Осциллографический феррометр
СОЮЗ |OBBTCKHX
СОцйали>сти49ских
Респ!(блик
>> О П И (: А Н И Е !т>! 510083, КЗОБРЕТЕН ИЯ (ЫеОРСИОМУ СВЙДН ИДЬСТВУ (ОЗ1) ДОНСЛНИТЕЛЬ(тСЕ К ант. СВИд-Ву
>, (22) Заявлено 14.06.73 (21) 1923454/18-10
1 с присоединением заявки №
I (23) Г1риоритет
1 ! (43) Опубликовано 05.10,76Б(сллетень № 37
l (15) (>,и!та спусликснания Описания 01.03.77 (51) М, Кл е
501 и 33/12
Гасудирстимиь!>, нее(!(тет
Сивети И>>ин>(трои СССР пи делим !(иоСРегеикт! (53) УДК621.31 .44 (088. 8) н тп!(Ри!1!!?!
В, "li, >">>О.-и;(езский> В, П. Екпмов, F>. 3. Фурер, B. В. Посохин и А. П. Ерастов (72) и!нтс>ст,> изобре.;;.-;ния
>11(ститут физики им. II. В. Киренского и Новосибирский государственный
Ордсна "Знак Почета" завод точного машиностроения (71) За(си,гг: —,-:, :, 54) ОСБИЛ. (ОП АФИЧЕСКИЙ ФЕРРОМЕТР
>>! ",. !..:> .:.; .. ". > (2
1>з б= -те:.:и-; Относится к технике быстЗЬ!Х ;.т. .>,, П. -.тк,:З.>!ЕСЕПЕ(й СТСВ?ИНЕВЫХ ОбСае; !, :". »>,::. (i l:,. Т.>ЫХ .»(i(Ã& ÝÈE»(!? B СИЛЬ ! !:>!з.::=-" .: и>=;;1.. эм>.pi-.;, в > с>торт> .х Ойнс
РО-;„;<. -":,,,;":,;Ãi.,>(-(ÈÂ-.Þ..>;Åß Г(О..(Е ГЕНЕРИРУ . Тс". с (!" >!ii .. Ои =: ".=, 1> i>i! м 1!(Ов?!"! Ксвы?>!и со»
ЛЕИО(=,й:.-..(1>> ВК.-,(ОЧЕИИ:-И>М(!! ВС ВТОРИЧНУЮ ОД:iñâèòêoâóý-; Об.т(стку гтс! Ижак>шеи>-о трансформатора, -i .(з.. >е;:!(тельная катушка, установленная =-, пот(т;.?е ".олеисида, включена встречи,>-пас((еде>в>тсльнс с компенсапионе1 Ой ка >;">!Ик О> . > ?HQ 6?>еп(ОЙ поте(чисм етрами
7c=.1,i!.ë " .,:;> 5.">" пег л(!рсв1(и снимаемоГО с нее нап>сяжспи я; ус гаи:в.— е(!ИО1 . коаксиальИО â€”,?.Î,1 Ийт йй... У, >.. .:;,:. :;,!1 !ОТСК,>С;С!(ЛЕттия с †.оле:,:. рассеян-(я Образца. Прп измерении сбсазп>-.в !;:>-;,.--О(,мсггсл>т-, ;:1>1 ."тст>1ей
СПЕКТР ВЫ>;!> т(Х Г"- Î! > ;". : >(= ?-." * 1:" Î>>1ÍÎÑÒH иидукт(;.:1(,i-, „ >.- -к О>-.:-1:";>,,т1- Ос гь т";з>?(ери
 — и ;й >к!а(>(1 (аГ(>ни НОГО п>сля; =а,"уха(с ших высокочастотных колебаний в виде выброса у фронта и послеимпульсного обратного выброса. Ускорение же затухания паразитных колебаний путем введения в цепь активных элементов неприменимо в данном случае, так как это приводит к фазовым искажениям, влияюшим на форму изображения петли перемагничивания, Применение специальных намоток, уменьшаюших меж10 виткову(о емкость (универсальная намотка, пслифилярные обмотки), усложняет изготовление измерительных катушек, ухудшает воспроизвсдимость параметров, не давая большого эффекта, уменьшение числа витков !
5 измерительной катушки приводит к сушественнсму уменьшению отношения сигнал-помеха, чувствительности, усложнению требований к электродным усилителям. Кроме того, отмечается погрешность компенсации
20 измерительной катушки, источником которой в режиме синусоидального напряжения источника намагничиваюшего устройства являются высшие гармоники (преимущественно 3-я) намагничиваюшегс тока соле25 ноида, обусловленные нелинейностью ос3 5 новной кривой намагничивания сердечника понижающего трансформатора, Уменьшение сод ржания высших гармоник ограничением рабочей части основной кривой намагничивалия, как это делается в измерительных трансформаторах тока, привело бы к увеличению габаритов, веса и стоимости намагничивающего устройства, неоправданному в связи с тем, что на процесс перемагничивания образцов высшие гармоники практически синусоидального поля оказывают несущественное влияние, Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений феррометром материалов с ППГ путем ослабления паразитных колебаний измерительной катушки и уменьшения погрешности компенсации, обусловленной нелинейными искажениями намагничивающего тока. Это достигается тем, что феррометр снабжен последователь(о соединенными амплитудно-фаэовым корректором первой гармоники и суммагором, второй вход которого связан с измерительной катушкой, а выход — с интегратором канала намагниченности, причем система компенсации измерительной катушки выполнена в виде двух токовых компенсационных катушек, расположенных хоаксиально -оленоидам на расстоянии 1/4 длины соленоидов от их правых концов при правовинтовой намотке, имеющих ширину не более 1/12 длины соленоида, из которых одна включена встречпо-последовательно через амплитудно-фазовый корректор первой гармоники с потенциальной компенсационной обмоткой, сцепленной с MBI HHTHEM nc>током сердечника понижающего трансф орматора, а другая через амплитудно-фазовый корректор — с измерительной катушкой, охваченной короткозамкнутым немагнитным высокоэлектропроводным экраном с отношением его длины к длине катушки не менее 1,2.
На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого феррометра.
Устройство состоит из коаксиальных однослойных эллипсоидальных соленоидов 1 с функциональным соотношением размеров, намотанных с постоянным шагом витков по образующей трубчатым проводником и включенных последовательно в одновитковую вторичную обмотку 2 понижающего тороидального трансформатора 3, причем тоководы соленоидов имеют коаксиальное соединение. Трансформатор имеет потенциальную компенсационную обмотку 4, соединенную со входом аплитудно-фазового корректора 5. Коаксиально соленоидам установлены токовые компенсационные катушки 6 с равными постоянными щ5, рас положенные на расстоянии 1/4 длины оси
10083 б
l0
Id
ЯО и
40 соленоидов от правого при правовинтовой намотке конца соленоида и имеющие ширину не более 1/12 длины оси. Коаксиально измеряемому образцу 7 установленая измерительная катушка (датчик намагниченности) 8, снабженная расположенным на ее внешней поверхности короткозамкнутым экраном 9 из немагнитного высокоэлектропроводного материала, длина которого связана с длиной катушки 8 Госоотношением Щ 1, 2. Коаксиально вторичной обмотке понижающего трансформатора установлена тороидальная катушка (датчик поля) 10 на магнитном сердечнике, являющаяся датчиком поля.
Обмотка 4 соединена со входол: амплитудно-фазового корректора 5 правой гармс ники намагничивающего слоя, выход которого, соединенный встречно-последовательно с тонкой компенсаш онной катушкой 6, включен через фазокорректор 11 третьей гармоники к входному резистору 8 сумматора 12, Катушка 8> соединенная встречно-последовательно с выходом амплитудно-фазового корректора 13, со входом которого связана токовая компенсационная катушка 6, соединена через резистор К с одним из входов сумматора 12. Выход сумматора 12 соединен с интегратором 14 и одновременно с входами блоков вычисления проницаемости 15 и потерь 16. Выход,"нтеграт=ра
14 через диапазонный фазокорректор 1 7 соединен с блоками измерения мгновенных значений 3 и Н 18, формировачия изображения калиброванных осей Д и Н 19 и автокоммутатором 20. »датчик поля 10 со динен с блоком вычисления дифференциальной проницаемости 15 и интегратором 21, Eь-»ход которого через диапазонный фазокорректор 22 связан со входами блоков фор>,ирования строб импульса 23, регулируемого по фазе, измерения мгновенных значений и Н 18, вычисления потерь 16 автоко:..мутатора. Выход блока формирования =-рооимпульса 23 соединен с модулируюшим электродом ЭЛТ 24 и блоком измерения мгновенных значений, выходы которых à r. б соединены с колибраторами 25 и 26, с которыми через переключатель рода измерений 27 соединены выходы блока измерения дифференциальной проницаемости в и потерь г. феррометр работает следующим образом.
При измерении образца 7 с прямоугольной петлей гистерезиса, имеющего широкий спектр намагниченности, в контуре из межвитковой емкости измерительной катушки 8 и индуктивности рассеяния возникают затухающие паразитные высокочастотные колебания, искажающие форму петли перемагничивания. Короткозамкнутый экран 9, вслед510083 ствие наводяшихся в нем вихревых токов, уменьшает добротность паразитного резонансного контура и срывает колебательный процесс, При отношении длины экрана и катушки 1 -„. / 1 с = 1,2 срываются паразитные колебания в широком диапазоне частот и не вносятся искажения формы сигнала, что увеличивает постоянную датчика намагниченности 8 bu 5 не менее, чем на два порядка, Из э.д.с. измерительной катушки.
Е (out) =Е Sin(W . +су )+
3 4 tYl8 18
+ Е 5 E (ж ) — Е (о." ) =E 5(п (3(ю1 +< ) Из э.д.с. потенциальной компенсационной катушки Е, (Ж t ), имеющей в режиме синусоидального напряжения источника пренебрежимо малые BbrcuIHe гармоники, вычитается скорректированный по амплитуде и фазе первой гармоники сигнал второй токовой компенсационной катушки, так что Е, ((юФ) Е ( 5 5 э "15 55 поданным в противофазе на сумматор 12, резисторы которого выбраны так, что Е„ . (R /В) =(Е 8 — E5) (R /R) и сигнал на выходе сумматора при отсутствии образца в катушке равен О, а при введении образца — Е=КU Благодаря расположению токовых компенсационных катупек 6 на расстоянии 1/4 длины соленоида 1 от правого конца при правовинтовой на лотке, где имеет мес — 4б то минимум радиальных компонент поля Н и Н существенно снижаются требоваУ ния к точности ориентации катушек коаксиально соленоиду. Проинтегрированный и скорректированный © по фазе и диапазону частот сигнал d J)dt поступает на коммутатор 20, блок формирования изображения осей 1 и Н 19 и блок измерения мгновенных значений 3 и Н 18, синхронизируемый генератором строб- ев импульсов 23, запускаемым проинтегрированным сигналом канала H. Строб-импульсы поступают на модулятор яркости луча ЭЛТ 24, образуя яркостную метку в точке измерения на изобра- 46 женин петли перемагпичивания, и синхронизирук г блок вычисления дифференциальной восприимчивости 1 5, выполняющий операцию Q ct = cI3/ I t сЩ/д олок вычисления потерь 16 выполняет операцию г Г Р=Г г(н+ п -(н- э) g. о Блок формирования калиброванных осей J u Н 19 ограничивает напряжения развертки осей до величин J и Нп, после чего они при помощи коммутатора 20, чередуясь через период с сигналом 3(1)и Н (t ), поступают на пластины ЭЛТ 24, Величины (, Н, 7d Р отсчитываются по калибраторам, градуированным в соответствующих магнитных единицах и присоединяемым к соответствую. шим блокам. Ф ормула изобретения Осциллографический феррометр, содержащий намагничивающие коаксиальные эллипсоидальные соленоиды, включенные во вторичную одновитковую обмотку понижающего трансформатора, датчик поля, измерительную катушку с испытуемым образцом, интеграторы и диапазонные фазокорректоры канала намагниченности 3 и напряженности Н, блок формирования изображения калиброванных осей, автокоммутатор, блоки вычисления дифференциальной пр оницаемости, потерь мгновенных значений и Н, генератор строб-импульсов, калибраторы с переключателем рода измерений, амплитуднофазовый корректор и осциллограф, о т л ича ющий с я тем, что, с цельюповышения чувствительности и точности измерения, он снабжен последовательно соединенными амплитудно-фазовым корректором первой гармоники намагничивающего тока, фазовым корректором третьей гармоники и сумматором, второй вход которого связан с измерительной катушкой, а выход с интегратором канала намагниченности, причем система компенсации измерительной катушки выполнена в виде двух токовых компенсационных катушек, расположенных коаксиально соленоидам на расстоянии 1/4 длины соленоидов от их правых концов при правовинтовой намотке, имеющих ширину не более 1/12 длины соленоида, из которых одна включена встречно-последовательно через амплитудно-фазовый корректор первой гармоники с потенциальной компенсационной обмоткой, сцепленной с магнитным потоком сердечника понижающего трансформаторы, а другая через амплитудно-4азовый корректор - с измерительной катушкой, охваченной короткозамкнутым немагнитным высокоэлектропроводным экраном с отношением его длины к длине катушки не менее 1,2.d Jj cl 4, 40 где К. — постоянный коэффиш1ент. 
