Патент ссср 410343
с,"о "о- - -"—
1 биб3
СПИ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
Союз Советеки1е
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
М. Кл. G Olr 33/12
Заявлено 10.1.1972 (№ 1736530/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Государственный комитет
Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий
УДК 550.838(088.8) Опубликовано 05.1.1974. Бюллетень № 1
Дата опубликования описания 6Л .1974
Авторы изобретения
В. Ф. Булушев и А. Ф. Булушев
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК
ВЫСОКОКОЭРЦИТИВНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1
Изобретение относится к устройствам для магнитных измерений и предназначено для исследования магнитных свойств высокоэрцитивных материалов, в частности процентного содержания фазы, перемагничивающейся путем смещения стенок доменов.
Известны устройства для измерения характеристик высококоэрцитивных материалов, содержащие два блока разрядников, в цепи разряда которых включены преобразователи тока в магнитное поле, измерительный блок с элементами преобразования индукции в напряжение, интегратором и усилителем и систему управления с генератором импульсов, цепями запуска разрядников, счетчиком числа воздействий, дешифратором н коммутатором.
Эти устройства не позволлют определить процентное содержание фазы, перемагничива|ощейся путем смещения стенок доменов.
В предложенном устройстве этот недостаток устранен благодаря тому, что цепи разряда разрядников снабжены ключами, включенными параллельно преобразователям тока в магнитное поле, управляющие цепи которых соединены с вы. одом дешифратора счетчика числа воздействий. Система управления снабжена блоком задержки запуска и формирователем строба, включенными в цепь запуска одного из разрядников, и счетчиком числа циклов измерений с дешифратором и коммутатором
2 на выходе. Вход счетчика соединен с коммутатором счетчика числа воздействий. Измерительный блок снабжен ключом, включенным между выходом интегратора и входом усилителя, управляющая цепь которого соединена с выходом формирователя строба и блоком усреднения результатов измерения. Блок усреднения состоит из двух разделслшых ключами сумматоров, делителей напряжения и цепи вы10 читания на выходе, при этом управляющие цепи ключей блока усреднения соединены с выходом счетчика числа циклов измерения.
Описываемое устройство изображено па чертеже.
15 Устройство содержит два разрядника 1 и 2.
К выходу разрядников подключены цепи из емкостей Сь Се, элементов преобразования импульсов тока в магнитное поле /., 1.е и измерительных сопротивлений Ri, К. Заряд ем20 костей Сь C. когда разрядники закрыты, осуществляется через сопротивления Я„, Я„от высоковольтного источника 3. Для запуска разрядников 1 и 2 имеются цепи из усилителя 4, схем задержки 5, 6, последняя из которых че25 рез ключи К0, К1 подключается к выходу генератора 7. Частотой генератора можно управлять от преобразователя тока 8, который, в свою очередь, управляется по входу 9 от дешифратора счетчика 10 числа воздействий при
30 включенном ключе Ке.
410343
Измерите Iblibll> блок содержит элемент Lg преобразования приращения индукции в напряжение, согласующее звено 11 из сопротивлений и кабеля, интегратор 12, первичный усилитель 13, ключи Кз, К.„ I(-„, фильтр 14 и усилитель 15. Кроме того, в измерительный блок включен блок усреднения. Он содержит две цепи, первая из которых включает в себя сумматор 16 для суммирования «эффектов сползания» по У-воздействиям на материал магнита, сумматор 17 для суммирования резульгатов по циклам измерений, делитель 18, Для того, чтобы к этой цепи не предъявлять жестких требований (имеется в виду суммирование слишком малых приращений), в нее введены сумматор 19 и делитель напряжения 20.
Благодаря этому осуществляется усреднение результатов по N ÑN циклам измерений. Для исключения влияния «ухода нуля» служит вычитатель 21. Вторая цепь усреднения содер кит сумматоры 22 — 24, блок 25, вычитатель
26, делители 27, 28, 29, аналогичные элементам первой цепи. Кроме того, цепи усреднения содержат ключи Кв — Кн. С помощью этих ключей можно задерживать передачу сигналов па тех или иных элементах.
Цепи усреднения могут служить также для измерения «ухода нулей» по каждой из цепей.
Эти «уходы» поступают в блоки сравнения 30, 31 и по результатам сравнения настраиваются делители 27, 29. На выходе устройства может быть поставлено измерительное, регистрирующее или вычислительное устройство.
Блок управления и коммутации, кроме элементов 5 — 9, содержит также счетчик 10, включающий в себя дешифратор кода счетчика и соединенный по входу через ключи К, К4 с генератором 7. Счетчик 10 служит для счета числа импульсов, воздействующих па образец полей. К выходам дешнфратора счетчика 10 подсоединены коммутаторы 32, 33 ключей и счетчик 34. В блок управления включен также формирователь строба 35, связанный через ключ К 4 с выходом схемы задержки 5, а через ключ К с измерительной цепью. Для непрерывного просмотра выходной информации, например, на осциллографе могут быть устаповлены элементы запоминания 36, 37 с регенерацией сигналов.
Работает устройство следующим образом.
Перед началом работы ключи К2, К„, К разомкнуты, ключи К„К 4 — замкнуты, Счетчики занимают нулевое положение. Коммутатор
32 установлен в такое положение, чтобы счетчик 34 срабатывал от сигнала счетчика 10 по ходу У=З. Коммутатор 33 установлен в такое положение, чтобы ключи К-„К,О размыкались при числе циклов измерений N, достаточном для определения полной остаточной намагниченности образца (N>(N = 1 —: 4) . Напряжение источника питания 3 делают максимальным и по входу 9 в преобразователе 8 устанавливают такой ток, чтобы частота генсратора 7 была минимальной. (например, 0,1 гц). После этого измеряют остаточную намагниченность образ10
65 ца У, и определяют предельное поле, насыщающее образец. Измерения начинают нажатием на кнопку Ко. Первый импульс устанавливает счетчик 10 в положение, при котором исключается размыкание ключей Кь I(i„, К,<. В то же время этот импульс, пройдя через схемы задержки 6 и 5, а также усилители 4, запускает разрядники 1 и 2. Емкости С, и С, при этом разряжаются через замкнутые ключи Кц и К,6 и измерительные сопротивления, минуя элементы преобразования 1. и L2. Таким образом, первый импульс на образец не воздействует.
Второй импульс от генератора 7 ставит счетчик 10 в положение, прн котором ключ К е размыкается и замыкает цепь разряда емкости С> через элемент преобразования тока в поле L через измерительное сопротивление
16. Ключ К45 при этом остается замкнутым. В результате этого после срабатывания разрядников образец насьнцается.
Третий импульс приводит счетчик 10 в положение, при котором оба ключа К46, К „размыкаются н замыкают цепи разряда емкостей С1, С2 через элементы Li, L2 соответственно, От этого же импульса срабатывают разрядники
I, 2, но из-за наличия схемы задержки 5 — не одновременно. Сначала срабатывает разрядник 1 и при разряде С через L< Я, образец переводится в состояние насыщения, противоположнос тому, которое он имел после воздействия второго импульса. Спустя некоторое время, определяемое схемой задержки 5, срабатывает разрядник 2. При этом элемент Lz образует поле, противоположное полю, образуемому элементом Li. Вместе с разрядником
2 срабатывает формирователь строба 35, после чего ключ Кз замыкается. Вследствие этого на выход измерительной цепи поступает напряжение, пропорциональное полной остаточной намагниченности У магнитного образ,а Это напряжение можно наблюдать на осциллографе илн на другом устройстве. Разделив полученную величину на 2 с учетом калибровки, получают ьеличину У,. в истинных магнитных единицах. После окончания N>
Повторял описанные действия с одновременным уменьшением напряжения источника питания 3, получают некоторое граничное поле, при котором еще продолжается процесс насыщения образца до состояния У„. После этого действия прекращают, ключ Ко размыкают, а счетчики 10 и 34 устанавлива от в нулевое положение.
Далее определяют среднее значение «ухода нуля» (второй период работы) с целью его дальнейшей компенсации на вычитателях 21, 26. Коммутатор 32 ставят в такое положение, при котором по коду У=4 счетчик 34 срабаты410343 имели завает от счетчика 10, а ключи К6, Кд замыкаются. Коммутатор 33 ставят в такое положение, при котором ключ К, размыкается при числе циклов измерения УХУ (N)(N=4><4 —:6)(6), определяющем достаточную статистику «ухода нуля», ключ К4 размыкается, а ключи К г, Кд замыкаются. Далее замыкают ключ Ко, и повторяются описанные действия до появления четвертого импульса. Различия заключаются лишь в том, что сигналы от третьего импульса, появляющиеся в усилителе 13, далее не проходят, ключ К5 разомкнут. При четвертом импульсе картина такая же, как и при третьем, но ключ К замыкается, вследствие чего напряжение, связанное с «уходом нуля», поступает в цепь усреднения (при этом ключи
К1г, К 3 замкнуты) .
При следующем цикле измерений описанные действия повторяются, результаты суммируются в сумматорах 17, 23 по Л циклам измерений. После завершения . Ч циклов измерения в (N+1)-м цикле по первому импульсу замыкаются ключи К7, К1О и напряжение из сумматоров 17, 23 передается в сумматоры 19, 24.
По второму импульсу (ключи К;, К о закрыты) сумматоры 17, 23 очищаются и становятся готовыми к измерениям в следующих N циклах измерения, После окончания NXN циклов измерения замыкаются ключи К8 и К и выходное напряжение «ухода нулей» изменяется.
Ключ К размыкается, и второй период работы заканчивается. Измеренные в блоках 30, 31 напряжения «ухода нулей» выставляются в делителях 27, 29 и подаются на вычислители
2l, 26. После этого ключи К г, К,г размыкаются, ключ Кг замыкается и приступают к основным измерениям.
По входу 9 преобразователь частоты 8 устанавливают в такое положение, при котором на выходе разрядников образуется требуемый ток перемагничивания образца с целью измерения эффектов сползания при этом токе (поле). Требуемое число воздействий на образец и число циклов измерений устанавливается с помощью коммутаторов 32, ЗЗ. После замыкания ключа Ко (ключ К, при нулевом положении и при других, исключая положение прохождения NyN циклов измерений, замкнут) процессы протекают так же, как и при измерениях «ухода нулей» с некоторыми отличиями. Одно из отличий заключается в том, что после прохождения первого импульса в цикле измерений в преобразователь 8 через ключ Кг поступает ток, компенсирующий ток, поданный со входа 9. В результате период времени до появления следующего импульса генератора 7 увеличивается до такой степени, что емкость Сг заряжается так, что ее напряжение оказывается достаточным для образования в элементе L2 поля, образующегося при следующем, третьем, импульсе и насыщающего образец. После прохождения третьего импульса преобразователь 8 возвращается в исходное положение, с тем чтобы при последующих им5
15 гю
Зю
65 пульсах перемагничивающие поля данную величину.
Другое отличие заключается в том, что ключи К1г, К3 разомкнуты и в сумматорах 16, 22 производится суммирование по 1-воздействиям в целом и по последнему или двум последним воздействиям соответственно. Передача из этих сумматоров сумм на сумматоры 17, 23 осуществляется при замыкании ключей К6, Kg после 7 импульсов в цикле измерений. Ключ
К1; замыкается нри 1-м воздействии либо при (1 — 1) -м воздействии. Усредненные результаты после окончания NQN циклов измерений получают на выходах вычитателей 21, 26.
Если в качестве измерителя используется осциллограф, то результаты можно наблюдать непрерывно с помощью элементов 36, 37.
Пользуясь полученными результатами, можно найти остаточную намагниченность фазы материала, перемагничива|ощейся путем смещения стенок доменов, как разность двух функций, каждая из которых пропорциональна указшшой намагниченности. Имея эту намагниченность, можно найти процентное содержание искомой фазы кяк отношение ее к полной остаточной намагниченности.
Устройство позволяет осуществить эффективный контроль технологического процесса изготовления материала, а также отбраковку однородных по свойствам материалов, прогнозировать магнитные свойства, стабильность по отношеьчно к различным воздействиям. Проведенные измерения позволяют более точно судить о физико-магнитных свойствах высокоэрцитивных материалов, о природе коэрцитивной силы.
Предмет изобретен ия
Устройство для измерения характеристик высококоэрцитивных материалов, содержащее два блока разрядников, в цепи разряда которых включены преобразователи тока в магнитное поле, измерительный блок с элементами преобразования индукции в напряжение, инпегрятором и усилителем и систему управления с генератором импульсов, цепями запуска разрядников, счетчиком числа воздействий, дешифратором и коммутатором, о т л и ч а ющееся тем, что, с целью определения процентного содержания фазы, перемагничивающейся путем смещения стенок доменов, цепи разряда разрядников снабжены ключами, включенными параллельно преобразователям тока в магнитное поле, управляющие цепи которых соединены с выходом дешифратора счетчика числя воздействий; система управления снабжена блоком задержки запуска и формирователем строба, включенными в цепь запуска одного из разрядников, и счетчиком числа циклов измерений с дешифратором и коммуtàòoðoì на выходе, при этом вход упо* мянутого счетчика соединен с коммутатором счетчика числа воздействий; измерительный блок снабжен ключом, включенным между выходом интегратора и входом усилителя, уп410343
Составитель П. Домнин
Техред 3. Тараненко
Редактор Т. Орловская
Корректор Н. Торкина
Заказ Г044 !4 Изд. № 357 Тираж 678 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 равляющая цепь которого соединена с выходом формирователя строба, и блоком усреднения результатов нзмерения, состоящим из двух разделенных ключами сумматоров, делителей напряжения и цепи вычитания на выходе, при этом управляющие цепи ключей блока усреднения соединены с выходом счетчика числа циклов измерения.
