Устройство для определения динамическоймагнитной проницаемости ha частномгистерезисном цикле

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублик (1828141 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 13р7.79 (21) 2794106/18-21 с присоединением заявки йо(23)Приоритет

Опубликовано 07.05.81. Ьоллетеиь 89 17 (51)М. Кл а 01 В 33/12

Государственный комитет

СССР ио лелам изобретений и открытий (53)УДК 621.317. ,44(088.8) Дата опубликования описания 0705.81

О.ГЛирннян, Б.Б.Винокуров. и И.Г.Лещенко

I

Томский ордена Октябрьской Революции н ордена .

Трудового Красного Энамени политехнический-.. институт имени С.М. Кирова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО для ОПРЕдЕЛЕНКя ДИНАМИЧЕСКОЙ

МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ HA ЧАСТНОМ

ГИСТЕРЕЭИСНОМ ЦИКЛЕ

Настоящее изобретение относится к магнитным измерениям, предназначено для определения динамической магнитной проницаемости в сложных переменных магнитных полях и может быть использовано для нераэрушающего контроля. ферромагнитных материалов и изделий.

Известно устройство для определения магнитной проницаемости, содержащее два генератора звуковых частот, один из которых генерирует высокую, другой — низкую частоту, две катушки, располагаемые рядом с исследуемым образцом и сестоюпяие из первич« 1э ных обмоток, подключенных к обоим генераторам, и вторичных обмоток,связанных индуктивно с первычньми, два полосовых фильтра, настроенных соответственно на частоты первого и 26 второго генераторов, иа входы которых поступает напряжение с включен» ных навстречу друг другу вторичных обмоток катушек, два Фазовых детектора, на один из которых поступает усиленное напряжение с первого фильтра и повернутое по фазе напряжение с первого генератора, а на другой усиленное напряжение со второго фильтра и повернутое по фазе напряжение 30 со второго генератора, вычислительное устройство, на которое поступает напряжение с фазовых детекторов (1) .

Это устройство не позволяет определить значение динамической магнитной проницаемости частного гистерезисного цикла, когда кривая напряженности результирующего поля носит сложный характер для этого необходимо производить соответствующие рас" четы °

Известно также устройство для.определения диФФеренциальной магнитной проницаемости ферромагнитных сердечников, содержащее намагничивающую и измерительную. обмотки, активное сопротивление, включенное последовательно с намагничивающей обмоткой и первичной обмоткой воздушного трансформатора, стробоскопическнми преобразователями, входы которых подсоединены соответственно к измерительной обмотке, к вторичной обмотке воздушного трансформатора и к активному сопротивлению, генератор стробимпульсов, выходом подключенный к стробпреобразователям, блок деления напряжений, входы которого подсоединены к выходам стробпреобразователей, и блок индикации, вклю-.

828141 чающий двухкоординатный самописец и цифровой индикатор (2), Это устройство не позволяет определять непосредственного значения динамической магнитной проницаемос".и на частном цикле гистерезиса при

:ложном перемагничивании ферромагнетика.

Целью настоящего изобретения являет я повышение точности измерения.

Эта цель достигается за счет того, что устройство для определения динамической магнитной проницаемости на частном гистерезисном цикле,содержащее намагничивающую обмотку с последовательно включенным активным сопротивлением, измерительную обмотку, подключенную к интегратору, первый и второй стробоскопические преобразователи, управляющие входы которых подключены к выходу генератора стробимпульсов, блок деления напряжений, 20 к выходу которого подсоединен индикатор, снабжено генераторами низкой и высокой частот, формирователем импульсов, фазовращателем, двумя ключами, суммирующим усилителем, первый 25 вход которого подключен через фазовращатель к выходу генератора низкой частоты и ко входу формирователя импульсов, второй — через первый ключ — к генератору высокой частоты, связанному с генератором низкой частоты, а также вторым генератором стробимпульсов, третьим и четвертым стробоскопическими преобразователями, управляющие входы которых под- 35 ключены к выходу второго генератора стробимпульсов, пецвым и вторьпЯ дифференциальными усилителями, входы которых подсоединены соответственно к выходам первого и третьего, второго и четвертого стробоскопических 40 преобразователей, а выходы — к блоку деления напряжений; при этом сигнальные входы первого и третьего стробоскопических преобразователей подключены к выходу интегратора, а сигналь- 4ф ные входы второго и четвертого подсоединены через намагничивающую обмотку к выходу суммирующего усилителя и через второй ключ - к входам ге-, нераторов стробимпульсов, а управ- ур ляющие входы первого и второго ключей связаны с выходом формирователя импульсов.

На фиг.1. представлена функциональная схема предлагаемого устройствами на фиг.2 — временные диаграммы работы возбуждающего устройства; на фиг.3 — частный динамический цикл перемагничивания.

На схеме изображены испытуемый образец 1, намагничивающая обмотка 2 4О с последовательно соединенным активным сопротивлением 3, измерительная обмотка 4, суммирующий усилитель 5, один вход которого подключен через фазовращатель 6 к выходу генератора Я низкой частоты 7, а другой — через ключ 8 — к выходу генератора 9 высокой частоты, причем выход суммирующего усилителя 5 связан с намагничивающей обмоткой 2; формирователь импульсов 10,вход которого подсоединен к выходу генератора 7 низкой частоты, а выход — к управляющему входу ключа 8, генераторы 11 и 12 стробимпульсов, входы которых поключены через ключ 13 к активному сопротивлению 3, причем управляющий вход ключа 13 соединен с выходом формирователя импульсов 10; интегратор 14, вход которого подсоединен к измерительной обмотке 4, стробоскопические преобразователи 15-18, причем сигнальные входы преобразователей 15 и

17 связаны с выходом интегратора 14, входы преобразователей 16 и 18 подсоединены к активцому сопротивлению

3, а управляющие входы преобразователей 15 и 16,17 и 18 подключены соответственно к выходам генераторов

11 и 12 стробимпульсов: дифференциальные усилители 19 и 20, входы которых связаны соответственно с выходами стробоскопических преобразователей 15,17 и 16,18, блок деления напряжений 21, выход которого соединен с цифровым индикатором 22, а входы подключены к выходам дифференциальных усилителей 19,20.

Устройство работает следующим обРазом.

Испытуемый образец 1 перемагничивается в сложном магнитном поле, представляющем собой сумму отличающихся по амплитуде и частоте переменных магнитных полей. Возбуждающее устройство состоит иэ двух синхронизированных между собой генераторов 7 и 9, генерирующих низкую и высокую частоты, например 50 и 500 Гц, намагничивающей обмотки 2 с последовательно соединенным активным сопротивлением

3, являющемся нагрузкой суммирующего усилителя 5, Суммирующий усилитель содержит усилитель мощности с включенным на его входе суммирующим каскадом с регулируемыми коэффициентами передачи по каждому иэ входов.

На первый вход суммирующего усилителя 5 через фазовращатель 6 поступает синусоидальное напряжение Н й$1п11

{фиг.2а) с генератора 7 низкой частоты, а на его второй вход через открытый ключ 8 поступает сигнал

H inxt (фиг.2а) с генератора 9 высокой частоты. формирователь импульсов 10, выполненный, например, в виде последовательно соединенных нуль-органа и ждущего мультивибратора, вырабатывает импульсы (фиг.2б), следующие с частотой повторения и длительностью, равной одному периоду высокочастотного сигнала, которые управляют работой ключа 8, пропускающего при

828141 этом на второй вход суммирующего усилителя 5 в течение каждого периода низкочастотного напряжения один период высокочастотного сигнала (фиг.2в).

В результате сложения этих сигналов возбуждающее поле имеет вид,показанный на фиг.2г. Фазовращатель 6, изменяя фазу низкочастотного сигнала относительно высокочастотного, позволяет получать частный гистере.эисный цикл в любой точке низкочастотной петли гистереэиса, а регулируемые входы суммирующего усилителя

5 дают воэможность получать различные соотношения намагничивающих полей — от нуля до их максимальных . 15 значений.

Измерительный канал, назначениекоторого заключается в определении .значений bB и ь Н для частного цикла (фиг.3) и выполнении операции де- 70 ления bB/ ьН, состоит иэ двух стробоскопических преобразователей 15 и

17 для получения напряжений, пропорциональных соответственно мгновенным значениям индУкции Q и В (фиг ° 3) и двух стробоскопических преобразователей 16 и 18 для получения напряжений, пропорциональных соответственно мгновенным значениям напряженности Н и Н 2 (фиг. 3) . Для этого на сигнальные входы стробоскопических преобразователей 15 и 17 поступает напряжение, снимаемое с интегратора 14, подключенного своим входом к измерительной обмотке 4 и пропорциональное мгновенньм значениям индукции во времени. На сигнальные входы стробоскопических преобразователей 16 и

18 поступает напряжение, снимаемое с активного сопротивления 3 и пропорциональное мгновенным значениям 40 напряженности Н(5).

Для измерения мгновенных значений напряженности Н < и Н и соответствующих им мгновенных значений индукции В и В > (моменты времени t и tg 45 на фиг. 3) на управляющие входы стробоскопических преобразователей 15, 18 поступают стробимпульсы длительностью 10 мкС, вырабатываемые генераторами 11 и 12 стробимпульсов, 5() один из которых — генератор 11 в момент максимума результирующего поля, другой — генератор 12 — в момент его минимума (соответственно моменты „ и t q на Фиг.3). Для исключения ложного срабатывания генераторов 11 и 12 стробимпульсов, при. наличии других экстремальных точек кривой суммарного поля, их запуск осуществляется через ключ 13, работающий синхронно с ключем 8 и обес- 60 печивающий получение управляющих стробимпульсов только в течение времени формируемого частного гистереэисного цикла. Таким образом, на .выходах стробоскопических преобра- 65 эователей 15,17,16 и 18, выполненных в виде устройств выборки и запоминания аналоговых сигналов, имеют место напряжения постоянного тока, пропорциональные соответственно В

Н(р Н

Дифференциальный усилитель l 9 осуществляет вычитание выходных сигналов стробоскопических преобра эов ателей

15 и 17, а дифференциальный усилитель 20 — вычитание выходных сигналов преобразователей 16 и 18. Блок

21 деления напряжений осуществляет деление сигнала, снимаемого с дифференциального усилителя 19, пропорционального В, на выходной сигнал с дифференциального усилителя

20, пропорциональный дН, в результате которого его выходное напряжение пропорционально магнитной проницаемости на частном цикле Оа=лВаН и отображается на цифровом индикаторе 22 °

Формирование стробимпульсов в моменты, соответствующие экстремальным точкам суммарного намагничивающего поля, может дать значительный выигрыш в точности по сравнению с тем случаем, если эти моменты времени соответствуют экстремальным точкам одного лишь высокочастотного поля. Особенно эта разница ощутима в границах наибольшей скорости изменения низкочастотного поля во времени.

Предлагаемое устройство позволяет в цифровой форме получать непосредственное значение динамической магнитной проницаемости на любом частном цикле, который вписывается в низкочастотную петлю гистереэнса.

Формула изобретения

Устройство для определения динамической магнитной проницаемости на частном гистерезисном цикле, содержащее намагничивающую обмотку с последовательно включенным активным сопротивлением, измерительную обмотку, подключенную к интегратору, первый и второй стробоскопические преобразователи, управляющие входы которых подключены к.выходу генератора стробимпульсов, блок деления напряжений, к выходу которого подсоединен цифровой индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено генераторами низкой и высокой частот, формирователем импульсов, фаэовращателем, двумя ключами, суммирующим усилителем, первый вход которого подключен через фазовращатель к выходу генератора низкой частоты и ко входу формирователя импульсов, а второй через первый ключ — к генератору высокой частоты, связанному с генератором низкой частоты, а также BropblM

828141 генератором стробимпульсов, третьим и четвертым стробоскопическими преобразователями, управляющие входы которых подключены к выходу второго генератора стробимпульсов, первым и вторым дифференциальными усилителями, вхорры которых подсоединены соответственно к выходам первого и третьего, и второго и четвертого стробоскопических преобразователей, а выходы — к блоку деления напряжений, при этом сигнальные входы первого и третьего стробоскопических преобразователей подключены к выходу интегратора, а сигнальные входы второго и четвертого стробоскопических преобразователей подсоединены через намагничивающую обмотку к выходу суммирующего усилителя и через вто- рой ключ — ко входам генераторов стробимпульсов, а управляющие входы первого и второго ключей связаны с выходом формирователя импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Япония Р 52-6116, кл. G 01 R 33/12, 1977, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 435494, кл. G Ol R 33/12, 1974 (прототип).

828141

Фгл7

Составитель Г.Семенова

Техред М. Коштура Корректор С. Шомак

Редактор Б.Федотов

Заказ 5720I36 - Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул, Проектная, 4