Осциллографический феррометр

СОюз Советских Соцйалнститеских Республик(23) 11 риоритет(43) Опубликовано 05.10.7631 оллетень371(45) Дата опубликования Описания 01.03.77(51) М, Кл е С 01 Я 33/1 2 Госудаостееееык комитетСооета Иееистоое СССРпо,аелал: еаойетееей(72) Р.нтсо, изобретения 1 нст 11 тут физики им. Л, В, Киренского и Новосибирский государственный Ордена "Знак Псчетаф завод точного машиностроения(71) Зато:,гг, - ,:54) ОСЦИЛЛОП аФИЧЕСКИй ФЕРРОМЕТРч 32,",згб:,-теп 11 О Относится к технике быстрых 1.Н,цых 1:змеоеций стераневь 1 х об,: ," тч ых материалов в с ильюц; - ,р,;: с-",";,: де 1 о О. 1".тр 1.;, в к стор ь.х Ойн ООс-н-". -е, ;вгтптчцв:.юц;ее полее генериру- - г ОтГ 1 Ц -.",т Ч, Н;:.,1, Еи М,Н 1 ОВЯТКОВЫИИ Сс 11 е.1 сий;лали; иключенн;:ом 11 вс вторичную Однсвитковую сб лотку гцнижаюшего трансформатора, а измерительная катушка, установленная з цент;.е ".оленсида, включена встречнс-ц-.следеввтельнс с компенсационной ка. ушко . Снабже 1 пасй пстенцисметрами тс-.",.г.,:. и;р-; бс: рег лировк 11 снимаемого с нее напаякепи я; усган:в. - .егто 1. коаксиаль- ЯС у ; ",Оной,Г ййя Ъ,Ц;;.;: Я,С; СКССЦЕ 1 ГЛЕ- ттия с поле:л рассеяния Образца. Прц измерении Обпазц,;в с,-с,1;.О л Опт-,ч 11 е г-,т.;й спектр Ры:,и 1 х гор ;".: ".,; и;"ц."ценности И ИНйУКЦИ 11 и-" .",КТК ,",;:; Ееан С гт., ЦЗМЕРИР - 1 1,йукция1 аГнитно О поля;:,атуха 1 с ших высокочастотных колебаний в виде выброса у фронта и послеимпульсного обратного выброса, Ускорение же затухания паразитных колебаний путем введения в цепь активных элементов неприменимо в данном случае, так как это приводит к фазовымискажениям, влияюшим на форму изображения петли перемагничивания, Применение специальных намоток, уменьшающих меж виткову 1 О емкость (универсальная намотка,пслифилярные обмотки), усложняет изготовление измерительных катушек, ухудшаетвоспроизвсдимость параметров, не давая большого эффекта, уменьшение числа витков б измерительной катушки приводит к существенному уменьшению отношения сигнал-помеха, чувствительности, усложнению требований к электронным усилителям. Кроме того, отмечается погрешность компенсации 20 измерительной катушки, источником которой в режиме синусоидального напряжения источника намагничиваюшего устройства являются высшие гармоники (преимущественно 3-я) намагничиваюшего тока соле ноида, обусловленные нелинейностью ос3 5новной кривой намагничивания сердечникапонижающего трансформатора, Уменьшениесодержания высших гармоник ограничениемрабочей части основной кривой намагничивалия, как это делается в измерительныхтрансформаторах тока, привело бы к увеличению габаритов, веса и стоимости намагничивающего устройства, неоправданномув связи с тем, что на процесс перемагничивания образцов высшие гармоники практически синусоидального поля оказывают несущественное влияние,Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений феррометром материалов с ППГ путем ослабленияпаразитных колебаний измерительной катушки и уменьшения погрешности компенсации,обусловленной нелинейными искаженияминамагничиваюшего тока. Это достигаетсятем, что феррометр снабжен последовательно соединенными амплитудно-фаэовым корректэром первой гармоники и суммагором,второй вход которого связан с измерительной катушкой, а выход - с интеграторомканала намагниченности, причем системакомпенсации измерительной катушки выполнена в виде двух токовых компенсационных катушек, расположенных коаксиальнэ соленоидам на расстоянии 1/4 длинысоленоидов от их правых концов при правовинтовой намотке, имеющих ширину неболее 1/12 длины соленоида, из которыходна включена встречпо-последовательночерез амплитудно-фазовый корректор первойгармоники с потенциальной компенсационной обмоткой, сцепленной с магнитным потоком сердечника понижающего трансформатора, а другая через амплитудно-фазовый корректор - с измерительной катушкой,охваченной кэроткозамкнутым немагнитнымвысокээлектропроводным экраном с отношением его длины к длине катушки не менее 1,2.На чертеже изображена функциональнаясхема предлагаемого феррометра.Устройство состоит из коаксиальных однослойных эллипсоидальных соленоидов 1с функциональным соотношением размеров,намотанных с постоянным шагом витковпо образующей трубчатым проводником ивключенных последовательно в одновитковую вторичную обмотку 2 понижающеготороидального трансформатора 3, причемтоководы соленоидов имеют коаксиальноесоединение, Трансформатор имеет потенциальную компенсационную обмотку 4, соединенную со входом аплитудно-фазовогокорректора 5, Коаксиально соленоидам установлены токовые компенсационные катушки б с равными постоянными щ 5, расположенные на расстоянии 1/4 длины оси10083 б Ф 5 ЯО и 30 е 40 соленоидов от правого при правовинтовойнамотке конца соленоида и имеющие ширинуне более 1/12 длины оси. Коаксиально измеряемому образцу 7 установленая измерительная катушка (датчик намагниченности) 8,снабженная расположенным на ее внешней поверхности короткозамкнутым экраном 9 изнемагнитного высокоэлектропроводного материала, длина которогосвязана с длинойкатушки 8 Госоотношением Щ 1, 2. Коаксиально вторичной обмотке понижающеготрансформатора установлена тороидальнаякатушка (датчик поля) 10 на магнитномсердечнике, являющаяся датчиком поля,Обмотка 4 соединена со входом амплитудно-фазового корректора 5 правой гармсники намагничивающего слоя, выхэд котэрого, соединенный встречно-последовательно с тонкой компенсашэннэй катушкой 6,включен через фазокорректор 11 третьейгармоники к входному резистору В сумматора 12,Катушка 8 соединенная встречно-последовательно с выходом амплитудно-фазовогокорректора 13, сэ входом которого связана токовая компенсационная катушка 6, соединена через резистор Кс одним из вхдов сумматора 12, Выход сумматора 12соединен с интегратором 14 и одновременнос входами блоков вычисления ттрэницаемости 15 и потерь 16. Выход ,"нтегратэра14 через диапазонный фазэкэрректэр 1 7соединен с блоками измерения и нэвенныхзначений Э и Н 18, фэрмировачия изэбражения калиброванных осей Д и Н 19 и автокоммутатором 20, Латник поля 10 содинен с блоком вычисления дифференциальнойпроницаемости 15 и интегра 1 ором 21, вь- ход которого через диапазонный фазокэрректор 22 связан со входами блоков фэр.ирэвания строб импульса 23, регулируемогопо фазе, измерения мгновенных значенийи Н 18, вычисления потерь 16 автэкэ:,.- мутатора. Выход блока формирования этэбимпульса 23 соединен с модулируюшимэлектродом ЭЛТ 24 и блоком измерениямгновенных значений, выходы которых а иб соединены с колибраторами 25 и 26, скоторыми через переключатель рода измерений 27 соединены выходы блока измерения дифференциальной проницаемости в ипотерь г.феррометр работает следующим образом.При измерении образца 7 с прямоугольной петлей гистерезиса, имеющего широкийспектр намагниченности, в контуре из межвитковой емкости измерительной катушки 8и индуктивности рассеяния возникают затухающие паразитные высокочастотные колебания, искажающие форму петли перемагничивания. Короткозамкнутый экран 9, вследствие наводящихся в нем вихревых токов,уменьшает добротность паразитного резонансного контура и срывает колебательныйпроцесс, При отношении длины экрана и катушки 1 . / 1 с = 1,2 срываются паразитные колебания в широком диапазоне частоти не вносятся искажения формы сигнала,что увеличивает постоянную датчика намагниченности 8 М 5 не менее, чем на два порядка,Из э.д,с, измерительной катушки.Е (оэср) =Е ьож-+д )+3 1 ГИ 8 8(гарм онпками высшего порядка пренебрегаем по малости) вычитается э.д,с. токовой компенсационной кату.дки скорректированная по фазе и амплитуде первой гармоники так, что() - с ( ".)55Из э,д,с, потенциальной компенсационной катушки Е, ( Ж 1), имеющей в режиме синусоидального напряжения источника пренебрежимо малые высшие гармоники, Вычи тается скорректированный по амплитуде и фазе первой гармоники сигнал второй токовой компенсационной катушки, так чтоЕ, (оэср) - Е (к)=Е ипбаФ+ ),скорректированный по фазе третьей гармоники, так что -Ь = с-,5, сигнал с фазоц корректора 11г = тгз )складывается с разностным си 1 наломЕ: (ц 5) - Е еФ) = Е ц(5 с+У )8 5эл 5 55поданным в противофазе на сумматор 12, Фрезисторы которого выбраны так, что ЕгЯ/В)=(Е 8- Е 5)(Вг/й)и сигнал на выходе сумматора при отсутствии образца в катушке равен О, а привведении образца - Е=К 035 о 03 с( 1,40где К. - постоянный коэффиш 1 ент.Благодаря расположению токовых компенсационных катулек 6 на расстоянии1/4 длины соленоида 1 эт правого концапри правовинтовой намотке, где имеет мес - 45тэ минимум радиальных компонент поляН и Н существенно снижаются требоваУ 1ния к точности ориентации катушек коаксиально соленоиду.Проинтегрированный и скорректированный фпо фазе и диапазону частот сигнал дЗб 1поступает на коммутатор 20, блок формирования изображения осей У и Н 19 иблок измерения мгновенных значений 3 иН 18, синхронизируемый генератором строб- фвимпульсов 23, запускаемым проинтегрированным сигналом канала Н.Строб-импульсы поступают на модулятор яркости луча ЭЛТ 24, образуя яркостную метку в точке измерения на изобра- И женин петли перемагпичивания, и синхронизируют блок вычисления дифференциальнойвосприимчивости 1 5, выполняющий операциюд = Г(У/д 1 . сЩ/Я элок вычисления потерь16 выполняет операциюглР=Г КН+В)-(и-И) г,оБлок формирования калиброванных осей ) иН 19 ограничивает напряжения разверткиосей до величин 1 и Нп, после чегоони при помощи коммутатора 20, чередуясьчерез период с сигналом ЗИ)и Н ( 1 ), поступают на пластины ЭЛТ 24, Величины У,Н, , Р отсчитываются по калибраторам,градуированным в соответствующих магнитныхединицах и присоединяемым к соответствуюшим блокам,ф ормула изобретения Осциллографический феррометр, содержащий намагничивающие коаксиальные эллипсоидальные соленоиды, включенные во вторичную одновитковую обмотку понижающеготрансформатора, датчик поля, измерительную катушку с испытуемым образцом, интеграторы и диапазонные фазокорректорыканала намагниченности 3 и напряженности Н, блок формирования изображениякалиброванных осей, автокоммутатор, блокивычисления дифференциальной пр оницаемости,потерь мгновенных значенийи Н, генератор строб-импульсов, калибраторы с переключателем рода измерений, амплитуднофазовый корректор и осциллограф, о т л ича ющий с я тем, что, с цельюповышения чувствительности и точности измерения, он снабжен последовательно соединенными амплитудно-фазовым корректоромпервой гармоники намагничиваюшего тока,фазовым корректором третьей гармоникии сумматором, второй вход которого связанс измерительной катушкой, а выход с интегратором канала намагниченности, причемсистема компенсации измерительной катушки выполнена в виде двух токовых компенсационных катушек, расположенных коаксиально соленоидам на расстоянии 1/4 длины соленоидов от их правых концов при правовинтовой намотке, имеющих ширину не более 1/12 длины соленоида, из которых одна включена встречно-последовательно через амплитудно-фазовый корректор первойгармоники с потенциальной компенсационной обмоткой, сцепленной с магнитным потоком сердечника понижающего трансформаторы, а другая через амплитудно-фазовыйкорректор - с измерительной катушкой, охваченной короткозамкнутым немагнитнымвысокоэлектропроводным экраном с отношением его длины к длине катушки не менее 1,2,