Устройство для измерения магнитных характеристик

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистииескихРеспублик и 949567 Г(22) Заявлено 31.12. 80 (21) 3227429/18-21 Р 1 М К з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 6 01 Н 33/14 Государственный комитет С С С Р по делам изобретений и открытийОпубликовано 070882, Бюллетень М 29 Дата опубликования описания 07.08.82(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКИзобретение относится к ббластиизмерения электриЧеских и магнитныхвеличин, в частности к устройствамдля определения магнитных характеристик магнитомягких материалов иизделий из них при определении илипостроении гистереэисных кривых, иможет быть использовано для ускоренного контроля магнитопроводов приих производстве,Известно устройство для определения кривой намагничивания и петель гистерезиса магнитных материалов,. содержащее измерительную и намагничивающую катушку исследуемогообразца, измеритель потока в видеинтегрирующего усилителя, сумматор,интегрирующий усилителЬ цепи намагничивания, усилитель мбйности,калиброванное сопротивление, регистрирующий прибор, программный задатчик и ключ, Выход задатчика соединен с одним из входов сумматора,другой вход сумматора соединен с выходом измерителя магнитного потока,а выход сумматора через ключ с интегрирующим усилителем цепи намагничивания,Управляющие входы ключасоединены с выходом сумматора и выходом задатчика, что дает возможность автоматизировать процесс измерения и программировать его 11 .Однако это устройство не можетобеспечить достаточной точности и быстродействия, так как установка намагничивающего тока в потенциометре осуществляется:с помощью реверсивного двигателя. Кроме того, устройство производит измерения в статическом режиме при неустановившихся переходных процессах в исследуемом образце и не позволяет производить измерения в динамическом режиме.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является цифровое устройство для измерения магнитных характеристик, содержащее блок намагничивания, измерительную и намагничивающую катушки, к которым через датчики и усилители подключены преобразователинапряжение - цифровой код, накапливаю-, щий сумматор, кодовые ключи, запо минающий блок и блок управления,Преобразователи напряжение - цифровой код через кодовый ключ в канале измерения напряженности магнитного поля и через накапливающий сум .матор и кодовый ключ в канале иэ 949567мерения индукции подключены к запо- минающему блоку, Это позволяет авто-. матизировать определение магнитных характеристик в большом диапазоне сскоростей изменения магнитйого потока и уменьшить время снятия петли гистереэиса 21.Однако известное устройство не позволяет снимать основную кривую намагничивания, являющуюся важнейшей технической характеристикой маг нитных материалов, Кроме того, устройство не позволяет снимать установившийся цикл гистереэиса.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, а имен но получение возможности снятиямассива цифровых точек установившихся петель гистерезиса и основной кривой намагничивания, что позволяет производить автоматическую 20 обработку результата измерения на цифровом дисплее и цифровой ЭВМ,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения магнитных характеристик, содер жащее блок задания намагничивающего тока, канал измерения напряженносТГ состоящий из последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя и кодового ключа, канал измерения индукции, состоящий иэ последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя, накапливающего сумматора и кодового ключа, оперативный запоминающий блок и блок управления, выходы которого соединены с первым входом блока задания намагничивающего тока, вторыми входами кодовых ключей каналов измерения и первым входом оперативного эапоми нающего блока, в каждый канал измерения введены подключенные к выходам ключей параллельно соединенные блок выбора максимума и ключ, выходы которых соединены с вторыми входами 45 оперативного запоминающего блока, управляющие входы ключей соединены с выходом блока задания намагничивающего тока, второй вход которого соединен с выходом аналого-циФрового пре образователя канала измерения напряженности. Кроме того, блок управления выполнен в виде последовательно соедийенных компаратора и счетчика числа циклов перемагничивания, выходы которого соединены с выходами блока управления, а вход компаратора подключен к выходу усилителя канала измерения напряженности..На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит блок 1 задания намагничивающего тока, испытуемый образец 2, намагничивающая 65 обмотка которого соединена с однимиз выходов блока 1 задания намагничивающего тока. К одному из входовблока 1 подключен блок 3 управления,выполненный из последовательно соединенных компаратора 4 и счетчика 5циклов перемагничивания. Намагничивающая обмотка испытуемого образца 2соединена с каналом 6 измерения напряженности, который содержит последовательно соединенные датчик 7,усилитель 8, выход которого соединенс одним из входов компаратора 4, ана.лого-цифровой преобразователь 9,выход которого подключен к одномуиз входов блока 1 задания намагничивающего тока, и кодовый ключ 10,Измерительная обмотка испытуемогообразца 2 соединена с каналом 11измерения индукции, который содержит последовательно соединенныедатчик 12, усилитель 13, аналогоцифровой преобразователь 14, накапливающий сумматор 15 и кодовыйключ 16. Кодовые ключи 10 и 16, управляющие входы которых соединеныс одним иэ выходов счетчика 5 цккловперемагничивания, соединены с блоками 17 и 18 выбора максимума.Выходы блоков 17 и 18 выбора максимума подключены к оперативномузапоминающему блоку 19, к третьемувходу которого подключен один из выходов счетчика 5 циклов перемагничивания. Параллельно блокам 17 и 18выбора максимума подключены соответственно ключи 20 и 21, к управляющимвходам которых подключен один иэвыходов блока 1 задания намагничивающего тока. Выход оперативного запоминающего блока 19 соединен с блокоминдикации 22 и цифровой вычислительной машиной (ЦВМ) 23.Устройство работает следующим образом,В блок 1 задания намагничивающеготока вводится установка тока намагничивания, соответствующая индукциинасыщения испытуемого образца 2, илилюбая требуемая величина, В моментвключения устройства в режим Измерение" счетчик 5 приходит в нулевое состояние и дает блоку 1 задания намагничивающего тока сигнална формирование в намагничивающейобмотке испытуемого образца 2 токанекоторой малой амплитуды. В процессе измерения амплитуда тока, формируемого в намагничивающей обмотке,ступенчато увеличивается от некоторой малой величины до величины уставкй, введенной в блок 1. Числоступеней выбирается в зависимостиот требуемой точности измерения. В канале .6 измерения напряженности с датчика 7 снимается напряжение, пропорциональное намагничивающемутоку, которое после усиления в усилителе .8 поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 9, работающего в реальном масштабе времени, и один из входов компаратора 4 блока 3 управления, С аналого-циф рового преобразователя 9 сигнал подается на кодовый ключ 10 и один из входов блока 1 задания намагничивающего тока для сравнения с величиной уставки. 10При этом в канале 11 измерения индукции с датчика 12 снимается напряжение, пропорциональное индукции в испытуемом образце 2, которое после усиления в усилителе 13 поступает 15 на вход аналого-цифрового преобразователя 14, затем на вход накаплива,ющего сумматора 15, выполняющего роль цифрового интегратора, и кодовый ключ 16.20После того, как закончатся переходные процессы в испытуемом образце 2 и цикл перемагничивания установится, счетчик 5, отсчитав 10-12 циклов перемагничивания, открывает кодовые ключи 10 и 16. Кодированные сигналы поступают на входы блоков 17 и 18 выбора максимума. Кодовые ключи 10 и 16 открываются на интервал только одного периода намагничиваюцего тока, после чего счетчик 5 приходит в нулевое состояние и дает сигналы на запись максимальных значений кодовых сигналов в оперативный запоминающий блок 19 и дает разрешение блоку 1 задания намагничивающего тока сформировать в намагничиваюцей обмотке испытуемого образца 2 следующую величину тока,Далее процесс повторяется до тех 40 пор, пока амплитуда намагничивающего тока не сравняесся со значением уставки. За это время в оперативный запоминающий блок 19 запишутся цифровые координаты массива точек ос новной кривой намагничивания.В момент, когда амплитуда намагничиваюцего тока станет равной значению уставки, блок 1 задания намагничивающего тока через управляюцие входы откроет ключи 20 и 21. В результате к входам оперативного запоминающего блока 19 подключаются непосредственно выходы кодовых ключей 10 и 16, Поэтому, когда счетчик 5 откроет кодовые ключи 10 и 16 .на 55 время одного периода намагничивающего тока в оперативный запоминаюУщий блок 19 запишутся цифровые коор" динаты массива точек предельной петли гистереэиса, 60 Затем устройство переводится в режим фЧтениеф. Информация из оперативного запоминающего блока 19 через шины связи поступает на блок 22 65 индикации, например цифровой дисплейс матричным экраном, и ЦВМ 23, например микро-ЭВМ,Таким образом, изобретение позволяет определять магнитные.характеристики материала в любой точке как предельной петли гистереэиса, так и восновной кривой намагничивания, позволяет работать в большом диапазоне скоростей изменения напряженностимагнитного поля как при синусоидальном, так и несинусоидальном возбуждающем сигнале (намагничивающем токе),обеспечивает точность определениямагнитных характеристик (0,5-1),а также значительное быстродействие,(процесс измерения от снятия 256 точек основной кривой, намагничиванияи 512 точек предельной петли гистереэиса до получения конечных количественных результатов длится порядка 30 с, тогда как в известныхустройствах порядка 5 мин,Использование иэобретечия позволяет в 8-10 раз ускорить процесс контроля магнитопроводов с выдачей технического паспорта на изделие.формула изобретения1. Устройство для измерения магнитных характеристик, содержащее блок задания намагничивающего тока, канал измерения напряженности, состоящий иэ последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя и кодового ключа, канал измерения индукции, состояций из последовательно соединенных датчика, усилителя, аналогоцифрового преобразователя, накапливающего сумматора и кодового ключа, оперативный запоминающий блок и блок управления, выходы которого соединены с первьщ входом блока задания намагничивающего тока, вторыми входами кодовых ключей каналов измерения и первым входом оперативного запоминающего блока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в каждый канал измерения введены подключенные к выходам ключей параллельно соединенные блок выбора максимума и ключ, выходы которых соединены с вторыми входами оперативного запоминающего блока, управляющие входы ключей соединейы с выходом блока задания намагничиваюцего тока, второй вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя канала измерения напряженности.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю ц е е с я тем, что блок управления выполнен в виде последователь949567 Составитель Е,ДанилинаТехред А. Бабинец Корректор А.Дзятко Редактор Г.Кацалап Заказ 5743/35 Тираж 717 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 но соединенных компаратора и счетчика числа циклов перемагничивания, выходы которого соединены с выходамиблока управления, а вход компаратора подключен к выходу усилителя канала измерения напряженности. 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельствоСССР 9 329486, кл. С 01 В 33/12, 1968,2. Авторское свидетелвство СССР Р 224921, кл. С 01 В 33/14, 1967.