Микровеберметр

 

Ж М бябоИ. .ч,м-. k :..::.

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1н1 443343

Союз Советских

Социал нстнчесннх

Реслублнн (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 02.10.72 (21) 1834435/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.09.74. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 02.12.75 (51) М. Кл. G Olr 33/02

1осударственный комитет

Совета Министров СССР ло дегам изобретений н открытий (53) УДК 621.317.421 (088.8) (72) Лвторы изобретения

В. М. Халин, В. В. Гаухштейн и В. P. Гольдберг (71) Заявитель (54) МИКРОВЕБЕРМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исследовании характеристик магнитных материалов импульсно-индукционным методом.

Известны микровеберметры, работающие по принципу интегрирования э.д.с., наводимой в измерительной катушке при изменении магнитного потока, состоящие из операционного усилителя, охваченного дифференцирующей отрицательной обратной связью, и отсчетного устройства.

Недостатками подобных микровеберметров являются необходимость ручной коррекции

«нуля», «сползание» установившейся величины, несовершенство передаточной функции и, как следствие, невысокая точность и большая трудоемкость процесса измереш1я.

Для обеспечения автоматизации процесса и регистрации результатов измерения и повышения точности предлагаемый микровеберметр снабжен корректирующим запоминающим усилителем, вход которого через ключ соединен с выходом, а выход — со входом операционного усилителя, компаратором с автоматической компенсацией, подключенным к выходу операционного усилителя, и генератором опорного напряжения, выход которого подключен ко входу операционного усилителя, и запускающая цепь — к выходу компаратора.

В микровеберметре используется дискретный принцип измерения, основанный на непосредственном преобразовании измеряемой велпичны — магнитного потока — в интервал времени. Это достигается тем, что после появ5 леппя очередного измеряемого импульса, вызывающего заряд цепи обратной связи операционного усилителя, компаратор запускает генератор опорного напряжения, с помощью которого осуществляется разряд этой цепи до

10 уровня, предшествовавшего приходу измеряемого импульса.

Такой принцип обеспечивает возможность непосредственного преобразования велнчш1ы магнитного потока в цифровой код и сокра15 щения времени измерения, а, следовательно, уменьшает влияние дрейфа во входной цепи микровеберметра и «сползания» установившейся величины на точность измерения. Прохождение измеряемого и опорного сигналов

20 по одному измерительному тракту делает пренебре кительно малой погрешности от несовершенства передаточной функции.

На фпг. 1 показана структурная схема описываемого микровеберметра; на фнг. 2 — вре25 менные диаграммы, где — а — изеряемый сигнал, б — напряхкенше на выходе операционного усилителя, в — опорное напряжение.

Микровеберметр содержит операционный усилитель 1, охв",÷åííûé дифференцирующей зо отрицательной обратной связью, включающей

443343

e„dt+ — ЛИй— э "э )

О О

j ю — — uU dt, "э вых— (2) конденсатор 2, корректирующий. запоминающий усилитель 3, вход которого через ключ 4 соединен с выходом, а выход — синфазным входом усилителя 1, и компаратор 5 с автоматической компенсацией, вход которого подключен к выходу усилителя 1, а выход — к запускающей цепи генератора 6 опорного напряжения. Импульсный выход генератора 6 соединен со входом отсчетного устройства 7, представляющего собой цифровой измеритель временных интервалов. Сопротивления 8 и 9 делителя опорного напряжения подключены к выходу генератора 6 и через измерительную катушку 10 к контрфазному входу усилителя 1. 1икровеберметр работает следующим обра зом.

До поступления измеряемого сигнала ключ

4 находится в замкнутом состоянии, и, следовательно, выходное напряжение усилителя 1 с точностью до дрейфа корректирующего усилителя 3 равно нулю. Зто же напряжение повторяется запоминающим устройством компаратора 5.

Изменение магнитного потока в образце, охваченном измерительной катушкой 10, вызывает появление на ее зажимах напряжения: ( евг:

dt (1) где p — измеряемое потокосцепление.

После поступления входного сигнала е„., вызывающего заряд конденсатора 2 обратной связи, компаратор 5 деблокируется, и на его выходе вырабатывается перепад потенциала соответствующей полярности. Выходное напряжение компаратора 5 разрывает ключ 4, и на выходе корректирующего усилителя 3 фиксируется напряжение, необходимое для коррекции дрейфа во входной цепи операционного усилителя 1 к моменту прихода е„.

Одновременно или при необходимости спустя некоторое время 1ь после появления выходного напряжения компаратора 5 генератор 6 вырабатывает напряжение U>, полярность которого определяется полярностью напряжения на выходе компаратора О. Напряжение U через делители 8, 9 и измерительную катушку 10 осуществляет разряд конденсатора 2 по линейному закону, так что напряжение на выходе усилителя 1 изменяется в соответствии с выражением: где тв — эквивалентная постоянная времени цепи обратной связи операционного усилителя 1, 5 AU — дрейф во входной цепи усилителя 1 от начала времени отсчета (t=o), а — коэффициент деления делителей 8, 9.

10 В момент времени 4, когда выходное напряжение Usbn достигает исходного уровня, предшествовавшего появлению измеряемого сигнала е„, напряжение на выходе компаратора исчезает скачкообразно и своим задним

15 фронтом воздействует на запускающую цепь генератора 6 и закрывает ключ 4, что приводит к отключению опорного напряжения U> и возвращению схемы в исходное состояние.

Тогда, если считать, что время измерения

20 Ur, =const, а среднее значение дрейфа равно

Л(/,р, то из выражений (1) и (2) следует, что изменение потокосцепления оказывается равным = zU,÷(t, — t,) — U„t„(3)

25 т. е, измеряемая величина с точностью до второго слагаемого в правой части выражения (3) оказывается пропорциональной времени

4 — 1ь в течение которого действует опорное напряжение, и не зависит от величины т,. Величина дрейфа ЛУ,р оказывает влияние на точность измерения только в течение времени

4 которое может быть выбрано достаточно малым.

Интервал времени t> — t> соответствует времени существования опорного напряжения

U. и измеряется отсчетным устройством 7.

Предмет изобретения

Микровеберметр, содержащий операционный усилитель, охваченный дифференцирующей отрицательной обратной связью, и отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и автоматизации процесса измерения, он снабжен корректирующим запоминающим усилителем, вход которого через ключ соединен с выходом, а выход— со входом операционного усилителя, компаратором с автоматической компенсацией, подключенным к выходу операционного усилителя, и генератором опорного напряжения, выход которого подключен ко входу операционного усилителя, а запускающая цепь — к выходу компаратора, 443343

1/7

Составитель М. Клочков

Техред Т. Миронова

Редактор С. Хейфиц

Корректор О. Тюрина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ, 3125/18 Изд. ¹ 1397 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5