Устройство для измерения максимальной магнитной проницаемости ферромагнитных образцов

( 9) И) 8 А 1 12 5)5 6 01 ТЕНИЯ К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗО(56) Авторское свидетельство СССРМ 1465850, кл, б 01 В 33/14, 1987.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ОБРАЗЦОВ(57) Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано дляопределения максимальной магнитной проницаемости магнитопроводов из магнитомягких материалов. Цель изобретения -повышение производительности устройства, достигается путем формирования на выходе устройства сигнала, непосредственно равного максимальной магнитной проницаемости, что исключает необходимость проведения дополнительных расчетов, Устройство содержит генератор 1 намагничивающих импульсов, формирователь 2 импульсов сброса интегратора, формирователь 3 управляющего напряжения, намагничивающую обмотку 4 исследуемого образца 5, токо- съемный резистор 6, измерительную обмотку 1, интегратор 8, масштабирующий блок 9, пиковые детекторы 10 - 12, аналоговые делители 13 и 14 и индикатор 15. 4 ил.10 30 э 5 40 45 50 55 4 зобретенле Относится к маГнитнымизмерениям и может быть использовано, , огределен ия максимальной магнитной,;1 О 1;,1 цяе 11 ости магнитопооводов из магни, г. ягк.1 Х 1.а ариялов,1 ель" НзобреГения является поВыше:1 , Г 1 РОИЭВОДЛТЕЛЬНОСТИ УСТДОЙС 1 ВЯ.: ,.:. аиг,1 приведена структурная схемасрс 1,"1 с. Ва; 1-1 а фиг.2 - Временные диаграм,1 ь еГэ ОЯОО Гы НЯ фиг 3 - Структурная схемаВоог 1" Г 1 Э ВЯ ЕЛ Я 1 Г 1 ОЯ ВЛЯ Ю ЩЕГО НЯ 1 РЯжвния; на фиГ,4 - вреленьые диЯГраммы еГОрябоь,Устройстьо для измерения максимальмаг 11 итной проницаемости ферромаг;- ИТ.,ЬХ Обр,Э 1 ОВ СОдвржГГ гЕНЕратОр 1Г: Гни Л Вс 1 ОЩИХ ИМ П/Л ЬСОВ, фОРМИ РОВЯ.:,ь.:,;:1: 1-:, 1 иваО цую Обмо ку 4 исследуемого;1. ,-,ем 1 - ый ре:легар 6, изме;О ьнэ об"Оку 7. инте ОЯОр 8, масшта.;" =, Г 1 эи пиковьх детекОря 10 -, ,.. - ;. делителя 13 и 14 и инди.: ход Геь 1 ера.гора 1 намагничи 1;1 пу 1 ьсов сведиВн с входа1 О,:.1 и;11 О ,чтеля 2 импульсов сбоося интеГ:;Ор .ф.МироВатег: 3 управляющегос 1 ЭЯжЕНХЯПЕРВЫМ ВЫВОДОМ НЯМЯГНИЧИаЕй ОГ;,ОТК.1-, ВТОРОИ ВЫВОД КотОРОй-пасОа" -1 ямяг 11 ичивягС,р и Обцей дИгОЙ усрОистл,Эг,. ГЕ 1 ЕРЯОРЯОЦ ЫВОЫ 1 З -г -,с Л 1. ЕН; С ВХОДЯ -- -г, - ;,;.ч: я.1 ХОл. фоЭМИООВЯТЕп (;, , ОЬроса итегзатора 8, Выходкстор эго через первыи пиковый детектор 10г;-пи-;-ч с пеовыми входами первого 13 и-.-г,; - ;. г:,.-, г -,: ", ВЬХег О"Оог: ЧЕОЕЗг О эи ";и : О 1 ь й 1 ", е к Г о 1 э 1 2 Г; о е ,н е н с в т ОПРУ;лР";,гпО,:-1-ЛГ,Г -; О ЛЕЛИТЕЛЯЛг -, ." г г-г и Кл".1 гВХОДЛНДИ т-.; г;,1," ВЭ ЛбпТЯЕ 1 СЛЕдуЮЩИМ ОбоаиГ-Н-и тэп 1 ВЫОабатЫВЯЕт Г 1 ряМОуГОЛЬ- и:, е импульсы Гока чередую 1 ейся полярно.г(.,: г 2 Я 1 дт 1 ЛЕЛ ,НОСТЬ КоторЫХ псе,-.ыья.:- 1 литег 1 ьность сигнала от перев а .,1 члВя;-ля контрг 1 лируемого магнИтопровода (образца) 5, а амплитуда 11 увеличивается со временем, оставаясь постоянной в течение нескольких (и) периодов, под действием ступенчато нарастающего напряжения Оу (фиг,2 б) с выхода формирователя 3 управляющего напряжения, При этом, длительность 1-й ступени управляющего напряжения, определяющая количество и периодов импульсов тока 11 с постоянной амплитудой, выбирается из условия стабилизации режима перемагничивания магнитопровода по частной петле гистерезиса, максимальная индукция В в которой задается амплитудой импульса тока 11 и магнитными свойствами магнитопровода 5.Сигнал Яс (фиг,2 в) от перемагничивания магнитопровода 5 поступает на интегратор 8, на выходе которого формируется сигнал е 1(фиг.2 г), амплитуда которого пропорциональна среднему значению сигнала е, от перемягничивяния и соответственно пропорциональна амплитудному значению индукцли В.1, соответствующей перемагничиванию магнитопровода 5 током с амплитудой 11, П ри этом в конце следования каждого импульса тока напряжение на интеграторе 8 сбрасывается импульсами напряжения Осбр (фиг,2 ж), формлруемыми формирователем 2, для приведения интегратора в исходное состояние перед поступлением следующего сигнала гс 1.Таким образом, напряжение О 1 на выходе первого пикового детектора 10 увеличивается ступенчато со временем (фиг 2 д), причем амплитуда каждой ступени О 1 пропорциональна максимальной и.-дукции В 41 частных циклов перемагничивания с амплитудой импульсов тока 1, О 1 =- 1 Вы, где 1 - коэффициент, зависящий как от постоянных веллчин (число витков измерительной обмотки 7, коэффициент передачи интегратора), так и от переменных (сечение магнитопровода).Аналогично ступенчато увеличивается напряжение О на втором пиковом детекторе 11 (фиг,2 е), пропорциональное амглитуде Ь перемагничивающлх импульсов тока, при этом Оэ: 1 й 11, (где В - сопротивление токосьемного оезистора 6, 1 - коэффициент передачи масштабирующего блока 9)1 О/ или с учетом известной связи Н =. - (гделб Чч - число витков намагничивающей обмотки 4, О - средний диаметр контролируемого магнитопровода 5, Н - амплитуда импульсов напряженности магнитного поля) спраН 1.7 Т Оведливо, О 2 =- В 11 . КозффлцИентЪКпередачи масштаблрующего блока 9 уста 1636818навливается равным 11 - и коррекЧЧйОВтируется при переходе от одного типораз. мера магнитопровода 5 к другому с учетом изменения диаметра О, вследствие чего О 21 = 1 Нь т.е, напряжение на пиковом детекторе 11 в вольтах численно равно амплитуде магнитного поля в А/м,Напряжение 021 поступает на второй вход первого делителя 13, на первый вход которого с выхода первого пикового детектора 10 поступает уровень напряжения Ою = 1 Вмь и на выходе формируется уровень напряжения 5 10 Оз = Е 1 = Е 1 - (1)Вм О 11 15Н О 2Коэффициент пропорциональности Е 1 имеет размерность напряжения и при использовании известных схем делителей служит задаваемой величиной, и в данном 20 случае задается равным 1 В. По мере роста амплитуды 1 импульсов перемагничивающего тока напряжение Оз нарастает, достигая максимального значения Оэмакс В момент, когда перемагничивание про исходит по частному циклу, имеющему максимальную проницаемостьВм,Имакс = и в дальнейшем. с ростомН;макс30 амплитуды тока, уменьшается, а на выходе третьего пикового детектора с .учетом (1) фиксируется уровень Озмакс =,ймакс.Дальнейший рост амплитуды импульсов перемагничивающего тока приводит к достижению предельного гистерезисного цикла, когда максимальная индукция Вм = Ва (где Ва - индукция технического насыщения),Таким образом, в конце работы устройства на входах второго делителя 14 устанав ливаются уровни напряжения О 1 а = К Ва и Озмакс = кямакс а на выходе формируется уровень напряженияОЗмвк Е ЯмасррО 1 з Ва1( 45 где Е 2 - коэффициент пропорциональности, который; как уже указывалось выше, является для делителей задаваемой величиной и в данном случае задается равным численно индукции технического насыщения, в ре эультате чего напряжение О 4 численно равно максимальной магнитной проницаемости.Возможность априорного задания Вв (без влияния на точность измерений) обус ловлена тем, что для магнитомягких материалов индукция насыщения однозначно определяется намагниченностью насыщения, Намагниченность насыщения является величиной структурно нечувствительной и очень слабо меняющейся при небольших изменениях химического состава, т,е. для сплава каждой марки Ва может быть однозначно задана, причем для используемой плавки материала Ва не зависит ни от термообработки. ни от качества изготовления магнитопровода.Таким образом, коэффициент 1 с, который зависит от изменяющегося в процессе изготовления магнитопроводов их сечения (за счет разной массы, разной плотности намотки и толщины изоляции), автоматически исключается. В процессе контроля априорно задаются только средний диаметр магнитопровода (постоянный для контролируемой партии) и индукция технического насыщения (постоянная для данного сплава).Формирователь 3 управляющего напряжения (фиг.3) содержит последовательно соединенные источник 16 постоянного тока, аналоговый ключ 17 и конденсатор 18, формирователь 19 импульса запуска, выход которого подключен к управляющему входу ключа 17, формирователь 20 импульсов, счетчик 21 импульсов и схему 22 совпадения, выход которой подключен к управляющему входу ключа 17, а первый и второй входы подключены к выходу формирователя 20 непосредственно и через счетчик 21 импульсов.Формирователь 3 работает следующим образом.Формирователь 19 импульса запуска вырабатывает одиночный импульс, открывающий ключ 17 на время, втечение которого происходит частичный заряд конденсатора 18 (ток заряда задается источником 16 тока) до напряжения, подаваемого на выход формирователя 3. Это напряжение задает начальную амплитуду импульсов тока 1 генератора 1, которые поступают на вход формирователя 20 (фиг.4 а) формирующие импульсы одинаковой амплитуды одной полярности (фиг,4 б), поступающие на счетчик 21 и схему 22 совпадения, После поступления и импульсов на выходе счетчика формируется импульс, равный по длительности периоду следования импульсов тока 1 ь а на выходе схемы 22 совпадения - импульс (фиг.4 в), совпадающий с и-м импульсом, который открывает ключ 17 и происходит подэаряд конденсатора 18 и соответственно увеличение напряжения на выходе формирователя 3 (фиг,4 г). При этом изменение напряжения на выходе формирователя 3 происходит при отрицательном импульсе тока 1 ь в то время как пиковые детекторы 10 и 11 в устройстве (фиг.1) запоминают сигналы положительной полярности и влияние переходных процессов наработу устройства исключается. Приход и + 1 импульса на счетчик 21 переводит его в нулевое состояние и далее процесс повторяется,По сравнению с прототипом предлагае мое устройство обеспечивает значительное повышение производительности контроля за счет возможности непосредственного определения максимальной магнитной проницаемости (без расчетов, обработки ре зультатов и предварительного определения массы образца), Это позволяет снизить трудоемкость наиболее широко используемой операции контроля прецизионных магнитомягких сплавов, 15Формула изобретенияУстройство для измерения максимальной магнитной проницаемости ферромагнитных образцов, содержащее генератор намагничивающих импульсов, первый вы ход которого подключен к первому выводу намагничивающей обмотки, второй вывод которой соединен через токосъемный резистор с вторым выходом генератора намагничивающих импульсов и общей шиной 25 устройства, измерительную обмотку, выводы которой подключены к входам интегратора, второй и третий пиковые детекторы, индикатор и формирователь импульсов сброса интегратора, вход которого подключен к выходу генератора намагничивающих импульсов, а выход - к управляющему входу интегратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности измерений, оно снабжено формирователем управляющего напряжения, масштабирующим блоком и двумя аналоговыми делителями, при атом выход генератора намагничивающих импульсов соединен с входом формирователя управляющего напряжения, выход которого подключен к входу генератора намагничивающих импульсов, выход интегратора через первый пиковый детектор соединен с первыми входами первого и второго аналоговых де- лителей, второй вывод намагничивающей обмотки соединен с входом масштабирующего блока, выход которого через второй пиковый детектор подключен к второму входу первого аналогового делителя, выход которого через третий пиковый детектор соединен с вторым входом второго аналогового делителя, выход которого подключен к индикатору.1636818 Составитель С,фоменкоШандор Техред М,Моргентал Корректор С,Шевкун Редак каз 815 Тираж 424 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТ ССС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1