Устройство для измерения динамической магнитострикции

(19 51) 4 0 01 Н 33/18 НИЕ И ЕТЕН КЙ;лЕЛЬСТВ Бюл, Р 16дский институостроения виац В, Б, Есико тр ов4(088 30 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ВТОРСНОМУ СВИ 21) 4005871 22) 16.12.8 46) 30.04.8 71) Ленингр нного прибо 72) С. В. П М. М. Леси 53) 621,317 6) Авторское свидетельство СС 1262433, кл. С 01 В 33/18, 19 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНМИЧЕСКОЙ МАГНИТОСТРИКЦИИ(57) Изобретение относится к измерительной магнитной технике и можетбыть использовано для измерения иконтроля магнитострикционных свойствобразцов в виде проката, Введение вустройство для измерения динамической магнитострикции регуляторов 2, 3переменного тока, датчика 21 тока,поперечно перемагничивающей обмотки10, блока 9 выборки и хранения аналогового сигнала, синхронизатора 5 иэлектронных ключей 4, 6 - 8 расширяетего функциональные возможности присохранении точности измерения, 3 ил.1307408 35 40 55 Изобретение относится к измерительной магнитной технике и может быть использовано для измерения и контроля магнитострикционных свойств образцов в виде проката,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей при сохранении точности измерения.На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства," на фиг 2 - эпюры сигналов, поясняющие работу устройства; на фиг. 3 формы петель гестерезиса, наблюдаемые на экране осциллографа. Устройство содержит источник переменного тока 1, регуляторы переменного тока 2 и 3, первый электронныйключ 4, синхронизатор 5, второй, тре -тий и четвертый электронные ключи 6,7 и 8, блок выборки и хранения аналогового сигнала 9, поперечно перемагничивающую обмотку 10, продольно еремагничивающую обмотку 11, исследуемый образец 12, механизм перемещения13, фотоэлектрический датчик линейных перемещений 14, усилитель 15,осциллограф 16, блок стабилизациичувствительности 17, стержневой пьезоэлектрический преобразователь 18,электроды пьезоэлектрического преобразователя 19, стабилизированный источник переменного напряжения 20,датчик тока 21, напряжение источника переменного тока 22, эпюры управляющих сигналов, подаваемых на элек-тронные ключи 23 - 26, эпюру управляю-.щих сигналов, подаваемых на блоквыборки и хранения аналоговых сигналов 27, Форму управляющего напряжения, подаваемого на электроды пьезопреобразователя 28, форму продольногомагнитного поля 29, форму поперечногомагнитного поля 30, форму 31 сигналов, подаваемых на вход Х осциллографа 16, форму 32 сигналов, подаваемыхна вход У осциллографа 16, петлю маг.нитострикционного гистерезиса при перемагничивании образца продольныммагнитным полем 33, петлю 10 магнито.стрикционного гистерезиса при перемагничивании образца поперечным магнитным полем 34, предельную петлюмагнитострикционного гистерезиса 35,отрезок напряжения 11 36,В устройстве выход источников переменного тока 1 соединен со входамирегуляторов тока 2 и 3, электронногоключа 4 и синхронизатора 5, Выходы 5 0 15 20 25 ЗО регуляторов тока 2 и 3 соединены синформационными входами электронныхключей 6 и 7, а первый, второй, третий и пятый управляющие выходы синхронизатора 5 - с соответствующими управляющими входами электронных ключей 4 - 8 и блока выборки и храненияаналогового сигнала 9, Выход электронного ключа 4 соединен с одним изконцов поперечно-перемагничивающейобмотки 1 О, а объединенные выходыэлектронных ключей б, 7 - с одним изконцов продольно перемагничивающейобмотки 11, Продольно и поперечно перемагничивающие обмстки 10 и 11 в ортогональных плоскостях охватывают исследуемый образец 12, причем втораярасполагается внутри первой, Один конец исследуемого образца 12 жесткозакреплен на механизме плавного перемещения 13, а другой размещен в открытом оптическом канале фотоэлектрического датчика линейных перемещений14, выход которого соединен со входом широкополосного апериодическогоусилителя 15, Выход усилителя 15 подключен к входу У осциллографа 16 и кинформационному входу блока выборкии хранения аналогового сигнала 9, управляющий вход которого соединен счетвертым управляющим выходом синхронизатора 5, а выход - с входом блокастабилизапии чувствительности 17. Выход блока 17 подключен к управляющему входу Фотоэлектрического датчика14, который прикреплен к одному изконцов стержневого пьезопреобразователя 18, Другой конец пьезопреобразователя 18 закреплен неподвижно. Злек -троды 19 пьезопреобразователя 18 подсоединены соответственно к выходустабилизированного источника напряжения 20 и к первому управляющему выходу электронного ключа 8, второй управляющий выход которого подключен квходу стабилизированного источникапеременного напряжения 20, Вторыеконцы продольной и поперечной перемагничивающей обмоток подключены к соответствующим входам датчика тока21, выход которого соединен с входомХ осциллографа 16,Устройство работает следуюшим образом.После включения источников переменного тока 1 и переменного стабилизированного напряжения 20 на входы регуляторов тока 2 и 3, электронногоключа 4, синхронизатора 5, подается переменное напряжение (см, эпира 22). Регуляторы тока 2 и 3 перед включением источника 1 могут быть в любом положении. Переменное напряжение, по данное на вход синхронизатора 5, формирует на его управляющих выходах импульсы, которые подаются соответственно на входы электронных ключей 4 - 8. Длительности этих импульсов 10 содержат целое число периодов переменного напряжения, а их формирование осуществляется последовательно (см.эпюры 23 - 2 б). При этом подключение обмоток продольного и поперечного пе ремагничивания 10 и 11 к источнику переменного тока 1, а пьезопреобразователя 18 к стабилизированному источнику переменного напряжения О осуществляется попеременно, Когда элект ронный ключ 4 находится в открытом состоянии, в продольно намагничивающей обмотке создается насыщающее переменное магнитное поле, При этом происходит перемагничивание исследуе мого образца 12 по предельному циклу, За счет магнитострикционного эффекта исследуемый образец 12 меняет свои размеры, и в фотоэлектрическом датчике линейных перемещений 14 модулиру ется сигнал, который подается на вход широкополосного апериодического усилителя 15 и после усиления поступает на вход У осциллографа 16, а также на информационный вход блока выборки 35 и хранения аналогового сигнала .9.Когда продольное магнитное поле в обмотке 11 достигает своего максимального значения, по команде синхронизатора 5 блок выборки и хранения аналогового сигнала запоминает величину этого сигнала и на выходе формирует соответствующий уровень постоянного напряжения, который подается на вход блока стабилизации чувствительности 45 17 (см, эпюра 27), где происходит сравнение этого уровня с опорным напряжением, В результате сравнения вырабатывается сигнал ошибки, с помощью которого корректируется величина то ка излучателя света датчика 14, Корректировка осуществляется до тех пор, пока напряжение на выходе усилителя 15 в момент магнитного насыщения не будет равно опорному напряжению в 55 пьезоэлектрическом преобразователе 18.Автома 1 ическое управление амплитудой тока фотоэлектрического датчика 14 позволяет компенсироват, дейв тнизкочастотых помех и температурного дрейфа выхопных параметров сигналов последнего,Величина тока излучателя света фотоэлектрического датчика 14 определяется по формуле11 акгЛ:где П - напряжение смещения на выходе усилителя 15, при Т=О;К - коэффициент преобразованияТ/1. при полном открытом оптическом канале;й - ширина оптического канала;х - расстояние от передней стенки оптического канала досвободного конца образца.Чувствительность устройства к периодическим изменениям конца исследуемого образца 12 или фотоэлектрического датчика 14 при автоматическом управлении током излучателя света так же, как и в прототипе, определяется формулойой-хДля калибровки чувствительности на управляющий вход четвертого элект. ронного ключа 8 периодически подаются управляющие импульсы синхронизатора 5 (см. эпюра 24). При этом к электродам 19 пьезоэлектрического преобразователя 18 подключается стабилизированный источник переменного напряжения 20, В результате этого стержень пьезопреобразователя 18 совершает калибровочные колебательные движения фотоэлектрического датчика 14В момент этого движения перемагничивающие токи в обмотках 10 и 11 отсутствуют и исследуемый образец неподвижен, Сигнал с выхода фотоэлектрического датчика 14 после усиления в блоке 15 поступает на вход У осциллографа 1 б, после чего осуществляется измерение амплитуды сигнала П на экране осциллографа, Амплитуда переменной составляющей напряжения 11равна13 = Аьхьхк Ъй-хгде Ь х - периодическое смешение обЪравна,Тогда, зная 13, определяем А,При помощи механизма плавного перемещения 13 образец 2 устанавливают в такое положение, в котором величина чувствительности устройства рав 13 О 74 Она номинальной, Зтим обеспечиваетсякалибровка чувствительности и ее одинаковая величина при смене образцов,После точной установки исследуемого образца и калибровки егс чувствительности с помощью регуляторов тока2 и 3 через электронные ключи 4, 6и 7 к источнику переменного тока подключаются обмотки 10 и 11, в которыхсоздаются перемагничивающие переменные поля, При этом на исследуемый образец 12 действует только несколькопериодов продольного магнитного поляи несколько периодов поперечного магнитного поля. Сигналы, пропорциональные периодическим магнитострикционным деформациям исследуемого образца12; путем модуляции светового потокас выхода фотоэлектрического датчика14, после усиления в усилителе 15, 20подаются на вход Х осциллографа 16(см. эпюры 31, 32). При этом на экране осциллографа высвечиваются петлимагнитострикционного гистерезиса,полученные соответственно и продольных и поперечных магнитных полях. Приэтом путем регулировки тока можно получать как промежуточные магнитострикционные петли, так и предельнуюмагнитострикционную петлю гистерезиса. Кроме того, на экране осциллографа 16 на вертикальной линии высвечивается отрезок, длина которого равнаБ, Формы петель гистерезиса приведены на фиг. 3 (кривые 33 - 31).Отрезок П - позиция 36 на пиг, 3,ности, вход синхронизатора подключен к выходу источника переменного тока и входам первого и второго регуляторов тока, а соответствуюшие выходы к управляющим входам первого, вто 1 ого, третьего и четвертого электрон - ных ключей и блока выборки и хранения аналогового сигнала, причем продольно перемагничивающая обмотка одним выводом подключена к выходам первого и второго электронных ключей, а другим - к второму входу датчика тока, выход которого соединен с входом Х осциллографа, а один из электродов стержневого пьезоэлектрического преобразователя подключен к выходу четвертого электронного ключа,Устройство для измерения динамической магнитострикции, содержащее источник переменного тока, продольно перемагничивающую обмотку, охватываю щую исследуемый образец, соединенный с механизмом перемещения, фотоэлектрический датчик линейных перемещений, в котором размещен один из ьонцов исследуемого образца, а также осциллог При необходимости для повышения наглядности с помощью датчика тока 21 производится регулировка масштаба 0 кривых 33 - 35 по осям действия продольного и поперечного магнитных полей,Формула изобретения раф, ус илитель, вход которого соеди -нен с выходом фотоэлектрического датчика линейных перемещений, а выход - с.входом У осциллографа, блок стабилизации чувствительности, выход рого соединен с входом фотоэлектрического датчика линейных перемещений,стабилизированный источник переменного напряжения и стержневой пьезоэлектрический преобразователь, один конец которого закреплен неподвижно,другой конец прикреплен к Фотоэлектрическому датчику линейных перемещений, о т л и ч а ю ш е е с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей при сохранении точности измерения, в устройство введены два регулятора переменного тока,датчик тока, поперечно перемагничивающая обмотка, блок выборки и хранения аналогового сигнала, синхронизатор, первый, второй, третий и четвертый электронные ключи, подключенные входами соответственно к выходам источника переменного тока, регуляторов переменного тока и стабилизиро -ванного источника переменного напряжения, поперечна перемагничивающая обмотка, выполненная охватывающей исследуемый образец и расположеннаявнутри продольно перемагничивающейобмотки, которая подключена одним выводом к выходу третьего ключа, а другим - к первому входу датчика тока,информационный вход блока выборки ихранения аналогового сигнала подключен к выходу усилителя, а выход - к входу блока стабилизации чувствитель1307408Мист Сигнал коммун Сигнал каину Сигнал ком мут. Сигнал коммун Идх ьезоеоЮрНс1 3074 08 Составитель Л. УстиноваРедактор Н. Горват Техред Л.Олейник Корректор М. Демчик 1629/46 Ти 1 яж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэооретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5