Устройство для измерения магнитных шумов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 1251000 19) 1 К 33 02 51) АВТОРСК ехничес Молчано агнитнь зонды. 2.МЕРЕНИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗНИТНЫХ ШУМОВ(57) Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, может бытьиспользовано в приборостроительной,электротехнической и радиотехническойпромышленности для неразрушающегоконтроля материалов и изделий. Цельюизобретения является повышение точности измерений спектра магнитныхшумов в полосе, включающей как основную, так и высшие гармоническиесоставляющие частоты возбуждения,Для достижения этой цели синхронныйдетектор выполнен в виде двух управ-,ляемых делителей 8 и 9 напряжения,блока 13 управления и генератора 14 опорной частоты, а генератор 1 возбуждения выполнен с синхронизирующим входом, Кроме того устройство содержит магнитомодуляционный преобразователь 2, имеющий две намагничивающие катушки 3 и 4, й две индикаторные обмотки 5 и 6, широкополосный 1251000усилитель 7, усилитель 10, фильтр 11 низкой частоты, индикатор 12 и исследуемый образец 15. Введение новых схемных элементов позволяет измерять уровень магнитных шумов вблизи гармо. ники частоты возбуждения, что повышает точность измерения по сравнению с прототипом. 2 ил.Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может бытьиспользовано в приборостроительной,электротехнической и радиотехнической промышленности для неразрушающего контроля материалов и изделий.Цель изобретения - повышение точности измерений спектра магнитныхшумов в полосе, включающей как основную, так и высшие гармоническиесоставляющие частоты возбуждения,На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства, на фиг,2схема блока управления,Устройство содержит генератор 1возбуждения, магнитомодуляционныйпреобразователь 2, имеющий две намагничивающие обмотки 3 и 4 и две индикаторные обмотки 5 и 6 широкополосный усилитель 7, управляемые делители 8 и 9 напряжения, усилитель 10,фильтр 11 низкой частоты, индикатор12, блок 13 управления, генератор 14опорной частоты и исследуемый образец 15. Индикаторные обмотки 5 и 6 через усилитель 7 соединены с входами управляемых делителей 8 и 9, выходы которых соединены с входами усилителя 10. Выходы усилителя 10 через фильтр 11 низкой частоты соединен с индикатором 12. Генератор опорной частоты соединен с блоком 13 управления и через генератор возбуждения с намагничивающими обмотками 3 и 4. Выходы блока 13 управления подключены к вторым входам управляемых делителей 8 и 9. Управляемые делители 8 и 9 напряжения могут бьггь выполнены на аналоговых или дискретных элементах. Устройство работает следующим образом.Синусоидальный ток от генератора1 возбуждения протекает по намагни ченным обмоткам 3 и 4 магнитомодуляционного преобразователя 2 и возбуждает в исследуемом образце 15 магнитный поток, В индикаторных обмотках5 и 6 индуцируется напряжение, имею щее дискретно-сплошной спектр, которое усиливается широкополосным усилителем 7. Индикаторные обмотки 5 и6 включены встречно, что позволяетуменьшить дискретную составляющую 15 спектра и сохранить линейный режимработы широкополосного усилителя. Свыхода широкополосного усилителя 7усиленное напряжение поступает черезуправляемые делители 8 и 9 напряже ния на вход усилителя 10, Управляемые делители 8 и 9 напряжения выполнены в виде цифроаналоговых преобразователей код - сопротивление, Управляющие коды формируются блоком 13 25 управления, выполненным на основе реверсивного счетчика импульсов, которые поступают с генератора 14 опорной частоты,ЗО Частоту о 3, вблизи которой определяются магнитные шумы, устанавливаютгенератором опорной частоты 14, приэтомд= 3 (1) 35ьгде- частота тока возбуждения;и - номер гармоники .частоты )ЬСигнал с генератора 14 опорнойчастоты поступает на блок 13 управле"ния, на выходе которого формируютсядва противофазных напряжения, регулирующие коэффициенты передачи К,1251000 Так как полоса пропускания фильтра низкой частоты ограничена сверхучастотой Я , на входе индикатора 12будет присутствовать только первая 5 составляющая напряжения У 1 и, следовательно, напряжение на"выходе К, =К, +Ксояй; К К К созаС,(2) 10 или 20 К = 2 К К = сопят. Преобразование сигнала с выхода широкополосного усилителя 7 до входа усилителя 11 низкой частоты рассмотрим отдельно для сплошной компоненты спектра (для напряжения магнитных шумов) и для дискретной компоЭО ненты (гармонической составляющей с частотой а) ).Обозначим крайние частоты полосы сплошного спектра, в пределах которой определяется уровень магнитных шумов, через и- - я и 3 + Я (где Я и 3 ). Тогда напряжение Б 1 на выходе усилителя 10 для сплошной компоненты спектра имеет вид:. К, и К управляемых делителей 8 и 9 г напряжения по следующим законам: где К, - среднее значение коэффициента передачи;К - максимальное отклонениекоэффициента передачи отсреднего значения,Общий коэффициент передачи Кз делителей 8 и 9 напряжения и усилителя 10 имеет вид:Кз К (К в+ К,соя й) - (К,- К .совой) Кз = 2 К К соз-й = К соя-й где К в . коэффициент усиления дифференциального усилителя 10,1 ш 3 огде 001 и Ц, - средние значения 55амплитуд шумового напряжения на частотах ) - я. и иг +я,= К К (П + П )сояас, (3) где К - коэффициент передачи фильтра 11 низкой частоты. Таким образом, напряжение шумов 0 с частотами в полосе от оЗ - Я до1 Шо 3 +Я преобразуется в напряжение Б с частотами в полосе 0 - Я.Аналогично выражению (2) напряжение на выходе дифференциального усилителя 10 для гармонической составляющей спектра Б, = КдЦ. соя(С +у ) = К соя й"1Ы сояХ +у)1 К Б сову+= - Б,созм+ Б,соз(2 3 с +ч), (4) где Б - амплитуда напряжения гармоГнической составляющей с часТОТОЙ Г 3м - угол сдвига фаз между напряжением гармоники и напряжением опорного генератора14. Из уравнения (4) следует, что гармоническая составляющая УГ спектра преобразуется в постоянное напряжение и в напряжение с удвоенной частотой2 о) и = Б соз(2 оГ+р ). К Так как полоса пропускания фильтра низкой частоты ограничена сверху частотой Я , то напряжение Б и 01,1 Г не усиливаются и, следовательно, не влияют на показания индикатора 12. Следовательно, с выхода фильтра низкой частоты только налряжение Б 11 характеризующее уровень магнитных шумов в полосе, включающей гармоническую составляющую частоты возбуждения, поступает на вход, в качестве которого используется вольтметр индикатора 12 эффективных значений.Рсл псьюе раж 72 писное роизв,-полигр. пр-тие; г. Ужгород Проектная, 4 Выражение (3) и (4) справедливы только в том случае, когда частотазадаваемая генератором опорного напряжения 14 тождественна частоте гармонической составляющей частоты о- генератора возбуждения 1, т,е 01когда выполняется равенство (1), Для этого напряжение с генератора опорной частоты 14 подается на синхронизирую щий вход генератора 1 возбуждения, синхронизируя при этом частоту тока возбуждения.Таким образом, введение в устройства блока управления, двух управляе мых делителей напряжения и генератора опорной частоты позволяет измерить уровень магнитных шумов вблизи гармоник частоты возбуждения при любом значении амплитуды и номера гармони ки, что повышает точность измерения,Формула изобр ет ения Устройство для измерения магнит ных шумов, содержащее магнитомодуляционный преобразователь, широкополосный усилитель, генератор возбуждения, синхронный детектор, усилитель, фильтр низкой частоты и индикатор, Зо при этом магнитомодуляционный преобВНИИПИ Заказ 4406 42 разователь через широкополосный усилитель подключен к первому входусинхронного детектора, выходы которого через усилитель и фильтр низкойчастоты подкпючены к индикатору, агенератор возбуждения соединен выходом с обмоткой возбуждения магнитомодуляционного преобразователя, о тличаюЩееся тем, что, сцелью повышения точности измерения фуровня магнитного шума на любой и-йкомпоненте спектра частоты возбуждения (где и = 1, 2, 3, 4. ,), включая гармоническую составляющую,синхронный детектор выполнен в видедвух управляемых делителей напряжения,блока управления и генератораопорной частоты, а генератор возбуждения снабжен синхронизирующим входом, при этом первый и второй управляемые делители напряжения соединеныс первым и .вторым выходами блока управления, вход которого соединен свыходом генератора опорной частоты исинхронизирующим входом генераторавозбуждения, при этом вторые входыуправляемых делителей напряжения соединены с первым входом синхронногодетектора, а их выходы - с выходамисинхронного детектора.