Устройство для определения энергетических диаграмм ферромагнитных материалов

) ИЗОБРЕТЕ ПИСАНИЕ ВТОРСНОМУ С ЕЛЬСТ 1) 3650957/25. -2) 22, 08. 836) 30.03.85. Б2) С.А.Филист1) Курский пол.Р 12ехнический инсти 088.8) свидете 01 Б 27/ свидетел 01 Б 27/ ОсудАРственнцй комитет ссс 0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП(56) 1.Авторское льство СССР М 603890, кл. 6 72, 1978.2. Авторское ьство СССР М 842555, кл. (3 83, 1981 (прототип);(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ДИАГРАММ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, блок управления, последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую Систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено соединенными последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей ) системой, расположенной перпендикулярно первой, двумя аттенюаторами,включенными между выходом генераторалинейнр изменяющегося напряжения ивходами соответствующих усилителеймощности,компаратором,включенным между выходом широкополосного усилителяи входом коммутатора, детектором,включенным между выходом широкополосного усилителя и входом управления коммутатора, соединенными пос."ледовательно реверсивным счетчиком,подключенным к выходу коммутатора,вторым коммутатором и Н - 8-триггером, а блок управления выполнен в.виде микропроцессора и блока оперативной. памяти, блока постояннойпамяти, таймера и интерфейса,подключенных к микропроцессору, и дисплея, подключенного к интерфейсу,причем входы управления генератора;линейно изменяющегося напряжения,аттенюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчика и В-Б-триггера ивыходы реверсивного счетчика и ВтЯ-.триггера подключены к интерфейсу.5 30 15 20 25 30 Изобретение относится к методамнеразрушающего контроля Ферромагнитных материалов и изделий и можетбыть использовано для измерениямагнитных параметров изделий в машиностроении.Известно устройство для контролямагнитных параметров изделий, содержащее соединенные последовательно генератор, электромагнитный преобразователь, состоящий из четырехП-образных магнитопроводов с общимцентральным стержнем, блок преобразования сигналов, детектор и индикатор 1,Недостатком известного устройства является то, что величину акизотропииопределяют по магнитномусопротивлению материала, которыйявляется лишь частью магнитопровода, и, следовательно, величина ЭДСв индикаторных обмотках не отражаетколичественно величину энергии на-магничивания, а следовательно, ианизотропию Кроме того, при определении энергетической диаграммыферромагнетика возникает необходимость в повороте намагничивающейсистемы, что приводит к изменениюусловий намагничивания, так как меняется зазор между магнитопроводоми материалом, а следовательно, имагнитное сопротивление.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство для определения энергетических диаграмм ферромагнитныхматериалов, содержащее генераторлинейно-изменяющегося напряжения,блок управления, пОаледовательносоединенные усилитель мощности и на.магничивающую систему, коммутатори последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный,усилитель. Я ,Недостатками этого устройстваявляются невозможность изменениянаправления перемагкичивания бези менекия условий перемагничивания,экранировакие скачков намагниченности,возникающих в глубине Ферромагнитного материала, поверхностнымислоями вследствие вихретокового взаимодействия, а также то, что анизотропию определяют в относительныхединицах,. Цель изобретения - повышениеточности измерений,Поставленная цель достигаетсяустройсво для определения энергетических диаграмм Ферромагнитных материалов, содержащее генератор линейно изменяющегося напряження, блок управления; последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и послецователько сое 35 40 45 50 55 60 65 диненные измерительную обмотку иширокополосный усилитель, снабженосоединенными последовательно вторымусилителем мощности и второй намагничивающей системой, расположеннойперпендикулярно первой, двумя аттенюаторами, включенными между выходомгенератора линейно изменяющегося напряжения и входами соответствующихусилителей мощности, компаратором,включенным между выходом широкополосного усилителя и входом коммутатора,детектором, включенным между выходом широкополосного усилителя ивходом управления коммутатора, соединенными последовательно реверсивным счетчиком, подключенным к выходукоммутатора, вторым коммутатороми Й -Я-триггером, а блок управлениявыполнен в виде микропроцессора иблока оперативной памяти, блока постоянной памяти, таймера и интерфейса, подключенных к микропроцессору,и дисплея, подключенного к интерФейсу, причем входы управления генератора линейно изменяющегосянапряжения, аттекюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчикаи В-Я в тригге и выходы реверсивногосчетчика и В-Я-триггера подключены кинтерфейсу,На Фиг.1 изображена блок-схема устройства; ка Фиг.2 - эпюры в контрольных точках устройства.Устройство для определения энергетических,циаграмм Ферромагнитных материалов содержит блок 1 управления, состоящий из микропроцессора 2, блока 3 оперативкой памяти, блока 4 постоянной памяти таймера 5 и интерФейса 6, подключенных к микропроцессору 2, и дисплея 7, подключенного к интерфеису 6.устройство содержит также генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, два аттенюатора 9 и 10, подключенные к ге- нератору 8 линейно изменяющегося напряжения, и интерФейсу 6, два усилителя 11 и 12 мощности, подключенные к соответствующим аттенюаторам 9 и 10 и две намагничивающие системы 13 и 14, подключенные к Усилителям 11 и 12 мощности.Устройство содержит также соеди. - ненные последовательно измерительную обмотку 15, широкополосный усилитель 16, омпаратор 17, коммутатор 18, реверсивный счетчик 19, второй коммутатор 20 и 2-Я-триггер 21, Входы управления коммутаторов 18 и 20 реверсивного счетчика 19 Н-Я-триггера 21 подключены и выходам иктерфейса 6, выходы реверсивного счетчика 19 и-Я-триггера 21 подключены к соответствующим входам интерфейса 6, Устройство содержит также детектср 22, включенный междувыходом широкополосного усилителя1 б и входом управления компаратора17.На фиг.2 показаны эпюры напряжений на Выходах блоков устройств:а) Выход усилителя 12 мощности;б)выход широкополосного усилителя1 б; В) Выход детектора 22, г)выходкомпаратора 17; д)импульсы ут 1 равления Е-Я-триггера 21 с микропроцессора 2; е)переходы В 8-триггера 21. 10Устройство работает следующимобразом,При запуске микропроцессор 2 выходит на управляющую программу, хранящуюся в блоке 4 постоянной памяти, 15в соответствии с которой микропроцессор 2 через интерфейс б запускаетгенератор 8 линейно изменяющегосянапряжения, устанавливает к-Б-триггер 21 в единицу. 20С выхода генератора 8 линейноизменяющегося напряжения сигнал поступает на аттенюаторы 9 и 10,коэффициент ослабления которых устанавливается программой. 25Причем, если коэффициент Ослабления одног- аттенюатора равен о 1то коэффициент ослабления другогоаттенюатора ранен 31 = 7-Р(это соотношение достигается подбором соответствующих делителеи в аттенюаторах) . С выходов аттенюаторов 10и 9 напряжение посступает на входыусилителей 12 и 11 мощности, к выходам которых подключены намагничивающие системы 13 и 14, Так как они0расположены под углом 90 друг к другу, то направление напряженностинамагничивающего поля в их геометрическом центре, в котором расположена измерительная обмотка 15, определяется соответствующими коэффициентами 3, и 3 аттенюаторов 10 и 9.При перемагничивании ферромагнитногоматериала возникают скачки Баркгаузена, которые наводят напряжение в обмотке 15. Это напряжение усиливаетсяширокополосным усилителем 16 и поступает на вход детектора 22 и компаратора 17. порог срабатывания компаратора 17 устанавливается прямопропорциональным амплитуде скачков,что достигается подключением выходадетектора 22 к задающему ВХОДУ комг.аратора 17. Калиброванные по амплитудеимпульсы с выхода компаратора 17поступают на коммутатор 18,которыйпо команде от микропроцессора 2 подключает их либо на Вход прямого счета (в первом цикле), либо на Входобратного счета (во Втором цикле)счетчика 19, 60.Процесс измерения протекает Вдва цикла, В первом цикле коммутатор 18 подключает выход компаратора).7 к входу прямого счета счетчика19, триггер 21 установлен Ез единицу,На ЕГО ВХОД УстсаноВКа НУЛЯкоммутатор 2 подключает Выход млае)шего разряда счетчика 19, Такимобразом, тр 11 егер 21 устанавл 1 ВаегсяВ НУЛЬ ПЕГОВЫМ ИМПЧЛЬССМ НсПРЯЖРНИЯскачков Баркгаузена, а таймер 5и микропроцессор 2 измеряют длительность импульса, поступившего на интерфейс 6 с выхода-сз-триггера 21(фиг.2 В). Так как перемагничиваниеосуществляется линейно изменявшимсяполем то по длительности импульса,поступившего на интерфейс б В первомцикле ОпреДелЯется пОлР слсартса НВ этом же цикле с выходов счетчика19 считьВаетсЯ кОд числа скачковБаркгаузена. Во втором цикле В счетЧИК 19 ЗсЕПИСЫВаРТСЯ КОД ЧНСЛа. СКаЧкОВ ВаРесгсЯУзРна полУчРнный В пеРвом цикле, коммутатор 18 подключаетвыход компаратора 17 к входу обрат"ного счета счетяка 19, а коммутатор20 поДключает ВыхОДПереполнениесчетчика 19 к Входу установкануля триггера 2), Длительностьимпульса, поступивше 1 О на интерфейсб с выхода триггера 21 и измеренного таймером 5 определяют длительность необратимых процессов в ферРомдГНИТН 01 Л МаТЕРИаЛЕ, лак КаК Нс 1 П"ряженность поля изменяется по линейному закону то зная длительностьэтбго импульса определяется напряженность поля Н, при которой заканчиваются необратимые процессы ьферроеагн 11 тике. Перемагничивая материал В области малых полей длянеобратимых потерь на перемагничивание, можно записатьи .".цн/п,Е-Н,11где и - число скачков ГаркгаузенаЗа ПЕРИОД ПЕРЕМсГНЕЛЧИВаНИЯ )С - коэффициент пропорцнональО" Т 1Вьггислиь энергию потерь на гистерезис для заданного числа направлений перемагничивания, микропроцессор 2 ннтерполирует значения энергии .потерь на весь ДЕапазог. После этого энергетическая диаграмма выводится на дисплей 7.1 аким ОберазОм, устрОйствО при Высокой производительности позволяет определить энергетическую диаграмму детали произвольной формы при произвольном положении датчика на ее плоскости и исключить влияние размагничивающего фактора и Влияние зазора, а также исключить необходимость менять положение ориентации датчика на плоскости детали.1147968 е Составитель Ю,ГлазковРедактор Е,Копча Техред С.легеэа Корре Пожо сн Зака,4/ филиал ППП фПатент, г,ужгород, ул,Проектна 1568/36 Тираж 89 ИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Иосква, Ж, Ра Подкомитета СССи открытийушская наб., д