Устройство для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов

Союз СоветскикСоцмапмстмческмаРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬЬРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 953607(51) М. Кл. С О 1 В 33/12 Гвеударотвенный комитет СССР во делам изобретений и открытий72) Авторы изобретен Я.Яихин, В, Г.Сергеев и А.С. Ковалев осковский ордена Ленина и ордена Октябрьской Револю энергетический институт 1) Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭРЦИТИВНОЙ СИЩ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВеличина в нем опредеределенного количеемагничивания и соотаботки. Количество ичивания постоянно и чностьюизмерениямерения регистрируюИзмеряемая в ляется после оп ства циклов пер ветствующей обр циклов перемагн определяется то и диапазоном из щего прибора 2 Известно такж, мерения коэрцит материалов, сод ления, выход ко магничивания под ной катушке нам интегрирующий уе устроиство для извной силы магнитных ржащее блок управорого через .блок наключен к индукционгниченности образца, илитель и три клюройствасть измекну тойери мощтельном Недостатками данного являются ограниченная т рения при измерении в р магнитной цепи, а также ности, возникающие в иэ шунте. Ц з Изобретение относится к областимагнитных измерений и может быть использовано для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов какв разомкнутой, так и в замкнутой маг.нитной цепи,Известно устройство для измерениякоэрцитивной силы, содержащее источ"ник тока, катушку намагничивания,измерительный шунт, измерительную ка.тушку, интегратор, нуль-орган, регистрируоций прибор Коэрцитивная сила определяется регистрирующим прибором по величине напряжения на измерительном шунте в момент равенства намагниченности или индукции нулю 11,Недостатком известного устройства является зависимость погрешности измерения от числа циклов перемагничивания и диапазона измерения регистрирующего прибора, от типа материала и его геометрических размеров.3 9536Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов, содержащее блок управления, выход которого через блок намагничивания подключен к индукционной катушке намагниченности образца, интегрируоций о усилитель, три ключа, введены счетчик количества циклов перемагничивания, Фазовый детектор, индукционный датчик поля, измерительный интегратор, компаратор, нуль-орган, измеритель интервалов времени, причем выход блока намагничивания подключен к входу индукционного датчика поля, выходы которого соответственно через первый и второй ключи подключены о к входу измерительного интегратора, выход которого соединен с первыми входами компаратора и нуль-органа, вторые входы которых соединены с шинами опорных напряжений, выход индукционной катушки намагниченности образца через последовательно соединенные интегрирующий усилитель и фазовый детектор подключен к третьему входу компаратора и управляющим входам первого и второго ключей, выход нуль-,органа подключен к первому входу измерителя интервалов времени, второй вход которого соединен с выходом компаратора, а через блок управления подключен к управляющему входу третьего кпюча., вход которого через счетчик количества циклов намагничивания соединен с входом блока намагничивания, а выход подключен к входу измерительного интегратора. На Фиг. 1 представлена схема устройства, на Фиг. 2 - временные диаграммы его работы,45Устройство включает блок 1 намагничивания, блок 2 управления, индукционную катушку 3 намагниченности образца, индукционный датчик 1 поля с . двумя встречно включенными обмотками, интегрирующий усилитель 5, Фазовый детектор 6, ключи 7 - 9, измери" тельный интегратор 10, компаратор 11, нуль-орган 12, счетчик 13 количества циклов перемагничивания, изме ритеаь 14 интервалов времени.Устройство работает следующим образом,07Блок 2 управления включает блок намагничивания, который формирует определенный закон изменения тока в соленоиде. Форма зависимости напряженности поля Н(с) в соленоиде показана на Фиг. 2.При увеличении тока в цепи соленоида намагниченность испытуемого образца возрастает, появляется напряжение в индукционной катушке 3 намагниченности образца, при этом увеличивается напряжение на интегрирующем усилителе 5, на выходе фазового детектора 6 появляется управляющий сигнал, который откроет ключ 8 и закроет ключ 7. На выходе измерительного интегратора 10 Формируется напряжение, пропорционально напряженности поля Н, После конца цикла перемагничивания, при равенстве нулю намагниченности образца, на выходе Фазового детектора 6 отсутствует управляющий сигнал, Ключи 7 и 8 в этот момент закрыты и на выходе измерительного интегратора 10 Фиксируется, напряжение, пропорциональное коэрцитивной силе. При дальнейшем перемагничивании детали отрицательным полем на выходе Фазового детектора 6 появляется управляющий сигнал, который открывает ключ 7 и закрываетключ 8, На выходе измерительного интегратора 10 формируется напряжение, пропорциональное отрицательному значению напряженности поля в соленоиде. После конца цикла перемагничивания отрицательным полем, при равенстве нулю намагниченности или индукции в образце, Фазовый детектор 6 управляоцим сигналом закрывает ключи 7 и 8, при этом на измерительном интеграторе 10 зафиксируется напряжение, пропорциональное сумме удвоенной коэрцитивной силы материала, полученной за первый цикл перемагничивания и коэрцитивной силе материала за второй цикл перемагничиванияЕсли в момент равенства нулю намагниченности или индукции в образце после второго, четвертого и т,д, циклов перемагничивания напряжение на измерительном интеграторе 10 превышает значение О (О о - опорное напряжение на компараторе, определяемое точностью измерений и размером детали), срабатывает компаратор 11.При срабатывании компаратора 11 подается сигнал на запуск измери5теля 14 интервалов времени и в блок упра влен ия, кот орый вы ключ ает намагничивающий блок и открывает ключ 9. При открывании ключа 9 на вход изме" рительного интегратора 10 поступает напряжение с выхода счетчика 13 количества циклов перемагницивания1 ЬЬП 1 Ь- (Р 11 пЕР-") 1)где О - выходное напряжение счет 8 й 1113чика 13 количества цикловперемагничивания,К - масштабный коэффициентсчетцика 13.При равенстве на выходе измерительного интегратора 10 нулю срабатывает нуль-орган 12, который подает сигнал управления на прекращение работы измерителя 14 интерваловвремени. Измеряемая величина определяется по количеству циклов перемагничивания и находится как цастное от деленияОо 46 Оиф (йпер ")где М - количество циклов перемагнициванияЬ О - разница напряжений междуО и напряжением на второмвходе компаратора,Х ; измеряемая величина коэрцитивной силы.Разница во времени между срабатываниями компаратора 11 и нуль-органа 12 пропорциональна коэрцитивной силе, так как напряжение на из"мерительном интеграторе 10 в моментравенства нулю намагниченности илииндукции пропорционально измеряемОйвеличине и определяется формулойВЫХ 1 о 1)Р 1 пЕр 1)Х - 00+60)где К - масштабный коэффициент из.- 2.мерительного интегратора 10.При открывании ключа 9 на вход измерительного интегратора 10 подается напряжение, пропорциональное коли цест ву ци кло в п ерема гни чиванияНапряжение на выходе измерительного интегратора 10, при подаче на вход отрицательного напряжения начинает уменьшаться. Время, за которое напряжение на измерительном интеграторе 10 изменяется от-О,-Одо нуля, можно найти из вы- "о раженияВых )о 1 ьу 40ния. Формула изобретения 40 Устройство для измерения коэрцитивной силы магнитных материалов, содержащее блок управления, выход 45 которого через блок намагничиванияподключен к индукционной катушке намагниченности образца, интегрирующий усилитель, три ключа, о т л иц а ю щ е е с я тем, что, с целью 50 повышения точности и расширения диапазона измерений, в него введены счетчик количества циклов перемаг" ничивания, фазовый детектор, индукционный датчик поля, измерительный интегратор, компаратор, нуль-орган, измеритель интервалов времени, причем выход блока намагничивания подключен к входу индукционного датчика поля, выходы которого соответст 953607 6где- постоянная измерительногоинтегратора 10;М - время между срабатываниямикомпаратора 11 и нуль-органа 12,)ХпЕ вьп. Хипм тики Хиъмппбш)ХИ пеп- и)Из выражения (4) видно, что вре 1 Омя измерения М измерителя интервалов времени 14 пропорционально из"меряемой величине.Многократное перемагничивание образца до момента, когда напряжение15на выходе измерительного интеграто"ра 10 при равенстве намагниченностиили индукции образца нулю, превыситзначение Оо и построение устройствас применением счетчика количествациклов перемагничивания и измеритеголя интервала. времени позволяет расши.рить диапазон измерений при одинаковой точности измерений. Подключениефазового детектора к интеграторуканала измерения намагниченности и25ч чуправление работой ключеи на входеизмерительного интегратора 10 от фазового детектора 6 позволяет исключить влияние размеров образца на измеряемый параметр. При .этом так жезначительно уменьшилось влияние дрейфа нуля интегрирующего усилителя 5,так как при нечетных и четных циклахперемагничивания влияние дрейфа ну- .ля на результат измерения имеет раз"35 ный знак, т.е. компенсируется, чтопозволяет повысить точность измере венно через первый и второй ключиподключены к входу измерительногоинтегратора, выход которого соединен с первыми входами компаратораи нуль-органа, вторые входы которыхсоединены с шинами опорных напряжений, выход индукционной катушки намагниченности образца через последовательно соединенные интегрирующийусилитель и фазовый детектор подключенк третьему входу кбмпаратораи управляющим входам первого и второго клюцей, выход нуль"органа подключен к первому входу измерителяинтервалов времени, второй вход ко 9536 Р 7 8торого соединен с выходом компаратора, а через блок управления подключен к управляющему входу третьего ключа, вход которого через счетчик количества циклов намагничивания соединен с выходом блока намагни.чивания, а выход подключен к входуизмерительного интегратора.Источники информации,10 принятые во внимание при экспертизе1. Февралева Н,Е. Магнитотверцые материалы и постоянные магниты.Киев, "Наукова думка", 1969, с. 193.2, Авторское свидетельство СССР15 У 675379, кл. С 01 В 33/12, 07.02.77.а г. Ужгород, ул. Проектная,ли ат 75Тираж 7 7 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Р