Устройство для измерения максимальной удельной магнитной энергии

О П И -б-А"-Й.Й-В И ЗОБ РЕТ Ен И Я1 66000 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30,04.79(51) М, Кл.а6 01 К 3312 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ УДЕЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИИзобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано при разработках магнитоизмерительной аппаратуры,Известны устройства для измерения максимальной удельной магнитной энергии магнитных материалов, содержащие магнитную систему, датчики напряженности магнитного поля и индукции и блок измерения 11.Известно автоматическое устройство для измерения максимальной удельной магнитной энергии магнитных материалов. Это устройство содержит управляемый источник питания, магнитную систему, датчики напряженности магнитного поля и индукции и блок измерения (2.Недостатком извесных устройств является невысокая точность и невозможность измерять образцы замкнутой формы.Целью изобретения является повышение точности измерения.Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для измерения максимальной удельной магнитной энергии, содержащем блок намагничивания, блок измерения, блок управления и цифровой вольтметр, блок измерения содержит генератор счетных импульсов, два электронных клю (а, делитель частоты на два, схему ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов с триггером знака, преобразователь код - напряжение, схемы И, экстремум-детектор и дискриминатор нулевого уровня, причем выход блока намагни чивания через дискриминатор нулевогоуровня подключен ко входу вычитания триггера знака реверсивного счетчика импульсов, выход генератора счетных импульсов подключен через делитель частоты ко входу од ного электронного ключа, и непосредственно - ко входу другого электронного ключа, выходы ключеи соединены со входами схемы ИЛИ, счетный вход реверсивного с )е)- чика импульсов соединен с выходом схемы 15 ИЛИ, а выходы разрядов через схемы И -со входами преобразователя код - напряжение, опорный вход которого соединен с выходом блока намагничивания, а выход - со входом цифрового вольтметра и со входом 20 экстремум-детектора, выход которого соединен с управляющим входом вольтметра, потенциальный вход ключа, соединенного с делителем частоты на два, и вход сложения триггера знака подключены к первому 25 выходу блока управления, потенциальныйвход другого ключа и вторые входы схемы И подклсэчсны ко второму выходу блока управления.На фиг. 1 показана структурная схема 30 предложенного устройства; на фиг. 2 - на магпичивающес устройство, прпмспяс мое при измерснп; образцов замкнутоформы; па фиг. За, б - графики, поясняющ.с .рее- ЕЕИП РаооЫ ЕСТРОЙСТВБ.Устройство (см. фпг. 1) с)Держит блок 1 па.;ЕГЕЕН Ба)ЕЕ, О;еок 2 езмсрсеия е Олок 3 управления. Блок 1 намагничнваееия включает в себя сгабилпзатор 4 напряжения, вход которого подклеочен к выходу блока 3 управления, а выход через схему 5 сравпсипя напряжений и управляемый гснератор 6 тока соединен со входом 7 намагнпчивающсго устройства 8. Выход 9 памагничпвающего устройства 8 соединен со вторым входом схемы 5 сравнения, а выход 10 связан с входом блока управления.В состав намагничивающсго устройства 8 входят электромагнит 11, между пол.осамп которого помещен образец 12, измерительная обмотка 13, один конец которой зазсмлен, а второй конец служит выходом ипдуктпрованной ЭДС, и потснциомстр 14. один конец которого зазсмлсн, а второи осдипсн с входом интегратора 15, выход 10 которого слу)кит выходом напряжения, пропорционального напряженности магнитного поля в образце. Один конец обмотки 16 электромагнита заземлеп, а другой служит входом намагничпвающего устройства 8.Блок 2 измерения содержит генератор 17 импульсов стабильной частоты, выхсд которого подключен через делитель 18 .Еастоты на два ко входу электронного ключа 19, а непосредственно - ко в)оду электреппого клоча 20, Выходы ключси соединены со ьходамн схемы 21 И.1 И. Выход схс:ы 21 ИЛИ сосдинеп со счетным входом реверсивного счетчика 22 импульсов, Вход дискрпминатора 23 нулевого уровня соединен с выходом 10 памагнпчивающсго устрсйства 8, а выход связан со входом 24 трее)ера 25 знака рсвсрсивного счетчика 22.Выходы реверсивного счетчика 22 через схемы 26 И соединены со ьходами преобразователя 27 код - напряжение, опорный вход которого соединен с выходом 10 памагпичивающсго устройства 8, а выход - со входом цифрового вольтметра 28 и со входом экстремум-детектора 29. Выход последнего соединен с управляющим входом вольтметра 28.Потснциальный вход ключа 19 и вход 30 сложения трпггсра 25 знака реверсивного счетчика 19 подключен к первому выходу блока 3 управления. Потснциальеые вход ключа 20 и вторые входы схем 26 И подключены ко второму выходу блока 3 у:Е- равления.На фпг. 1 показано намагпичивающес устройство, применяемое при измерен.и образцов разокнутой формы, В слу:Еас измерения образцов тороидальной формы па- МБГНИЧИБ 2 ОЩСС 1, СТРОЙСТБОгласно фиг. 2. Оно содержит образсц 31 с намагничивающей обмоткой 32 и обмоткой;)3 обратной СБ 5 езихонсе, 34 намагпичива- ющсЙ Оомоткп 32 слу)кЕТ входомчивающсго устройства, а конец 35 срез калиброванный резистор 36 зазсмлсп. Ко 5 нсц 35 слу)кет выходом напряжения ЬпропорциоальОГО Е 2 пряжсннос ее х 2 Гнитпого поля. Один конец обмотки 33 заземлсн, а второй конец 37 служит выходом индуктироваНой ЭДС. При измерении 10 максимальной удсльпой магнитной энергииобразцов тороидальной формы вместо намагничивающсго устройства 8, изображенного на фиг. 1, к точкам 7, 9 и 10 соответственно подключают концы 34, 37 и 35 на магничивающсго устройства, Изображенного на фиг, 2.Устройство работает следующим образом.1 О сигналу от блока 3 управления вклю чается стабе.лизатор 4 напрякения. Его выходное напряжение в качестве опорного подается на схему 5 сравнения, на другой вход которой поступает с:гнал обраееоЕ связи. Напряжснпе с выхода схемы 5 срав пения, равное разности опорного напряжения и напряжения обратной связи, воздействует на управляемый генератор 6 тока, выходной ток которого поступаее Б обмотку 16 электромагнит" 11. Возне)каеощес при 30 этом магнитнос полс. Псрсмагничивает образец 12 от - Н до +П, по предельной пст,с Гистерезис 2 (Пуд - максЕм Ел ьное значсппс напряженности магнитного поля в ОоразЕС 1. ЭДС, ееед) е(т)еровЕееея Б Оомот;35 ке 13, подаегс 5. Б качестве СИГпяла Оора- ной связи на сх му 5 сравеснп 5.Таким образом, блок 1 памагн;ечиванияобссее эЕС Постоянство ЭДС Е;ри намагничивании, т. е. липсиос Бо Бремени воз растанис индукции в образце.Одновременно с еачалом еЕемагнеечивапия сигнал запуска от блока 3 уравлсния проходит на вход 30 сложеня триггера 25 знака, который устапавливаст ревсрсив ный счетчик 22 на прямой счет, и тот жсСееее)л открывает электронный ключ 19, через который импульсы от генератора 17 :срез делитель 18 частоты па два и схему 21 И.1 И прохОДяе на сеегееый вход рсвср сивного счетчика 22.В гроцсссе перемагпичивания образцаипдукция з нем езмс 5 с 05 Бо времени, как показано па фиг. 3, а, а изменение во врсмспи папр 5 жспеея Ьц пз)Оражсно кривоЙ 55 па фиг. 3, б.В момеее г БРемсниь когДа Ь=0 (а,следовательно, и папряжснность агнитноЕо поля равна нулю), срабатывает дискриминатор 23 нулевого уров 5. Его выходной псе спе нас опрокидывает триггер 25 знака итем самым переключает реверсивный счетчик 22 па обратный счет, С момента времепп е До момента времени е. счетчик рябо- таст на вычитанис. В момент времени НОГда еапр 5 жснис l, достиГаст зн 2 чсния+ У соответствующего напряженности магнитного поля +Н, блок 3 управления выдает сигнал на закрывание электронного ключа 19 и ца цсрсмагничивание образца в обратном направлении, т. е. от +Н до - Н В момсцт времени 1 з, когда снова станет Г=О по сигналу от блока 3 управления открывается электронный ключ 20 и начинает подаваться разрешающий потенциал ца вторые входы схем 2 б И.Число Л, импульсов, сосчитанное счетчиком 22 к момснту времени 1 ь равно- в, -- в) лВ, 2где о - частота следования импульсов на выходе генератора 17; 1 О/г - частота следования импульсов на выходе 18 делителя частоты на два; Вп, - значение индукции при максимальном значении Н напряженности магнитного поля; В, - значение остаточной индукции.Число Уз импульсов, сосчитанное счетчиком 22 к моменту времени 1 з, равно- в, - в, Л в,Отношение " характеризует скорость2изменения индукции в образце и является постоянной величиной, устанавливаемой заранее.Таким образом, код Уз, записанный в счетчике 22, к моменту времени 1 з, т. е, к моменту, когда образец перемагничен до +Н, пропорционален остаточной индукции образца.Число Л импульсов, сосчитанное счетчиком 22 в произвольный момент времени после момента 1 з, когда импульсы поступают ца счетчик 22 с частотой 1 О, минуя делитель 18 частоты на два, равновл вгп где В - значение индукции в момент времени 1.Следовательно, число Ж импульсов в счетчике 22 пропорционально значению магнитной индукции в произвольный момент временипосле момента 1 з.Линейно возрастающий во времени код У индукции подается через схемы 2 б И на входы преобразователя 27 код - напряжение. Питание этого преобразователя производится напряжением с выхода 10 намагнич ива ющсго устройства 8, пропорциональным напряженности поля в образце в каждый момент времени. Поэтому напряжение на выходе преобразователя 27 в каждый момент времени пропорционально произведению напряженности магнитного поля и индукции в образце, т. е. удельной магнитной энергии образца. Выходное напряжение прсобразоватсля 27 подается на вход 5 1 О 15 20 25 30 35 .10 45 5 а бцифрового вольтме-, ра 28 ц на вход экстремум-детектора 29. Цифровой вольтметр может быть циклического действия цлц следящего уравновешивания, На управляющий вход вольтметра с выхода экстремумдетсктора 29 подается потенциал, разрешающий периодический запуск вольтметра или сго следящцц режим.По мере увеличения размагнцчивающего поля производится непрерывное (следящим вольтметром) цли периодическое (вольтметром с периодическим запуском) измерение магнитной энергии. Рост показаний вольтметра продолжается до того момента, пока величина магнитной энергии не достигнет своего максимального значения. С этого момента уровень напряжения на выходе экстремум-детектора 29 изменяется и при этом на управляющий вход вольтметра 28 начинает подаваться сигнал, запрещающий его следующий запуск или дальнейшее слежение. На счетном устройстве вольтметра 28 остается показание, пропорциональное максимальной удельной магнитной энергии образца.Процесс измерения максимальной удельной магнитной энергии образца замкнутой формы происходит аналогично предыдущему случаю.Введение в устройство для измерения максимальной удельной магнитной энергии системы стабилизации индуктированной ЭЛС и преобразователя код - напряжение создает преимущества по сравнению с прототипом, так как при этом повышается точность измерения максимальной удельной магнитной энергии. Повышение точности измерения максимальной удельной магнитной эцсргцц - одной цз основных характеристик магнитных материалов - дает возможность повысить качество магнитных материалов ц технические характеристики устройств, в которых они применяются.Кроме того, с помощью предложенного устройства возможно проведение измерений ца образцах как разомкнутой, так ц замкнутой формы, что не требует изготовления для провсдснця испытаний образцов специальных размеров и формы. Прц этом уменьшаются затраты на проведение цспы-анцй. Формула изобретения Устройство для измерения максимальной удельной магнитной энергии, содержащее блок намагничивания, блок измерения, блок управления ц цифровой вольтметр, отл ц ч а ю шее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, блок измерений содержит генератор счетных импульсов, два электронных ключа, делитель частоты на два, схему ИЛИ, рсвсрсцвный счетчик импульсов с триггером знака, преобразователь код - напряжецие, схемы И, экстремум660002 О 4 4 Р ---та оставитель Н, Филиппо Заказ 1130,18 Изд, М ЗЗ 11 ПО Поискв Государст по дотам изоорег 113035, Москва. Ж, Тираж 089 Подписновенного комитета СССРсини и открызинРаушскаи иаб д. 1,5 апунова, 2 ипографи детектор и дискриминатор нулевого урогня, причем выход блока нах 1 Гпи 1 иван.1 через дискриминатор нулевого уровня подключен к входу вычитания триггера знака реверсивного счетчика импульсов. Выход генератора счетных импульсов подключен через де,1 итсль частОты КО входу ОдпОГО э,ектронного ключа, а непосрсдствси:о - ко ВХОДт ДРХ ГОГО ЭЧЕКз ПОПНОГО КЛ 10111, ВЫХОДЫ ключ". соединены со входами схемы ИЛИ, счегпь.й вход реверсивного счсгчика импульсов соединен с выходом схемы ИЛИ, а выходы разрядов через схемы И - со входами преобразователя код - напряяение, опорный вход которого соединен с выходом блока намагничивания, а ьыход -со входом цифрового вольтметра и со входом"кстрсмум-дстектора, ВыхОд котороГО соединен с управлгногцпм входом вольтметра,1 готснци альпы й вход к,110 а, сосдинс 111 ОГО с5 дел;пелсм -астоты на два, и вход сеокения триггера знака подключены и первомуходу блока управления, потенциальныйгход другого ключа и вторые входы схемыИ подключены ко второму выход блока1 О правления.Источники информации,принятые во внимание при экспергизе1. ЛВ 1 орское свидетельство СССР2 б 4549, кл. 6 01 К 33/12, 1970.15 2. Авторское свидетельство СССРМ 38635 б, к,1. 6 010 33/12, 1973. зедактор М, Трофимова Техрел Л. Котова Корректор 3. Тарасова