Осциллографический феррометр

(51) М Клб 01 й 33/12 осударстееннын иомитеСовета Министров СССРпо делам изооретенийи открытий(45) Дата опубликования описания 01.03.7 ий, В, П, Екимов, А. П. Ерастов и В. В. Посохин Могиле 72) Авторы изобретения(71) Заявители физики им, Л, В, Киренского и Новосибирскивенный ордена Знак Почета" завод точногомашиностооения Инстит госуда 54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ фЕРРОМЕ 5 Изобретение относится к технике быстрых магнитных измерений ферромагнитных образцов и изделий в сильных переменных маг нитных полях.Известен осциллографический Феррометр 5 в котором голе создается согеноидом в форме эллипсоида ВРащения, Недостатком его является низкий магнитный к,п,д, намагничиваюшего устройства при измерениях тонких стальных листов большой ширины, на- О пример прн входном контроле технических сталей или пооперационном контроле техно логических процессов,Другим недостатком является возможность контроля фазовой коррекции намагни- у ченности 3 и поля Н посредством частотнэ-диапазонного фазокорректора только по форме изображенич петли перемагничивания образца в режиме технического насыщения.Этот недостаток при измерениях магнит О чо-мягких материалов в слабых полях, ограничивающий точность, быстродействие и единство измерений осциллографических феррометров при измерениях магнитно-твердых материалов в сильных полях вызывает большую дополнительную погрешность из-забыстрого нагрева образца вихревыми токами и значительное повышение энергоемкостиособенно при измерениях сверхмагнитнотвердых материалов,В предлагаемом феррометре для повыщения магнитного к.п,д, точности и оыстродействия эллипсоидальный солспоид выполнен с витками прямоугольной формы, а вканалы 3 и Н введен смеситель сигналовимпульсов десятичной пометки осей и четырехконтактный двухпозиционный переключатель, например, механический, синхронные контакты которого включены в каждомканале размыкаюшими датчик и замыкаюшими выход триггера блока формированияосей с входом интегратора, размыкаюшимивыход другого канала с пластинами ЭЛТ изамыкающими эти платины с выходом сме -сителя причем геометрические размерысоленоида связаны соотношениями;к = 0,9965 ььЮ ь 1 ь еа-о,б,а = 005 - где К, - коэффициент сжатия эллипсоидальной образующей;- диаметр краевых витков;Ь - длина соленоида между центрамисечений краевых витков;2 д диаметр провода витка,На чертеже изображена функциональнаясхема описываемого феррометра.Намагничиваюшее устройство в видепонижаюшего трансформатора 1 имеет одновитковую вторичную обмотку 2, в которую включен эллипсоидальный соленоид спрямоугольными витками 3 иэ полого проводника, намотанными с постоянным шагомпо эллипсоидальной образующей, охлаждаемый последовательно с обмоткой 2 проточной жидкостью. Длина 2 Ь, ширина 2 Ь, высота 2 а рабочего отверстия и коэффициентсжатия эллипсоидальной образуюшей К соленоида связаны укаэанным выше функциональным соотношением.Во внутренней полости соленоида коаксиально полю установлена измерительнаякатушка намагниченности 4, включеннаявстречно-последовательно с компенсационнойкатушкой 5, сцепленной с полем обмотки 2и имеюшей постоянную, равную гостояннойизмерительной катушки, В измерительнуюкатушку введен измеряемый образец 6, ориентиоованный коаксиально полю соленоида,Катушка (датчик поля) 7 намотана на одно:л немагнитном каркасе с компенсационной катушкой. Измерительная и компенсационная катушки ерез контакты переключателя 8 включены на вход канала намагниченностисодержащего интегрируюший усилитель 9,диапазонный фазокорректор 10, выход котзрого связан через контакты переключателя8 с входом автокоммутатора 11 и с блоком 12 измерения мгновенных значений, вьходы которых присоединены соответственнок вертикальным отклоняюшим пластинам ЭЛТ13 и входу цифрового калибратора 14, градуированного в масштабных единицах намагниченности,Вход усилителя 9 канала 1 соединен свходом блока 1 5 вычисления дифференциальной восприимчивости и входом блока 16вычисления потерь.Датчик поля 7 присоединен через контакты переключателя 8 к входу усилителя 9канала Н и входам блоков 1 5 и 16,Канал Н включает интегратор, фазокорректор 10, выход которого присоединен через контакты переключателя 8 к входу автокоммутатора 11, выход которого присоединен к горизонтальным пластинам ЭЛТ,Выход фазокорректора присоединен также к входу блока 17 формирования стробимпульсов, выход которого связан с блоками 12 и 15, а также модулятором 18 ЭЛТ, б Ф 5 ЯО 30 3 4 б ЗФ М выход А блока 12 присоединен к калибратору канала Н, выходо к калибратору канала У .Выходы блоков 15 и 16 присоединенычерез переключатели 6, и ф к калибратору14, градуированному в масштабных единицах восприимчивости и потерь,Блок формирования изображения десятично помешенных осей включает генератор 19импульсов пометки осей, вход которого соединен с в ;ходом фазокорректора канала На выход - с последовательными десятичными целителями 20 и 21 частоты и генератором 22 полиобразного напряжения.Выход генератора 22 соединен с входами схем сравнения 23 каналов 3 и Н, вторые входы которых соединены с вьлодамифазокорректоров каналов, 3 и Н.Выходы схем сравнения 23 соединеныс входами схем совпадения 24, вторыевходы которых соединены с выходами триггера 25, управляемого сигналом делителя21, а выходы схем совпадения 24 соединены с управляюшими входами ключей 26в каналах Э и Н, вторые входы которых соединены с выходом генератора 22, а выходы соединены с входами авгокоммугагора11.С входами автокоммутатора 11 соединены также выходы схем совпадения 27каналов 1 и Н, входы которых соединены свыходом десятичного делителя 20, выходом генератора 19 и выходом триггера 25,Выход триггера 25 соединен с переключателем 8, Выходы десятичного делителя20 и генератора 19 включены на вход смесителя 28, выход которого через контактыпереключателя 8 присоединяется к входу 3или Н коммутатора 11,Прибор работает спедуюшим образом.Соотношение оптимальных геометрическихразмеров эллипсоидального соленоида с прямоугольными витками, отсчитываемых Увитков конечного поперечного сечения поосевым линиям согласно принципу среднихгеометрических расстояний,Кощ 099 Ь 5 Ь ( )Ь 2.С о,-О бЬ(обеспечивает в центральной части соленоида эффект взаимной компенсации краевыхспада поля, обусловленного усечением пслюсов соленоида, и возрастания поля, обусловленного ростом аксиальной компонентыплотности ампервитков от центра к полюсам. Этим достигается увеличение зоныоднородности поляСигналы датчиков дЭс 1 Ф и 0 И д 1поступают в каналы 3 и Н, где интегрируются, корректируются по фазе в диапазоне5071 44помимо повышения точности и быстродействия, сравнительно с известным феррометром, позволяет осуществить непрерывныйконтроль фазовой коррекции путем наложения, например, посредством коммутаторана экране ЭЛТ изображений петли образцаи совмешенных помеченных фронтов контрольного импульса,частот, начиная от частоты перемагничивания, и через такт посредством, коммутатора подаются на пластины ЭЛТ, на экране которой индицируется изображениепетли перемагничивания 3 Н),Параметры петли в произвольной точкеотсчитываются посредством блока 17, преобразующего сигнал Н) в стробимпульс с регулируемой от 0 до Т задержкой,которым модулируется по яркости точка наблюдения на петле и управляются амплитудные модуляторы 3 и Н блока 12,детектированные сигналы котрых измеряются калибраторами 14,Строб-импульсом управляется блок вычисления дифференциальной проницаемости, вы 1 Ьполняюший операциюЛ, Н=и: лБлок 16 выполняет операцию вычисленияполных потерь видат2 2Р = Е(С 1,УРН) -(с/3-Н) ХоВ блоке формирования изображения осейгенератор 19, синхронизированный с сигналом Н ( 1 ), задает длительность пилооб- фвразных импульсов генератора 22, амплитуда которых ограничивается до величин Ни Эпосредством схем сравнения, сигналы с выхода которых через такт открываютключи 26 посредством схем совпадения 24, Зфна вторые входы которых подаются тактовыепрямоугольные импульсы с триггера 2 Б,управляемого сигналами с делителя 21 частоты.Пилообразные сигналы с амплитудамиЭ Эби Н посредством коммутатора 11 подаютсяна пластины ЭЛТ, чередуясь через периодс сигналами 3 ( 1 ) и Н ( Ф ).Блок контроля фазовой коррекции, включающей в себя переклкчатели 8, например, 40контактные, механические и смеситель 28,работает следующим образом,При операции контроля синхронные контакты переключателя 8 отключают соответствующий канал от датчика 1 или Н и присоединяют к входу интегратора выход триггера 25, а выход смесителя 28 сигналовдесятичной пометки к выходу другого канала.Передний и задний фронт треугольного Юимпульса на выходе интегратора образуютна экране совмещенную линию, на которойдесятичные пометки совпадают при отсутствии фазовых искажений в канале.Такая конструкция, не связанная с на- фвблюдением искажений формы петли образца,Ф ормула изобретения Осциллографический феррометр, содержащий намагничиваюшее устройство в виде понижаюцего трансформатора с включенным в одновитковую вторичную обмотку принудительно охлаждаемым однослойным эллипсоидальным соленоидом с постоянной плотностью витков по образующей, с испытываемым образцом, каналы намагниченностии поля Н, включающие измерительную и компенсационную катушки намагниченности, катушку поля, интеграторы фазокорректоры, стробируюшее и счетно- рещаюшие устройства, блок формирования иэображения осей, включающих в себя генератор имульсов пометки, десятичные делители их частоты, управляемый ими триггер, схемы сов. падения и сравнения, осциллографический блок, коммутатор и калибраторы, о т л ич а ю ш и й с я тем, что, с целью повышения магнитного к.п.д., точности и быстродействия, эллипсоидальный соленоид выполнен с витками прямоугольной формы, а в каналы 3 и Н введен смеситель сигналов импульсов десятичной пометки осей и четырехконтактный двухпозиционный переключатель, например механический, синхронные контакты которого включены в каждом канале размыкаюшими датчик и замыкающими выход триггера блока формирования осей с входом интегратора, размыкаюшими выход другого канала с пластинами ЭЛТ и замыкающими эти пластины с вь 1 ходом смесителя, причем геометрические размеры соленоида связаны соотношениями; К = 0,9965 (Ь Й )Ь (Ь 60,1-0,6,где К - коэффициент сжатия эллипсоидальной образующей; 2,5, - диаметр краевых витков;- длина соленоида между центрами сечений краевых витков; 2 а - диаметр провода витка,Заказ 536 раж 102 3 Т одписное ного комитета Совета Минизобретений и открытий Государств до делам НИИП ов СС аЖ5,3035 Мос 5 у:чская наб г. Ужгород, ул. Проектная Филиал ППП фПате пель Л. УстиноваМ, Левицкая Корректор В, Куприяно