Устройство регистрации характеристик магнитных материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск и кСоцивпистичвскинРеспублик(23) 1 риоритет по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения В.В.Воронов, О.Г.Сергеев и В.А.Смирнов, Московский ордена Ленина и ордена Октябр ской, . Революции энергетический институ(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к приборостроению, в частности к магнитным измерениям и может быть использовано для контроля параметров с высокой степенью точности.Известны устройства, основанные на принципе медленно изменяющегося внешнего перемагницивающего поля. Такие устройства работают в режиме постоянства скорости изменения индукции в образце испытуемого материала. Выбранный режим перемагничивания испытуемого образца оптимален, так как при этом обеспечивается максимальная чувствительность индукционного преобразователя и регистрация статической петли гистерезиса с минимальной погрешностью 1.Однако в результате неизвестной начальной намагниченности образца (перед нацалом испытания) для выявления значений его параметров (остатоцная индукция, коэрцитивная сила) с помощью этих устройств необходима дополнительная обработка результатоврегистрации, что вызвано начальнымсмещением осей регистрируемой зави- .симости относительно осей регистрирующего устройства. Дополнительная обработка результатов регистрации заключается в нахождении осей зарегистрированной зависимости на полерегистрирующего прибора и выявлении тозначений того или иного параметра ис"пытуемого образца. В результате последующей обработки результатов регистрации вносится дополнительная погрешность измерения, кроме того, время, эатрачйцаемое на последующуюобработку результатов регистрации внесколько раэ превышает время цикларегистрации характеристики испытуемого образца.Наиболее близким по техницескойсущности к изобретению являетсп устройство, содержащее блок намагничивания, электромагнит, преобразователинапряженности магнитного поля и ско 920 б 01рости изменения индукции в образце вэлектрические сигналы, усилители каналов напряженности поля и индукции,интегратор, блок изменения коэффициента передачи интегратора с компаратором и регист рирующий прибор, В качестве блока изменения коэффициентапередачи интегратора используетсяустройство преобразования аналог-коддля перехода к дискретным сигналам 10в цепях автоматического управления,В устройство преобразования аналогкод введены требуемые начальные условия, вид функции управления, задержки и пороговые уровни, что позволяет 15замкнуть контуры управления, С помощью блока изменения коэффициентапередачи интегратора реализуетсявозможность совмещения осей регистри.руемой зависимости и регистрирующего устройства. Известное устройствообеспечивает задание нулевых начальных условий, при этом погрешность отсовмещения осей составляет 1+1,5;и обеспечивает контроль значений па Зраметров испытуемого образца непосредственно н процессе цикла регистрациистатической петли гистерезиса испытуемого образца ",Недостатком указанного устройства Зоявляется большая погрешность от совмещения осей -1,5) вследствие гис.терезиса компараторов и задержкикоманд управления,Цель изобретения - повышение точности регистрации.Поставленная цель достигается тем, что устройство для регистрации характеристик магнитных материалов, содержащее блок намагничивания, к первому выходу которого подключен электромагнит, первичные преобразователи напряженности поля и скорости изменения в образце в электрические сигналы, установленные в рабочем зазоре электромаг фф нита, усилитель измерительного канала напряженности поля, вход которого подключен к выходу первичного преобразователя напряженности поля, а выход соединен с первым входом регистри-ф рующего прибора, усилитель измерительного канала индукции в образце, вход которого подключен к выходу пер.- вичного преобразователя скорости изменения индукции, а к выходу подклю чены последовательно соединенные между собой интегратор и компаратор, при этом выход интегратора подключен также к второму входу регистрирующегоприбора, а выход компаратора подключен к входу блока намагничивания,блок изменения коэффициента передачиинтегратора, первый выход которогоподключен к интегратору и компаратору, блок смецения порогового уровня блок запрета и формировательопорного сигнала, вход которого соединен с вторым выходом блока намагничивания, а первый выход - с первымвходом блока изменения коэффициентапередачи интегратора, входы блоказапрета соединены соответственно свыходом компаратора, с вторым выходомблока изменения коэффициента интегратора и вторым выходом Формирователя опорного сигнала, а выход - свторым входом блока изменения коэфФициента передачи интегратора, входблока смещения порогового уровня соединен с выходом усилителя измерительного канала напряженности поля, а выход - с третьим входом блока изменения коэффициента передачи интегратора,На Фиг, 1 приведена структурнаясхсма устроиства для регистрации характеристик магнитных материалов; наЯиг.2 - временные диаграммы; наФиг. 3 - вид зависимости, зарегистрированной в результате работы устройства, выполненной согласно структурноисхеме. Предлагаемое устройство состоит из блока 1 намагничивания, электромагнита 2, испытуемого образца 3, первичного преобразователя 4 скорости изменения индукции в образце в электрический сигнал, первичного преобразователя 5 напряженности поля в электрический сигнал, усилителя б измерительного канала напряженности поля, усилителя 7 измерительного канала индукции в образце, интегратора 8 измерительного канала индукции, регистрирующего прибора 9, блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, компаратора 13, и дополнительно введенных блока 11 смещения порогового уровня, формирователя 12 опорного сигнала, блока 14 запрета, причем вход формирователя 12 опорного сигнала соединен со вторым выходом блока 1 намагничивания, а выходс третьим входом блока 10 изменения коэффициента интегратора 10, входы блока 14 запрета соединены соответ5 9206 ственно с выходом компаратора 13, с вторым входом блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, с выходом формирователя 12 опорного сигнала, а выход - с первым5 входом блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, вход блока 11 смещения пороговаго уровня соединен с выходом усили. телл измерительного канала напряжен О ности поля, а выход - со вторым входом блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора,Устройство работает следующим образом, 5Сигнал специальной формы с выхода блока намагничивания (см. Фиг.Г.,1 э.м 1 поступает на обмотку электромагнита 2, В рабочем зазоре электромагнита 2 (Фиг. 1) возникает внешнее для испытуемого образца 3 медленноиэменлющееся перемагницивающее поле, Электрические сигналы с первичных преобразователей 5 и , пропорциональные соответственно напряженности поля в зазоре 25 электромагнита и скорости изменения индукции в образце, поступают на входные клеммы измерительных усилителей 6 и 7 каналов напряженности поля и индукции в образце. ЗОСигналы. с выходов измерительных каналов напряженности поля и индукции поступают соответственно на один иэ входов двухкоординатного регистрирующего прибора 9 (фиг, 2,Ч 3 и на вход интегратора 8 (фиг. 1) . С выхода интегратора сигнал, про"порциональный индукции в образце (см. Фиг. 2, 1,поступает на второй40 вход двухкоординатного регистрирующего прибора 9 (фиг, 1) и на вход компаратора 13. Компаратор 13 регист. рирует момент достижения выходным (сигналом интегратора порогового45 (нулевого) уровня (см.фиг,2, х,1), 0 процессе работы системы дискретный сигнал с второго выхода блока 1 намагничивания (Фиг. 1), уровень которого соответствует определенным пери 0 одам времени цикла регистрации, поступает на вход формирователя 12 опорного сигнала, с выхода формирователя 12 опорного сигнала сигнал, преобра-,зованный к виду, удобному для оперирования им с помощью логичвских функции- 55 (см, фиг. 2, х), поступает на один из входов блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, С выхода 01 6блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, формирующего командыуправления работой интегратора 8, сигналы поступают на управляющие ключи,которые в определенные моменты времени включают интегратор 8 и изменяюткоэффициент его передачи (см.фиг. 2,у , у). В процессе цикла регистрациихарактеристики испытуемого образца 3с выхода измерительного канала напряженности поля сигнал поступает навход блока 11 смещения пороговогоуровня, выход которого подключен кодному из входов блока 10 изменениякоэффициента передачи интегратора,форма сигнала на этом входе блока 10изменения коэффициента передачи интегратора представлена на Фиг. 2 х.Совокупность дискретных сигналов с выходов Формирователя 12 опорного сигнала, компаратора 13, блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора (см. Фиг. 2, х , х,) поступаетна входы блока 19 запрета, с выходакоторого дискретный сигнал (см.фиг,2,х) поступает на один из входов блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора, (1 а окончании цикпана поле двухкаординатного регистрирующего прибора 9 зарегистрированазависимость, представленная на Фиг.3.Использование изобретения позволяет уменьшить погрешность ат совмещения осей до сотых долей процента(погрешность от совмещения асей известного составляет 1+1,53). Этавозможность реализуется введением всистему блока 11 смещения пороговогоуровня, Блок 11 смещения пороговогоуровня представляет собой устройство,содержащее два компаратара, полосынечувствительности которых смещенытаким образом, цто каждая из них находится либо в положительной, либо вотрицательной области значений входных воздействий, а пороговые уровниих совпадают и соответствуют нулевомузначению напряженности паля в зазореэлектромагнита. Переключение входнойклеммы блока .10 изменения коэффициента передачи интегратора с выхода первого кампаратора на выход второгов момент времени йпозволяет избежать задержки команд управления работой интегратора 8.Таким образом,включение интегратора 8 в моментвремени С 5 и изменение коэффициента передачи в момент временивенства нулю напряженности полл взазоре электромагнита, Введение всистему блока 1 ч запрета и Формирователя 12 опорного сигнала, представ-ляющих собой звенья жесткой отрицательной обратной связи, охватывающейвсе элементы управления работой устройства, исключает из блока 10 изменения коэффициента передачи интегратора цепи Формирования опорногосигнала, наличие которых в блоке 10изменения коэффициента передачи ин тегратора предусматривается в известном устройстве, Наличиеопорного сигнала необходимо для обеспечения заданного алгбритма работы системы,Исключение из блока 10 изменения ко.эффициента передачи интегратора задержек существенно сокращает количество элементов построения блока 2 О10, обеспечив выполнение наиболееобщ го критерия оптимальности построения блока - стоимости. Кроме того,преимуществом применения изобретенияпо сравнению с известными показателями является повышенная точность контроля параметров испытуемого образца,форму з изобретенияЗдУстроиство для регистрации характеристик магнитных материалов. содержащее блок намагничивания, к первому выходу которого подключенэлектромагнит, первичные преобразо- зр ватели напряженности поля и скорости измснения индукции в образце в элект. рические сигналы установленные в рабочем зазоре электромагнита усилитель измерительного канала напряжен О ности поля, вход которого подключен к выходу первичного преобразователя напряженности поля, а выход соединен с первым входом регистрирующеГо прибора, усилитель измерительного канала 4 б индукции в образце, вход которогоподключен к выходу первичного преобразователя скорости изменения инДукции,а к выходу подключены последовательно соединенные между собой интегратор и компаратор, при этом выходинтегратора подключен к второму входурегистрирующего прибора, а выход компаратора подключен к входу блоканамагничивания, блок изменения коэфФициента передачи интегратора, первыйвыход которого подключен к интеграторуи компаратору, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок смещенияпорогового уровня, блок запрета и Формирователь опорного сигнала, вход ко"тс:рого соединен с вторым выходом блока намагничивания, а первый выход -с первым входом блока изменениякоэффициента передачи интегратора,:входы блока запрета соединены соответственно с выходом компаратора,с вторым выходом блока изменения коэффициента интегратора и со вторымвыходом Формирователя опорного сигнала, а выход - с вторым входом блокаизменения коэффициента передачи интегратора, вход блока смещения порогового уровня соединен с выходом усилителя измерительного канала напряженности поля,а выход - с третьим входомблока изменения коэффициента передачи интегратора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Комаров Е.В Сергеев В.Г.,Шихин А,Я. Иагнитоизмерительные приборы и установки для контроля качества магнитных систем, ферромагнитныхматериалов и постоянных магнитов,"Метрология", 1977, Ю 1, с. 37-51.2, Авторское свидетельство СССРФ 7628 б 8, кл, С 01 Е 33/12, 1979920601 Составитель Г. СеменоваРедактор М.Недолуженко Техред Т, Маточа корректор ". Шекм ак л ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная 332/50 Тираж ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Ж 719енного комитетений и откры5, Раушская н ПодписноеСССРйд. /5