Трансформаторный мост для измерения магнитной проницаемости ферромагнитных сердечников

Вовсюто. "-й ютФщтнст т т е;аз 1 ВСвт 14 О П И СА 4 ЩИЗОБРЕТЕНИЯ Д) 480984 Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 03.01.74 (21) 1983915/18-10 Т, Кл. 6 01 г 17/ нием заявки Юе с присое Государственный комитет(23) Приорит вета М нстров ССС изобретений 3) УДК 621.317.733бликовано 15,08.75, Бюллетень Меа опубликования описания 04,12.7 по репа иытнй 72) Авторы изобретения рпенко и Р, Д. Тучи. Б. Грин Е, А, Будницкая,1) Заявител 4) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ФЕРРОМАГНИТНЫХСЕРДЕЧНИКОВ 2 нных смости. Для повышения бьгстродействия процессаизмерения за счет обеспечения прямого огсче та магнитной,проницаемости и автоматического введения в измерительную цепь параметров, пропорциональных геометрическим размерам исследуемого сердечника, предлагаемый трансформаторный измерительный 10 мост снабжен операционным усилителем,включенным в одну из ветвей модестовой цепи, тремя регулируемыми элементами и тремя устройсгвами съема геомегрических размеров исследуемых ферромагнитов сердечников, 15 каждое из которых связано механически с соответствующим регулируемым элементом внешней ветви операционного усилителя.На фиг, 1 изображена принципиальнаясхема описываемого грансформаторного мо ста; на фиг. 2 - схема, поясняющая принципсъема и введения в измерительную цепь геометрических размеров исследуемых сердечников.трансформаторный мост работает следую щим образом.При включении источника питания 1 в об и т, трансформатора 2 напряжекают напряжения, питающие обе та. Токи, протекаюшие в ветви измотках т ний возни ветвями мос Изобретение относится к области электротехнических измерений,Известны трансформаторные мосты для измерения магнитной проницаемости ферромагнитных сердечников, содержащие источникпипания, трансформатор напряжения, компаратор токов, образцовую меру, детектор равнове 1 сия, служащие для измерения индуктивно,сти.Существенным недостатком таких мостов,с точечки зрения специфики измерения параметров ферромагнитных материалов, является трудоемкость определения магнитной,проницаемости и связанные с этим большие затраты времени.Это вызвано тем, что определение магнитной проницаемости с применением известныхмостовых цепей осуществляется путем математической обработки результатов измеренияиндуктивносги обмотки исследуемого сердечника, для чего предварительно,при помощиизмерительного инструмента (линейки илиштангенциркуля) устанавливают,геометрические размеры сердечнииа.Очевидно, что таиие измерительные цепи,требующие дополнительных вычислений, немогут обеспечить высокой производительности труда,при исследовании ферромагнитньгхматериалов и контроле изделий из иих, свяелением магнитной проница80984 Согласно выражени 1 о (3) при определениимагнитной проницаемости необходимо измерять длину средней магнитной линии 1 и площадь поперечного сечения 5,5 Известно, что:(7)- фд 1 срэ где .О,р - средний диаметр сердечника.Средний диаметр определяется из соотно шения:Оср - (8) где Й и д - соответственно, внешний и внут 15 ренний диаметры сердечника.Внешний диаметр 0 можно представитькак(7) примет вид:8 = - (сУ+ Ь),(10) 25 Е 1 одставив дале выражение (10) в равенство (4) и принимая во внимание, что 5=Ь Й, где л, - высота сердечника, и полагая Рз -- =,1, получим:Я,Я, . (а + Ь). 10 зр, дд" 1,256 6 Ь Иуддд д дд д Угдддздд 212 йзи 1 що 3 д-х дддоМод 13 30 у д зРз ддддддд у х с Лд яз дддз"а(3) где дд - магнитная проницаемость;д.дед - соответственно, индуктивность иколичество витков обмотки сердечника;д - длина средней магнитной линиисердечника;5 - площадь поперечного сечения сердечникаобеспечить равенство:газ(6) Таким образом, при соблюдении удсловия 60 (4) предлагаемый трансформаторный мост обеапечивает прямой отсчет по магнитной проницаемости, Уравновешивание измерительной цепи при этом осуществляется регулировкой витков обмотки т 65 43меряемого объекта 3 и в ветви сравнения,образуют в компараторе тсдков 4 магнитныепотоки, результат сравнения которых воспринимается детектором равновесия 5. Напряжение, снимаемое с обмотки тз, подводится кооразцовой мере б,посредством операционного усилителя 7, Элементы 8, 9, 10 внешнейветви усилителя связаны, например, механически с устройствами съема 11, 12 и 13 геометрических размеров исследуемых сердечников. Благодаря такой связки выходное напряжение операционного усилителя 7 изменяется пропорционально значению геометрических размеров сердечников, а измерительнаяцепь прои этом дает, прямой отсчет магнитнойпроницаемости,Это легко показать, если вывести условияравновесия с учетом передаточной функцииоперационного усилителя 7. Для простотывывода будем считать, что объект измеренияимеет чисто индуктивный характер. Тогдасравнивая выражения для амперчвитков ветви измеряемого объекта и ветви сравнения,т. е.: где О, - напряжение источника питания 1;од - круговая частота,найдем, что: Если с учетом выраиения (2):Следовательно, для определения мапнитной проницаемости исследуемых сердечников вполне достаточно производить съем таких размеров, как (д+Ь), Ь и Й.Характер связи между элементами 8, 9, 10 и устройствами съема 11, 12, 13 размеров, обеспечивающий тождестваР, = (а+ Ь), Я, = Ь, 4 = Ь,может быть не только механический, но, например, оптоэлектронный.При этом в качеспве элементов УЬ, Лд и Рз должны применяться фоторезисторы, а их освещенность должна изменяться пропорционально значениям (с+Ь), Ь и й.В простейшем случае устройства съема геометрических разиеров могут представлять собой обычные механичеокие рычаги, поступательное перемещение которых при помощи несложных известных передач превращаетсг во вр ащательное движение движков потен циометров Лд, Лз и Рз.Наличие непосредственной связи между элементами 8, 9, 10 внешней ветви операционного усилителя и устройствами съема 11, 12 и 13 позволяет вводить информацию о геометрических размерах исследуемых сердечников в измерительную цепь автоматичесжи. Это489984 агав Составитель И. Бахтина Техред А. Камышникова едактор С. Хейф Корректор В. Брыкси 714ного комитета С изобретений и -35, Раушская н Тираж 902овега Министровткрытийаб., д. 475 ПодписноССР ипография, пр. Сапунова, 2 освобождает оператора от необходимости пользоваться измерительным инструментом и устраняет связанныс с этим затраты времени, Отпадает необходимость и во вспомогательных вычислениях. Предмет изобретенияТрансформаторный мост для измерения мапнитной проницаемости ферромагнитных сердечников, содержащий источник питания, трансформатор напряжения, компаратор тоаказ 2917/12 Изд.ЦНИИПИ Государствен по делам Москва, Жков, образцовую меру, детектор равновесия, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия процесса измерения, он снабжен операционным усилителем, включен ным в одну из ветвей мостовой цепи, тремярегулируемыми элементами и тремя устройствами съема геометрических размеров исследуемых ферромагнитов сердечников, каждое из которых связано механически с соответ ствующим регулируемым элементом внешнейветви операционного усилителя,