Устройство для измерения динамической обратимой магнитной проницаемости

Устройство для измерения динамической обратимой магнитной проницаемости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАТИМОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ , содержащее генератор высокой частоты, высокочастотную возбуждающую обмотку, генератор низкой частоты с подключенной к его выходу низкочастотной возбуждающей обмоткой, последовательно соединенные измерительную обмотку, усилитель и синхронный детектор, индикатор, вход которого через блок формирования опорного напряжения соединен с вторым выходом генератора низкой частоты, a управляющий вход синхронного детектора через фазозадатчик связан с выходом генератора высокой частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно дополнительно снабжено генератором опорного напряжения, последовательно соединенными квадратурньм фазозадатчиком, блоком выделения абсолютных значений, суммирующим усилителем и модулятором , причем вход квадратурного фазозадатчика связан с третьим вьтхо§ дом генератора низкой частоты, выход модулятора соединен с высокочастот (Л ной возбуждающей обмоткой, второй вход модулятора - с выходом генератора высокой частоты, выход генератора опорных напряжений связан с вторым входом суммирующего усилителя, выход синхронного детектора - с вторым входом индикатора, a усилитель выполнен широкополосным.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,SU„„

3ш С 01 К 33/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ (21) 3519106/18-21 (22) 01. 12. 82 (46) 23. 06. 84. Бюл. У 23 (72) Б.Б.Винокуров, О.Г.Ширинян и В.В.Гасельник (71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С,М.Кирова (53) 621.317.44(088.8) (56) 1. Кирер И.И. Испытания ферромагнитных сердечников. М., "Энергия", с ° 151-155.

2. Авторское свидетельство СССР

K - 951211, кл. С 01 R 33/12, 23.06.80. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАТИМОЙ МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ, содержащее генератор высокой частоты, высокочастотную возбуждающую обмотку, генератор низкой частоты с подключенной к его выходу низкочастотной возбуждающей обмоткой, последовательно соединенные измерительную обмотку, усилитель и синхронный детектор, индикатор, вход которого через блок формирования опорного напряжения соединен с вторым выходом генератора низкой частоты, а управляющий-вход синхронного детектора через фазозадатчик связан с выходом генератора высокой частоты, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно дополнительно снабжено генератором опорного напряжения, последовательно соединенными квадратурным фазозадатчиком, блоком выделения абсолютных значений, суммирующим усилителем и модулятором, причем вход квадратурного фазозадатчика связан с третьим выхоИ дом генератора низкой частоты, выход З модулятора соединен с высокочастотной возбуждающей обмоткой, второй вход модулятора — с выходом генератора высокой частоты, выход генератора опорных напряжений связан с вто- Ф рым входом суммирующего усилителя, выход синхронного детектора — с вторым входом индикатора, а усилитель выполнен широкополосным.

1099293

Изобретение относится к магнитным измерениям и может найти широкое применение при неразрушающем контроле ферромагнитных материалов и изделий.

Известно устройство для определения обратимой магнитной проницаемости, содержащее преобразователь с двумя возбуждающими оомотками и одной измерительной, два источника постоянного тока и измерительную цепь и реализующее импульсно-индукционный метод испытаний (1) .

Однако производительность измерения устройством низка, а его применение ограничено лишь областью постоянных полей.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для измерения динами. ческой обратимой магнитной проницаемости, содержащее генератор высокой частоты, высокочастотную возбуждающую обмотку, генератор низкой частоты с подключенной к его выходу низкочастотной возбуждающей обмоткой, последовательно соединенные измерительную обмотку, усилитель, синхронный детектор и индикатор, второй вход которого через блок формирования опор ного напряжения соединен с выходом З0 генератора низкой частоты, а управляющий вход синхронного детектора через фазозадатчик связан со вторым выходом генератора высокой частоты |2j .

Однако в известных устройствах для З5 измерения обратимой магнитной проницаемости в динамическом режиме, при условии .постоянства амплитуды высокочастотного поля, размах частных циклов, а следовательно, и условия 40 их получения в разных точках низкочастотной петли, не остаются постоянными, а периодически — с удвоенной частотой низкочастотного поля — изменяется от максимального значения (об- 45 ласть вершин низкочастотной петли) до минимального (области остаточных индукций). Это существенно снижает точность и достоверность измерения или контроля. 50

Цель изобретения — повышение точ- ности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения динамической обратимой магнитной проницае-. мости, содержащее генератор высокой частоты, высокочастотную возбуждающую обмотку, генератор низкой частоты с подключенной к его выходу низкочастотной возбуждающей обмоткой, последовательно соединенные измерительную обмотку, усилитель и синхронный детектор, индикатор, вход которого через блок формирования опорного напряжения соединен со вторым выходом генератора низкой частоты, а управляющий вход синхронного детектора через фазозадатчик связан с выходом генератора высокой частоты, дополнительно снабжено генератором опорного напряжения, последовательно соединенными квадратурным фазозадатчиком, блоком выделения абсолютных значений, суммирующим усилителем и модулятором, причем вход квадратурного фазоэадатчика связан с третьим выходом генератора низкой частоты, выход модулятора соединен с высокочастотной возбуждающей обмоткой, второй вход модуляторас выходом генератора высокой частоты, выход генератора опорных напряжений связан с вторым входом суммирующего усилителя, выход синхронного детектора — с вторым входом индикатора, а усилитель выполнен широкополосным.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — эпюры сигналов в характерных ее точках, Устройство для измерения динамической обратимой магнитной проницаемости, содержит генератор 1 высокой частоты, . высокочастотную возбуждающую обмотку 2, генератор 3 низкой частоты с подключенной к его выходу низкочастотной возбуждающей обмоткой 4, последоватепьно соединенные измерительную обмотку 5, усилитель 6, синхронный детектор 7 и индикатор 8, второй вход которого через блок 9 формирования опор ного напряжения соединен с выходом генератора 3 низкой частоты, а управляющий вход синхронного детектора 7 через фазозадатчик 10 связан с вторым выходом генератора 1 высокой частоты, генератор 11 опорного напряжения, последовательно соединенные квадратурный фазозадатчик 12, блок 13 выделения абсолютных значений, суммирующий усилитель 14 и модулятор 15, причем вход квадратурного фазозадатчика 12 связан с выходом генератора 3 низкой частоты, выход модулятора 15 соединен с высокочастотной возбуждающей обмоткой 2 второй вход модулято- ра 15 — с выходом генератора 1 высо1099293 кой частоты, выход — с вторым входом суммирующего усилителя 14, выход синхронного детектора 7 связан с вторым входом индикатора 8, а усилитель 6 выполнен широкополосным.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемый ферромагнитный образец намагничивается одновременно двумя переменными магнитными полями 10 высокой и низкой частоты. Поле низкой частоты и постоянной амплитуды создается генератором 3 низкой частоты и подключенной к его выходу низкочастотной возбуждающей обмоткой 4. Вели- 15 чина низкочастотного поля достаточна для нелинейного перемагничивания испытуемого материала, вплоть до состояния его технического насыщения.

Поле высокой частоты по амплиту- 20 де не постоянно, а изменяется по закону где Я иН круговая частота и амппитуда напряженности низкочастот30 ного поля", круговая частота и амплитуда напряженности модулируемого высокочастотного поля. 35

Этот закон модуляции получен исходя из условия равенства размаха по напряженности динамических частных циклов, независимо от того, в какой точке низкочастотной петли гистерези-40 са они находятся. Размах по напряженности численно определяется отрицательным приращением суммарного возбуждающего поля, которые собственно не вызывают появления частных циклов.45

Закон модуляции амплитуды высокочастотного поля — его модулирующая функция (фиг.2 2 ) обеспечивается путем суммирования на суммирующем уси-. лителе 14 постоянного по роду напря- 50 жения заданного уровня (фиг.2 2 ) идущего с генератора 11 опорных напряжений и напряжения, изменяющегося по закону абсолютного косинуса, получаемого в результате последовательного преобразования синусоидального напряжения с генератора 3 низкой частоты (фиг.2 0 ) в квадратурном фазозадатчике 12 (фиг.2 5 ), выполненного, например, в виде интегратора и в блоке 13 выделения абсолютных значений (фиг.2 Ь ), выполненного, например, в виде двухполупериодного выпрямителя.

Модулятор 15, на один вход которого подается модулирующее напряжение с суммирующего усилителя 14, а на другой — напряжение несущей, снимаемое с генератора 1 высокой частоты, в сочетании с последовательно соединенной с его выходом высокочастотной возбуждающей обмоткой 2 создает высокочастотное возбуждающее поле с заданным периодическим законом изменения амплитуды (фиг.2 ).

При заданном, нормированном размахе по напряженности динамических частных циклов, согласно определению частьВ ного обратимого цикла (P<-dH где Pp — проницаемость на частном цикле, Ь Н и Ь В вЂ” размах по напряженности и соответствующее ей приращение индукции) приращение индукции 6 В за интервал времени, в течение которого формируется частный цикл, пропорционально значению проницаемости на частном (или обратимом) гистерезисном цикле.

Измерительный канал, состоящий из последовательно соединенных измерительной обмотки 5, широкополосного усилителя 6, синхронного детектора 7 и индикатора 8 обеспечивает выделение периодического напряжения, пропорционального мгновенным значениям обратимой магнитной проницаемости, и его наблюдение и измерение.

Заданный интервал отсечки по, управляющему входу синхронного детектора 7 (интервал времени, в течение которого происходит формирование частотного цикла) обеспечивается фазозадатчиком 10.. Таким образом, за каждый высокочастотный цикл на выходе синхронного детектора 7 формируется напряжение, значение которого пропорционально приращению индукции 6 В за этот цикл.

Широкополосный усилитель 6, пропускающий весь сложный спектр сигнала, согласует измерительную цепь с входом синхронного детектора 7.

В качестве индикатора 8 может быть использован либо электронный осциллограф, с помощью которого можно наблю1099293

ВНИИПИ Заказ 4363 . Т аж ? 11 По исное дать как временную зависимость динамической обратимой магнитной проницае мости, так и ее зависимости от напряженности низкочастотного поля, юйбо управляемый амплитудный вольтметр, с помощью которого можно измерять непосредственно мгновенные значения обратимой проницаемости, И в том, и в другом случае необходимо управляющее напряжение низкой частоты, кото рое вырабатывается блоком 9 формирования опорного напряжения, включенного между генератором 3 низкой частоты и .вторым входом индикатора 8.

Предлагаемое устройство, в котором 1 амплитуда высокочастотного поля модулирована по определенному закону, позволяет получить нормированные характеристики получаемых частных. циклов и исключает недостатки, свойственные базовому объекту.

Таким образом,.основными преимуществами предлагаемого устройства являются нормирование заданных условий образования динамических частных циклов, независимо от их расположения на низкочастотной петле гистерезиса, повышение точности и достоверности измерения или контроля, принципиальное отсутствие условий, при которых происходит исчезновение частных циклов на низкочастотной петле. Это важно потому, что нижняя граница по частоте высокочастотного поля может быть смещена до сотен герц — единиц кнлогерц.