Устройство для измерения стати-ческих магнитных характеристик

Сфез Совете ккнСфцивлнстическннРесттублнк АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(23 оритет еннй Опубликовано 23.06.81. Бктллеень не 23Дата опубликования опнсання 23.06.81 Е АЕЛЕЮ(71) Заяви 54) УСТРОИСТВ А НА ЛИТИЧ ЕС чес ентрвльный ордена Тисследовательский ин Изобретение относится к магнятойзмерительной технике и предназначено длй автачатиэированного измерения статиких магнитных характеристик и параметров магнитных материалов.Известно полуавтоматическое устройство для определения основной кривой намагничивания магнитно-мягких матери алов, содержщпее систему формирования твпульсов намагничюающего тока, реверсивный коммутатор, блок установок по величинам магнитного потока, нуль-орган, схему управления, аналоговые измерители тока и магнитного потока, аналогсцттрровые преобразователи и регистратор данных 11.Однако в таком устройстве не предусмотрено измерение петли гистерезиса и частных кривых намагничивания, а также отсутствует режим размагничивания образца перед началом измерений, Кроме того, измерения проводятся в точках с заданным значением магнитного пото ка, а не напряженности поля что весьма удового Красного Знамени нв титут черной металлургии им ЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСК Х М А Г НИТНЬ Х ХА РА КТЕ РИС неудобно, так как согласно норматявиы документам измерения коммутационным методом должны проводиться при зада ных значеняях магнитного поля, в не потока. Наиболее близким к предлагаемому птехнической сущности является устройсяво, содержаптее блок памяти, блок автоматического управления, всттяник питанияреверсивный коммутатор, блок взмеренвйи регистрации, два блока стабилвзвцв иряжения, каждый вэ которых вклточаетпоследовательно соединенные цярровиалояговый преобразователь, блок сравненияи усилитель моптности, в также преобразователь напряжение- ток, иэмервтвльиырезистор, реверсивный коммутатор, изректпочатель, блок взмереняя я регтк:трацввв блок программирования (,21.Недостаток известного устровс ювнизквя точность измерения.Бель взобретеивя - цовыщвнвз точвое Зт Заме реиття8407 На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства на фиг, 2 - временные диаграммы работы блоков устройства в режиме размагничивания;,на фит. 3 - временные диаграммы 3Эта цель достигается тем, что в устройство для измерения статических аналитических магнитных характеристик, содержащее последов ательно соединенные блок автоматического управления и блок памяти, выходы которого подключены к входам первого и второго блоков стабилизации напряжения, первый иэ которых состбит из последовательно соединенных щфроаналогового преобразователи, блока сравнения и усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также первого и второго формирователей, входы которых подключены к второму и третьему выходам 15 блока автоматического управления. скот . ветственно, а второй блок стабилизации напряжения состоит из последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощ ности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также формирователь трапецеидальных импульсов, вход которого подключен к четвертому выходу блока автоматического управ пения, а также последовательно соединенные преобразователь напряжение-ток, измерительный резистор, реверсивный коммутатор, переключатель и блок измерения и регистрации, первые входы которого 30 подключены к пятым выходам блока автоматического управления, шестой выход которого соединен с вторым входом переключателя, седьмой выход блока автоматического управления подключен к второму 55 входу реверсивного коммутатора, выход преобразователя напряжение-ток соедиенен с вторым входом блока измерения и регистрации, а также блок программирования, выходы которого подключены к 40 вторым входам блока памяти, в каждый блок с табилиэа ции н апряжения между выдом цифроаналогового преобразователя и входом блока сравнения введены два последовательно соединенных управляемых аттенюатора входы управления которых соединены с выходами первого и второго формирователей и формирователя тангенциальных импульсов соответственно, причем между выходом каждого уси лителя мощности и входами преобразователей напряжение-ток установлены разделительные диоды. 71 4блоков устройства в режимах измеренияразличных статических магнитных характерис тик.Устройство состоит из двух каналовформирования импульсов намагничиваюшеготока 3 и Э . Ток Э,т, определяет напряженность поля Нвершины частнойили предельной петель гистерезиса, аток З создает напряженность поля И втекущей (измеряемой ) точке петли гистерезиса. В режимах размагничивания,магнитной подготовки, при измеренияхосновной кривой намагничивания и остаточной индукции работает только канал 1,При измерениях предельной и частных петель гистерезиса, частной кривой намагничивания токи формируют оба канала,причем всегда соблюдается условиепЯ.Устройс 1 во содержит блок 1 программирования, блок 2 автоматическогоуправления, блок 3 памяти, блоки 4 и 5стабилизации напряжения, источник 6 питания разделительные диоды 7 и 8, преобразователь 9 напряжение-ток, измерительный резистор 10, реверсивный коммутатор 11, измеряемые образцы 12 с намагничиваюшей и измерительными обмотками, переключатель 13 измерительных обмоток образцов, блок 14 измерений и регис тра пил.Блок 3 состоит из блоков 15-18 памяти.Блок 4 состоит из формирователей19 и 20 цифроаналогового преобразователя 21, управляемые ат.тенюаторы 22 и23, блок 24 сравнения и усилитель 25мощности,Блок 5 включает в себя формирователь 26 трапецеидальных импульсов, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь 27, управляемыйаттенюатор 28, блок 29 сравнения иусилитель 30 мощности,Преобразователь 9 содержит обшийделитель 31 из последовательно соединенных прецизионных резисторов, переключатель 32 и переключатель 33.Блок 14 измерений и регистрации состоит из измерителя 34 намагничьаюшего тока, вход которого подключен к измерительному резистору 10, и измерителя35 магнитного потока.Устройство работает следуюшим образсм,В исходном состоянии с блока 2 навходы формирователей 19 и 26 поступают управляющие сигналы, поэтому на ихвыходах имеются сигналы полной величи"5 8407 ны, которые постунонл на входы управлен. ниа аттенюаторов 22 и 28 соответственно. Ввиду этого последние ослабляют до нуля сигналы, поступающие на входы блоков 24 и 29, напряжение на выходах бло ков 4 и 5 отсутствует, ток в нагрузке равен нулю. В это исходное состояние устройство возвращается каждый раз после отработки выбранной программы.Перед началом измерений из блока 1 1 о в блок 3 заносятся диапазоны и значения токов,1 и 3, для которых требуется провести определение магнитных характеристик образцов, а в блоке 2 выбирается программа этих измерений, 15 При запуске устройства сначала из блока . 2 поступают управляющие сигналы на блок 3, в результате чего с выхода бло ков 15 и 18 на блоки 21 и 27 соответ ственно поступают копы, задающие уровни гО выходных напряжений От, иО блоков 4 и 5, а с выходов блоков 16 и 17, поступают сигналы на переключатели 32 и 33. Через промежуток времени, требуемый для завершения переходных процессов в данных схемах, блок 2 начинает выдавать на блоки 4,5 и 11 последовательности управляющих сигналов в соответствии с выбранной программой.Все полные программы работы устрой- ЗО ства начинаются с режима размагничивания образцов. В этом режиме с блока 2 поступает сйгнал на формирователь 20, который подает на блок 23 экспоненциаль. но нарастающее напряжение, в результате З чего последняя ослабляет поступающие на нее сигналы до нулевого уровня так -же по экспонейциальному закону. С выхода блока 2 поступает серия импульсов с часаО тотой= 2 Ги на вход формирователя 19, который выдает на вход управления аттенюатора 22 трапецеидальные импуль-. сы, Аттенюатор 22 преобразует постоянное напряжение с выхода блока 21 в свае рию трапецеидальных импульсов с амплитудой, равной уровню этого постоянного напряжения. В результате одновременной работы блоков 22 и 23 на выходе блоки формируются однополярные трапеценцаль 5 О ные импульсы напряжения с амплитудой уменьшающейся от максимума От, до нуля по экспоненциалькому закону за время 60-120 с. Одновременно блок 2 выдает управляющие сигналы, изменяющиеся с частотой У., = 0,5 У, на коммутатор 11, переключающий полярность включения намагничивающей обмотки в токавув цепь во время пауз между трапецеидальны 71,ми имщщьсами напряжения на выходе блока. 4, Поэтому по намагничивавщей обмотке протекают двухполярные трапецеидальные импульсы тока с экспоненциально уменьшающейся до нуля амплитудой. По окончании режима размагничивания устройство возвращается в исходное состояние,Выполняемая работа затем включаетследующие этапы заданного режиманачальная магнитная подготовка, перемвгничивание ступенча 1 ыми импульсами тока с измерениемв требуемый момент времени приращения магнитного потока . и промежуточная магнитная подготсвка, причем последние два этапа повторяются для каждой измеряемой точки че 1 ыре раза.На фиг. 3 показаны временные диаграммы работы блоков устройства и формы перомагничивающих импульсов тока при определении петли гистеоезиса (С 1- Ф ). коэрцитивной силы (С - Ва )и частной кривой намагничивания ( - йь)При измерении основной кривой намагничивания перемагничивание на этапе измерений производится теми же импульсами, которыми выполнялась магнитная подготовка, Магнитная подготовка представляет собой последовательность прос 1 ых двух- полярных импульсов тока с амплитудой Зщ и осуществляется блоком 4. Формироо и ие импульсов на этапе измерений выполняется как блоком 4, так и совмесгно блоками 4 и 5. Начальная магнитная подготовка содержит не менее десяти импульсов тока, а промежуточная включает 4- 5 импульсов. Требуемая последовательность выполнения этапов заданного режима работы и формирование необходимых конфигураций перемагничивающих импульсов тока обеспечивается подачей соответсеующих управляющих сигналов из бланка 2 на .формирователи 19 и 26 и коммутатор 11. Юля фиксации требуемых перепадов магнитного потока и значений намагничивающего тока на измерители 35 и 34 пос тупают управляющие сигналы из блока 2 в моменты времени, определяемые,о выбранной программой измерений, После окончания полного цикла измерений одного образца блок 2 выдает сигнал .на пв реклвчатель 13, который подключает к измерителю 35 измерительную вбмотку следующего испытуемого образца ю общей ;партии образцов.В настоящее время измерение нормируе алых тйтичвских магнитных парамюяэ20 25 формула изобретения35 Устройство для измерения статических аналитических магнитных характеристик, содержащее последовательно соединенные блок автоматического управления и блок памяти, выходы которого подключены к входампервого н второго блоков стабилизации напряжения, первый из которых сосаоит иэ последовательно соединенных45 цифроаналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также первого и второго магнитно-мягких сплавов прааодится яа установках типа БУи У 5045, На этих усеановках регулировка 1 намагничиваюшего тока осуществляется с помощью реостатных регуляторов, имеющих весьма не высокую надежность, а также требующих значительного времени, для установки намагничиваюших токов. Применение в этих установках к качестве коммутатора намагничивающего тока рубильника делает работу оператора весьма трудоемкой и малопроизводительной, а само коммутирование, выполняемое под током с разрывом цепи, вызывает дополнительные случайные погрешности.15Предлагаемое устройство лишено этих недостатков и практически реализовано в виде установки, обеспечивающей следук щие технические характеристики;Диапазон изменения на-магничивающих токов по каждому каналу 0,5-мААКолич ес,тво диапазоновтока 4.Пискретностьустановки значения тока Не более 0,1 7 сЗначение тока30подм агнич ивания Не более 5 мкА 1 рормирователей, входы которых подключены к второму и третьему выходам блока автоматического управления соотвечственно, а второй блок стабилизации напряжения состоит из последовательно соединенных цифроаналогового преобразователя, блока сравнения и усилителя мощности, выход которого подключен к второму входу блока сравнения, а также формирователь трапецеидальных импульсов, вход которого подключен к четвертому выходу блока автоматического управления, а также послег вательно соединенные преобразователь напряжениеток,измеритэ 1 ьный резистор, реверсивный коммутатор, переключатель и блокизмерения и регистрации, первые входыкоторого подключены к пятым выходамблока автоматического управления, шестой выход которого соединен с вторымвходом переключателя, седьмой выходблока автоматического управления подключен к второму входу реверсивного коммутатора, выход преобразователянапряжение-ток соединен с вторым входомблока измерения и регистрации, а также блок программирования, выходы которого подключены к вторым входам блока памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности иэмерния, в каждый блок стабилизации напряжения между выходом цифроаналогового прсбразователя и входом блока сравнениявведены два последовательно соединенныхуправляемых аттенюатора, входы управления которых соединены с выходами первого и второго формирователей и формирователя тангечпкальных импульсов соответственно, причем между выходом каждогоусилителя мощности и входами преобразователя напряжение-ток ус танов лены разделительные Диоды.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР% 239424, кл. 801 Я 33/12, 1969.2. Авторское свндетельство СССРМ 516006, кл. С 01 К 33/00, 1976,84077 1 Вход дхоти Вход дхОР дьгход дерхо уса Редактор С. Роди Подписно рс зоб5 Филиал П 11 П Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 4 7.),)/66ВНИИПИ Госупо делам11303," Моске оставнтель П. Воронинех едТ. Маточка нного комитета СССРтений и открытий 5, Раушская наб., д.