором входах компаратора 17 на его выходе возникает перепад напряжения, который дает команду на запись в первую ячейку блока 29 выходного кода счетчика 23; с задержкой, обеспечиваемой элементом 32 и необходимой для перезаписи вьгходного кода счетчика 23 в блок 29, обнуляет счетчик 23; переводит триггер 27 в исходное состояние, а блок 24 — в режим "Слежение", увеличивает на единицу выходной код счетчика 22.

В первой ячейке блока 29 записывается цифровой код значения функции связи для первого значения напряженности. Работа комплекса с другими значениями напряженности магнитного поля происходит аналогично. В момент достижения напряженности внешнего по.ля величины — Н цикл "Настройка"

Ь) завершается, комплекс готов к работе.

82156 6

После завершения настройки из магнитной системы комплекса извлекают контрольный магнит и поочередно вставляют магниты контролируемой партии, испытывая их. Дпя проведения испытаний измерительный комплекс переводят в режим "Работа". В режиме "Работа" напряжение на втором выходе блока 13

10 !

55 подключает выход компаратора 16 к первому входу элемента, отключая этот выход от первого входа триггера 27 (при помощи переключателя 15), а также запрещает работу компаратору 17 ° Исходное состояние остальных элементов комплекса то же, что и в режиме "Настройка".

В процессе перемагничивания постоянного магнита 1 по предельной петле гистерезиса напряжение, пропорциональное напряженности магнитного поля, через инвертор-повторитель 30 поступает на первый вход компаратора 16, а напряжение, пропорциональное намагниченности постоянного магнита 1, с выхода суммирующего усилителя 8 через блок 24 на первый вход преобразователя 28, где оно умножается на величину, обратно пропорциональную 2 и прямо пропорциональную коду, записанному в первой ячейке блока 24. В результате имитируется нахождение постоянного магнита 1 в рабочей магнитной системе в интервале внешних полей от

+Н до Н,, Как только напряжение на первом входе компаратора 16 сравняется с первой уставкой из блока 18, на выходе компаратора 16 появляется перепад напряжения, приводящий к изменению кода на выходе счетчика 22 на единицу и подключению (при по .ощи первого мультиплексора 20) второй уставки из блока 18.

Одновременно на втором входе преобразователя 28 происходит смена кода, записанного в первой ячейке блока 29, на код, записанный во вторую ячейку. Таким образом осуществляется имитация нахождения постоянного магнита 1 в заданной рабочей магнитной системе в интервале внешних полей напряженностью от Н, до Н . Аналогичным образом комплекс работает до величины внешнего поля с напряженностью,равной -Н . В этой точке при появлении на выходе компаратора !

6 перепада напряжения счетчик 22 возвращается в исходное положение и

1582156 одновременно выдается по второмч выходу сигнал "Переполнение" на вход триггера 26, который, изменив свой выходной уровень, переводит инвертор-повторитель 30 в режим

"Инвертор". Так как перемагничивание постоянного магнита 1 происходит между равными по абсолютному значению положительной и отрицатель ной напряженностями +Н и -Н, полу чается симметричная петля магнитного истерезиса. Поэтому инвертируя один з входных сигналов компаратора 16 осуществляя работу комплекса в прежйей последовательности, можно обеспечить имитацию нахождения постоянного магнита 1 в заданной магнитной систе ме в интервале внешних магнитных полей напряженностью от -Н до +К, .

Выходное напряжение 11АП 28, пропорциональное намагниченности постоянного магнита 1 в заданной рабочей магнитной системе, поступает на вход блока 13, с выходов которого на внешние регистрирующие приборы подаются сигналы, пропорциональные параметрам кривой размагничивания контролируемого магнита.

Использование данного измерительного комплекса позволяет производить одновременное определение характеристик и .параметров магнита в магнитной системе комплекса и заданной магнитной системе, что существенно сокращает время исследования, позволяет легко производить переналадку устройства при изменении проводимости рабочей системы, в которой предполагается использовать постоянный магнит,и автоматизировать испытания магнитов по наиболее информативным параметрам, определяющим пригодность магнита к работе в данной рабочей магнитной системе.

Формула изобретения

Измерительный комплекс, содержащий первичные преобразователи индукции и напряженности, выходы которых соединены с входами соответствующих усилителей индукции и напряженности, интегратор, вход которого соединен с выходом усилителя индукции и входом обратной связи блока намагничивания, нуль-орган индукции, вход которого соединен с выходом интегратора и первыми .входами перемножителя и сумматора, нуль-орган напряженности, вход которого соединен с выходом усилителя напряженности, вторыми вхо5 дами перемножителя и сумматора и первым входом блока управления и регистрации, первый выход которого соединен с управляющим входом блока намагничивания, экстрематор, вход которого соединен с выходом перемножителя и вторым входом блока управления и регистрации, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы которого соединены соответственно с выхоf5 дом нуль-органа индукции, выходом экстрематора, выходом нуль-органа напряженности, выходом нуль-органа намагниченности и выходом сумматора, который соединен также с входом нуль10

50 в

55 органа намагниченности, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения производительности, он снабжен двумя компараторами, двумя блоками уставок, двумя мультиплексорами, двумя счетчиками импульсов, переключателем, блоком выборки-хранения, элементом ИЛИ, двумя триггерами, цифроаналоговым преобразователем, блоком памяти, управляемым инвертором-повторителем, генератором импульсов и элементом задержки, при этом выход усилителя напряженности соединен с входом управляемого инвертора-повторителя, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, выход которого соединен с первым входом переключателя, первый выход которого соединен с первым входом элемента

ИЛИ, выход которого соединен с входом первого счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен с входом первого триггера, выход которого соединен с управляющим входом управляемого инвертора-повторителя, второй выход блока управления и регистрации соединен с управляющим входом второго компаратора и вторым входом переключателя, второй выход которого соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с управляющими входами генератора и блока выборки-хранения, вход которого соединен с выходом сумматора, выходы первого и второго блоков уставок соединены с входами мультиплексоров, выходы которых соединены с вторым входом первого и первым входом второго KoMIIGpBTOpoB соответственно, причем выход второ1582156

Нсд 8(t) Ю(8) Hd Маис ра а:д . 1(Г) Ъш/ cruv ,,Одйл Ф

КВЬИ.7КбахбК6ИХ.11 МЬьГ.12 КдЫ.У К6ЫХ.ВК6Ых5КВЬи.10НСьц28КЦДОЯХ

a(tJ М) иоки Р а иЯ г() н.о

eLla.2 го компаратора соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и второго триггера, входом элемента задержки и управляющим входом блока памяти,выход которого соединен с входом циф.роаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом второго компаратора и восьмым входом блока управления и регистрации, девятый вход которого соединен с выходом интегратора, выход генератора импульсов соединен с входом второго счетчика импульсов, установочный вход которого соединен с выходом элемента задержки, выход второго счетчика импульсов соединен с первым информационным входом блока памяти, а выход первого счетчика импульсов соединен с вторым информационным входом блока памяти и управляющими входами обоих мультиплексоров, а выход блока выборки-хранения соединен с входом цифроаналогового преобразоватсля.

1582156

Редактор Л. Пчолинская

Подписное

Тираж 572

Заказ 2087

13ЯщПЯ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

88b

Составитель С. Шумилишская Kexpep, Л.Сердюкова Корректор О. Ципле