Устройство для измерения стати-ческих магнитных характеристик

 

Союз Совете кнн

Социалистических

Реснублик

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (б! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 26.01- 79 (2l ) 2718016/18-21 (5.1)M. Кл.

6 01R 33/02 с присоединением заявки М

1ее) йерстебннын квинтет

СССР яе делем нзееретеннй н еткрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.81. Бвллеень М23

Дата опубликования опнсання23.06.81 (53) УД1(621.31.7..44 (088 8) Зй - ;: Г > 10 (72) Авторы изобретения

В. П. Артемьев, A. А. Микушинский и О. К Пыс

Нентральный ордена Трудового Красного Знамени науч исследовательский институт черной металлургии им. И. П. Яардяиа (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ

АНАЛИТИЧЕСКИХ МАГHHTHblX ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к магнятойзмерительной технике и предназначено длй( автачатизированного измерения статических магнитных характертк:тнк и параметров магнитных материалов.

Известно полуавтоматическое устройS ство для определения основной кривой намагничивания магнитно-мягких матери алов, содержыпее систему формирования

ымпульсов намагничнвающего тока, ревер1о сивный коммутатор, блок установок по величинам магнитного потока, нуль-орган, схему управления, аналоговые измерители тока и магнитного потока, аналогс пттрровые преобразователи н регистратор данных (11.

Однако в таком устройстве не предусмотрено измерение петли гистерезиса и частных кривых намагничивания, а также отсутствует режим размагничивания обраэиа перед началом измерений. Кроме того, измерения проводятся в точках с заданным значением магнитного потсо ка, а не напряженности поля что весьма неудобно, так как согласно норматявиым документам измерения коммутапионаам методом должны проводиться при зада в. а х значеняях магнитного поля, а нв потока.

Наиболее близким к предлагаемому ло технической суптности является устройся во, содержаптее блок памяти, блок авто матического управления, ист яник литания, реверсивный коммутатор, блок яэмврвняй и регистрапии, два блока стабилиэапя» ивп ряжения, каждый иэ которых включает последовательно соединенныв щерроанало о говый преобразователь, блок сравнвияя и усилитель мошности, а также преобразователь напряжение- ток, измерятвльиый резистор, реверсивный коммутатор, пврвключатель, блок измереняя я регистрапяя и блок программирования (,21.

Недостаток известного устройстввнизкая точность измерения.

Бель изобретения - ловыввняв точное

m .яэмервния.

8407

На фиг. 1 представлена функциональная скема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы работы блоков устройства в режиме размагничивания;,на фиг. 3 — временные диаграммы

Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения статических аналитических магнитных характеристик, содержщпее последов ательно соединенные блок автоматического управления и блок памяти, выходы которого подключены к входам первого и второго блоков стабилизации напряжения, первый иэ которых состбит из последовательно соединенных щифроаналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также первого и второго формирователей, вкоды которых подключены к второму и третьему выходам 1S блока автоматического управления. соответственно, а второй блок стабилизации напряжения состоит из последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощ- 20 ности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также формирователь чрапецеидальнык импульсов, вход которого подключен к четвертому выходу блока автоматического управ- 25 пения, а также последовательно соединенные преобразователь напряжение-ток, измерительный резистор, реверсивный коммутатор, переключатель и блок измерения и регистрации, первые входы которого ЗО подключены к пятым выходам блока автоматического управления, шестой выход которого соединен с вторым входом переключателя, седьмой выход блока автомати- ческого управления подключен к второму входу реверсивного коммутатора, выход преобразователя напряжение-ток соедиенен с вторым вкодом блока измерения и регистрации, а также блок программирования, выходы которого подключены к <0 вторым входам блока памяти, в каждый блок с табилиэа ции н епряжения между выдом цифроаналогового преобразователя и входом блока сравнения введены два последовательно соединенных управляемых аттенюатора входы управления которых соединены с выходами первого и второго формирователей и формирователя тангенциальных импульсов соответственно, причем между выходом каждого уси- 0 лителя мощности и входами преобразователей напряжение-ток установлены разделительные диоды.

71 4 блоков устройсччьа в режимах измерения раэличнык стетическик магнитных каректерис тик.

Устройство состоит из двух каналов формирования импульсов немагничивающего тока 3 и J . Ток З,чч определяет напряженность поля Я„„вершины частной или предельной петель гистерезиса, а ток создает напряженность поля H в текущей (измеряемой ) точке петли гистерезиса. В режимах размагничивания, магнитной подготовки, при измерениях основной кривой намагничивания и остаточной индукции работает только канал

При измерениях предельной и частных петель гистерезисе, частной кривой намаг ничивания токи формируют оба канала, причем всегда соблюдается условие rn)Q.

Устройство содержит блок 1 прог реммирования, блок 2 автоматического управления, блок 3 памяти, блоки 4 и 5 стабилизации напряжения, источник 6 питания, разделительные диоды 7 и 8, преобразователь 9 напряжение-ток, измерительный резистор 10, реверсивный коммутатор 11, измеряемые образцы 12 с намагничивающей и измерительными обмотками, переключатель 13 измерительных обмоток образцов, блок 14 измерений и регис тра ции.

Блок 3 состоит из блоков 15-18 памяти.

Блок 4 состоит из формирователей

19 и 20 цифроаналогового преобразователя 21, управляемые аттенюаторы 22 и

23, блок 24 сравнения и усилитель 25 мощности

Блок 5 включает в себя формирователь 26 трапецеидальных импульсов, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь 27, управляемый аттенюатор 28, блок 29 сравнения и усилитель 30 мощности.

Преобразователь 9 содержит общий делитель 31 из последовательно соединенных прецизионных резисторов, переключатель 32 и переключатель 33.

Блок 14 измерений и регистрации.состоит из измерителя 34 намегничю;ающе го тока, вход которого подключен к измерительному резистору 10, и измерителя

35 магнитного потока.

Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии с блока 2 на входы формирователей 19 и 26 поступают управляющие сигналы, поэтому не их выходах имеются сигналы полной величи"

5 8407 ны, которые постунонл на входы управленниа аттенюаторов 22 и 28 соответственно. Ввиду этого последние ослабляют до нуля сигналы, поступающие на входы блоксв 24 и 29, напряжение на выходах бло. ков 4 и 5 отсутствует, ток в нагрузке равен нулю. В это исходное состояние устройство возвращается каждый раз после отработки выбранной программы.

FIepea началом измерений из блока 1 . 10 в блок 3 заносятся диапазоны и значения токов 3 „„и 3, для которых требуется провести определение магнитных характеристик образцов, а в блоке 2 выбирается программа этих измерений. 15

При запуске устройства сначала из блока . 2 поступают управляющие сигналы на блок 3, в результате чего с выхода блоков 15 и 18 на блоки 21 и 27 соответ ственно поступают копы, зацаюшие уровни 2О выходных напряжений U и U блоков 4 и

5, а с выходов блоков 16 и 17, поступают сигналы на переключатели 32 и 33.

Через промежуток времени, требуемый для завершения переходных процессов в данных схемах, блок 2 начинает выдавать на блоки 4,5 и 11 последовательности управляющих сигналов в соответствии с выбранной программой.

Все полные программы работы устрой- ЗО ства начинаются с режима размагничивания образцов. В этом режиме с блока 2 поступает сйгнал на формирователь 20, который подает на блок 23 экспоненциально нарастающее напряжение, в результате З5 чего последняя ослабляет поступающие на нее сигналы до нулевого уровня так — же по экспонейциальному закону. С выхода блока 2 поступает серия импульсов с час40 тотой = 2 Гц на вход формирователя

19, который выдает на вход управления аттенюатора 22 трапецеидальные импуль-. сы. Аттенюатор 22 преобразует постоянное напряжение с выхода блока 21 в се4S рию трапецеидальных импульсов с амплитудой, равной уровню этого постоянного напряжения. В результате одновременной работы блоков 22 и 23 на выходе блоки формируются однополярные трапеценцаль50 ные импульсы напряжения с амплитудой уменьшающейся от максимума Ц„т, до нуля по экспоненииальному закону за время

60-120 с. Одновременно блок 2 выдает управляющие сигналы, изменяющиеся с частотой ., = 0,5 У, на коммутатор

ll, переключающий полярность включения намагничивающей обмотки в токсвую цепь во время пауз между трапецеидальны.

71 ,ми импульсами напряжения на выходе блока. 4. Поэтому по намагничивающей обмотке протекают двухполярные трапецеидальные импульсы тока с экспоненциально уменьшающейся до нуля амплитудой.

По окончании режима размагничивания устройство возвращается в исходное состояние.

Выполняемая. работа затем включает следующие этапы заданного режима: начальная магнитная подготовка, перемв ничивание ступенча1ыми импульсами тока с измерением в требуемый момент времени приращения магнитного потока . и промежуточная магнитная подготсвка, приМем последние два этапа повторяются для каждой измеряемой точки четыре раза.

На фиг. 3 показаны временные диаграммы работы блоков устройства и формы перемагничивающих импульсов тока при определении - петли гистепезиса (C<- fg ) коэрцитивной силы (C — tg 1 ° и частной кривой намагничивания (t y — t ) ° При измерении основной кривой намагничивания перемагничивание на этапе измерений производится теми же импульсами, которыми выполнялась магнитная подготовка. Магнитная подготсвка представляет собой последовательность прос1ых двухполярных импульсов тока с амплитудой

3щ и осуществляется блоком 4. Формироц:ц ие импульсов на этапе измерений выполняется как блоком 4, так и совмесч но блоками 4 и 5. Начальная магнитная подготовка содержит не менее десяти импульсов тока, а промежуточная включает 45 импульсов. Требуемая последсвательность выполнения этапов заданного режима работы и формирование необходимых конфигураций перемагничивающих импульсов тока обеспечивается подачей соответствующих управляющих сигналов иэ блсжа 2 на .формирователи 19 и 26 и коммутатор

11. Юля фиксации требуемых перепадов магнитного потока и значений намагничивающего тока на измерители 35 и 34 пос тупают управляющие сигналы из блока 2 в моменты времени, определяемые,о выбранной программой измерений. После окончания полного. цикла измерений одного образца блок 2 выдает сигнал .на пв реключатель 13, который подключает к измерителю 35 измерительную вбмотку следующего испытуемого образца кв общей ; партии обраэцсв.

В настоящее время измерение нормируе алых © та тич вских м агни тных параметр

Ь40771

25

Формула изобретения

Устройство для измерения статических аналитических ма гнитных характеристик, содержащее последовательно соединенные блок автоматического управления и блок памяти, выходы которого подключены к входам первого н второго блоков стабнлнэаиии напряжения, первый из которых сосюит иэ последовательно соединенных

45 щфроаналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также первого и второго магнитно-мягких сплавов прааодится яа установках типа BY-3 и У5045. На этих усеановках регулировка < намагничивающего тока осуществляется с помощью реостатных регуляторов, имеющих весьма не- 5 высокую надежность, а также требующих значительного времени, для установки намагничивающих токов. Применение в этих установках к качестве коммутатора намагничивающего тока рубильника делает работу оператора весьма трудоемкой и малопроизводительной, а само коммутирование, выполняемое под током с разрывом цепи, вызывает дополнительные случайные погрешности.

Предлагаемое устройство лишено этих недостатков и практически реализовано в виде установки, обеспечивающей следук щие технические характеристики; диапазон изменения на- магничивающих токов по каждому каналу 0,5-мА-5 A

Колич ес, тво диапазонов тока 4 дискретность установки значения тока Не более 0,1 %

Значение тока

30 подм агнич ивания Не более 5 мкА рормирователей, входы которых подключены к второму и третьему выходам блока автоматического управления соотвеч ственно, а второй блок стабилизации напряжения состоит из последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также формирователь трапецеидальных импульсов, вход которого подключен к четвертому выходу блока автоматического управления, а также послег 1вательно соединенные преобразователь напряжениеток,измерит пьный резистор, реверсивный коммутатор, переключатель и блок измерения и регистрации, первые входы которого подключены к пятым выходам блока автоматического управления, шестой выход которого соединен с вторым входом переключателя, седьмой выход блока автоматического управления подключен к второму входу реверсивного коммутатора, выход преобразователя напряжение-ток соединен с вторым входом блока измерения и регистрации, а также блок программирования, выходы которого подключены к вторым входам блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности иэмер ния, в каждый блок стабилизации напряжения между выходом цифроаналогового пр сбразователя и входом блока сравнения введены два последовательно соединенных управляемых аттенюатора, входы управления которых соединены с выходами первого и второго формирователей и формирователя тангечпиальных импульсов соответственно, причем между выходом каждого усилителя мощности и входамн преобразователя напряжение-ток ус танов лены разделительные Диоды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

L> 239424, кл. 901 Я 33/12, 1969.

2. Авторское свндетельство СССР

М 516006, кл. С 01 К 33/00, 1976.

84077 1 дхоти дхоти дход

ДхОР

Лихо

Выход 2 духо/

Пуси

Фаей

Составитель 1!. Воронина

Тех ед T. Маточка

К екто Л. Иван

Редактор С. Родикова

Поднис нов

Фнпнеп IIIIII Патент, г. Ужгороп, уп. Проентнен, 4

Заказ 4 ". >, >/66 Тираж 732

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303.".. Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5