Устройство для измерения дифференциальной обратимой и необратимой магнитных проницаемостей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

< н9

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 20. 06 ° 80 (21) 2942508/18-21 с присоединением заявки J%(23) Приоритет

Опубликовано 23 02 82 Бюллетень №7

Дата опубликования описания 23.02 . 82 (51)М. Кд.

G 01 R 33/12

Государстееииый комитет по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621. 317.

44(088.8) Г. В. Ломаев, С. Б. Машкович, Г.А.Тихонов и (В ."С-.Малышев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ижевский механический институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ

ОБРАТИМОЙ И НЕОБРАТИМОЙ МАГНИТНЫХ

ПРОНИЦЛЕМОСТЕЙ

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано при создании устройств для контроля магнитных проницаемостей ферромагнитных материалов.

Известно устройство для измерения обратимой проницаемости и ее производных, содержащее генератора высокой частоты и генератор низкой частоты синусоидальной формы, усилитель

1О высокой частоты, суммирующий каскад, дифференцирующие цепи, следящий вольт метр и электронный осциллограф. При перемагничивании сложным полем, создаваемым генераторами низкой и высо15 кой частоты, в выходной обмотке сердечника имеется амплитудно модулированный сигнал, мгновенные значения огибающей которого пропорциональны обратимой магнитной проницаемости f1).

Недостатком устройства является измерение только обратимой магнитной проницаемости, что ограничивает область его применения, кроме того при

2 перемагничивании токами синусоидальной формы скорость изменения магнит. ной индукции В непостоянна, что приводит к появлению дополнительных пог-. решностейй.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения дифференциальной необратимой и обратимой магнитных проницаемостей, содержащее обмотки перемагничивания, намагничивания и измерительную, соединенную с последовательно соединенными измерительным усилителем, фильтром верхних частот; и электронными осциллографом, и блок регистрации, снабжено генератором низкочастотного перемагничивающего тока, изменяющегося по треугольному закону, и связанным с перемагничивающей обмоткой генерато-, ром высокочастотного намагничивающего тока, изменяющегося по треугольному закону с амплитудой в 10-15 pad исходит по кривой ва и также носит обратимый характер.В интервале времени tg-t< поле Н изменяется от Н1 до Н » при этом индукция В изменяется по кривой ас, т.е. изменение индукции вызывается процессами как обатимого, так и необратимого характера. В интервале времени t<-tg поле Н уменьшается до величины Н, а индукция В изменяется по кривой cd. В интервале времени t>-t> поле Н1;, возрастает и пока. не достигнет величины Н, процессы перемагничивания носят обратиьаий характер, т.е. индук3 9074 ме н ьшей амплитуды ни э коча стотного тока, связанным с намагничивающей обмот кой, первым аналоговым ключом, первым блоком фор»ерования строба, последовательно соединенными вторым блоком формирования строба, вторыманалоговым ключом, и масштабирующим усилителем, сумматором, первый вход которого соединен с первым входом сумматора и с выходом первого анвло- 1в гового ключа, управляющий вход которого соединен с выходом первого блока формирования строба, а информа" ционный вход с выходом Фильтра верхних частот, второй вход блока регист рации соединен с выходом сумматора» в третий вход блока регистрациис вторым входом сумматора и с выходом масштабирующего усилителя, а ин-. формационный вход второго аналогового 5в ключа соединен с выходом фильтра верх; них частот.

На фиг. 1 представлена функциональ ная схема устройства, на фиг. 2графики, поясняющие его работу. 25

Устройство содержит обмотку 1 намагничивания, измерительную обмот" ку 2, образец 3,. обмотку 4 перемагни-,. чивания, генератор 5 тока перемагничи вания, генератор 6 тока намагничивания, измерительный усилитель 57» фильтр 8 верхних частот, электронный осциллограф 9, первый аналоговый ключ 10, второй аналоговый ключ 11, первый блок 12 формирования строба, второй блок 13 формирования строба, масштабирующий усилитель 14, сумматор 15, блок 16 регистрации.

Генератор 5 перемагничивающего тока соединен с обмоткой перемагничи-: вания 4, а генератор б намагничивающего тока с обмоткой 1 намагничивавания. Измерительная обмотка 2, измерительный усилитель 7, фильтр 8 верхних частот и электронный осцил- лограф 9 соединены последовательно.

Первый вход блока 16 регистрации соединен с первым входом сумматора 15 и с выходом первого аналогового ключа 10. Управляющий вход анало" гового ключа 10 соединен с выходом

SD первого блока 12 формирования строба, а его информационный вход с выходом фильтра 8 верхних частот. Второй вход блока 1Ь регистрации соединен с выходом сумматора 15. Третии вход

S5 блока 16. регистрации соединен с вторым входом сумматора 15 и с выходом масштабирующе го усилителя 14, при

4 этом вход масштабирующего усилителя 14 соединен с выходом второго аналогового ключа 11. управляющий вход второго аналогового ключа ll соединен с выходом второго блока 13 формирования строба,а его информационный вход соединен с выходом фильтра 8 верхних частот.

Устройство работает следующим образом.

В обмотку 4 перемагничивания с генератора 5 перемагничивающего тока подается ток, изменяющийся по,, треугольному закону с частотой F равной 1-10 Гц, а в обмотку 1 намагничивания с генератора 6 намагничивающего тока подается ток, иэменяющийся по треугольному закону с частотой f равной 2-5 кГц.

Амплитуда высокочастотного тока в 10-15 раз меньше амплитуды низкочастотного тока. При этом возникают переменные магнитные низкой частоты Н и высокой частоты h.

Рассматриваем попе Н только на участке восходящей части петли гистерезиса. Поле Н выбирается таким, что перемагничивание образца 3 током низкой частоты происходит по петле гистерезиса близкой к предельной. При перемагничивании образца 3 в сложном поле Н » в измерительной обмотке 2 наводится ЭДС т. 4 (- †), Ф где И - число витков обмотки, Фмагнитный поток, проходящий через площадь переменного сечения сердечника 5. Так как ф фвВдЬ, то

- -V(de>edSÓdt) - -ЧЗ(аВИе, В интервале времени t< - t g (фиг.2) поле Н изменяется от Н до Н, при этом изменение индукции В происходит по кривой ав и обусловлено только процессами обратимого а х-рактера.

На участке t< -t> поле Н> возрастает, при этом изменение индукции В про9 с-щ5 64р )и 444 (Д,+ф), 5 9074 ция В изменяется по кривой dc. Как только гюле Н превышает величину Н5, индукция В изменяется по кривой .се, а процессы перемагни чи вания носят как обратимый, так и необратимый характер. Таким образом, в интервалах времени t „-t, 1 -t>,..., изменение индукции В носит обратимый характер, а в интервале времени t -t<, t -t, как обратимый, так и необра- 1о гимый характер.

Величина ЭДС на выходе измерительной катушки 2 в интервале времени равна

asq

15 о ".ь дифференцируя, гюлучаем 0 юбое И

Величина ЭДС на выходе измеритель-20 ной обмотки 2 в интервале времени З 6

80 6 блока 16 регистрации и одновременно на второй вход сумматора 15. Таким образом, ыа первом входе сумматора 15 имеется сигнал 1 -К К <ó, а на втором входе сумматора 15 сигнал

1,, = К 4 Qg:45p>(d+Q) . На выходе сумматора 15 получается сигнал 1 l +

+ 1 = К(/с, кФ-,ив р)-Кф иэояр . Этот си гнал, пропорционал ьный необратимой магнитной проницаемости, поступает на второй вход блока 16 регистрации.

Таким образом, устройство позволяет повысить точность определения магнитных проницаемостей, так как при перемагничивании и намагничивании токами, изменяющимися по треугольному закону, устраняются погрешности, вы зываемых непостоянством скорости изменения индукции В, кроме того расширить область применения, путем одновременного изменения дифференциальной, обратимой и необратимой магнит ных проницаемостей.

1

Сигнал с измерительной обмотки 2 через измерительный усилитель 7 и фильтр 8 верхних частот поступает на, первый и второй аналоговые ключи 10 и 11 и на электронный осциллограф 9. Зр

Блок 12 формирования строба 12 формирует стробирующий импульс 1 в интервале времени и -й, а блок 13 формирования строба формирует стробирующий импульс 2 в ин- 35 тервале времени t„-t<, и -t>,, Эти импульсы подаются на управляющие входы соответствующих аналоговых ключей 10 и 11. Аналоговый ключ 10 открывается в момент прихода на его управляющий вход с1робирующего импуль са А с блока 12 формирования строба, аналоговый ключ 11 - a момент прихо,ю да на его управляющий вход стробирую. щего импульса В с блока 13 формирования строба. Таким образом, на выходе первого аналогового ключа 10 имеется сигнал I, пропорциональный дифференциальной магнитной проницаемости. Этот сигнал поступает на первый вход блока 16 регистрации и

50 одновременно на первый вход сумматора 15. С выхода второго аналогового ключа 11 сигнал l„,пропорциональный обратимой магнитной проницаемости, поступает на масштабирующий усили55 тель 14, имеющий коэффициент K=-< >.

Сигнал с выхода масштабирующего усипителя 14 поступает на третий вход

Формула изобретения

Устройство для измерения дифференциальной обратимой и необратимой магнитных проницаемостей, содержащее обмотки перемагничивания, намаг ничивания и измерительную, соединен ную с последовательно соединенным измерительным усилителем, фильтром верхних частот и электронным осциллографом, и блок регистрации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це лью повышения точности измерения, оно снабжено генератором низкочастотного перемагничивающего тока, иэ иенякщегося по треугольному закону, и связанным с перемагничиваащей обмоткой генератором высокочастотного намагничивающего тока, изменяющего- ся по треугольному закону с амплитудой в 10- 15 раз меньшей амплитуды низкочастотного тока, связанным с намагничивающей обмоткой, первым аналоговым ключом, первым блоком формирования строба, последовательнр соединенными вторым блоком формиро-, . вания строба, вторым аналоговым клю чом, и масштабирующим усилителвм, сумматором, первый вход которого соединен с первым входом сумматора и с выходом первого аналогового клю ча, управляющий вход которого соединен с выходом первого блока форми» рования .строба, а информационный вход — с выходом фильтра верхних частот, второй вход блока регистрации соединен с выходом сумматора, а третий вход блока регистрации с вторым входом сумматора и с выходом масштабирующего усилителя, а информационный вход второго анало907480 гового ключа соединен с выходом фильтра верхних частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Измерительная техника", 1971, 11 12, с.59-60.