Устройство для определения энергетических диаграмм ферромагнитных материалов

Устройство для определения энергетических диаграмм ферромагнитных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ДИАГРАММ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, блок управления, последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, отлич ающий с я тем,что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено соединенными последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей « системой, расположенной перпендикулярно первой, двумя аттенюаторами, включенными между выходом генератора линейнр изменяющегося напряжения и входами соответствующих усилителей мощности,компаратором,включенным меж-. .ду выходом широкополосного усилителя и входом коммутатора, детектором, включенным между выходом широкополосного усилителя и входом управления коммутатора, соединенными посг ледовательно реверсивным счетчиком, подключенным к выходу коммутатора, вторым коммутатором и R-S-триггером , а блок управления выполнен в виде микропроцессора и блока опе ративной памяти, блока постоянной памяти, таймера и интерфейса,под (Л ключенных к микропроцессору, и дисплея , подключенного к интерфейсу,причем входы управления генератора, линейно изменяющегося напряжения, аттенюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчика и R-S-триггера и выходы реверсивнсго счетчика и R-S-, триггера подключены к интерфейсу. 4: ;о сх 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 4(51) 6 01 N 27/90

ГОСУДА СТВЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

H АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВ У (21) 3650957/25-28 (22) 22.08.83 (46) 30 ° 03.85. Бюл.Р 12 (72) С.А.Филист (71) Курский политехнический институт (53) 620.179.14(088.8) (56) 1,Авторское свидетельство СССР

М 603890, кл. G 01 Б 27/72, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

М 842555, кл, G 01 N 27/83, 1981 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ДИАГРАММ ФЕРРОМАГНИТHblX NATEPHAJI0B, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, блок управления, последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую Систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, отличающийся тем,что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено соединенными

1 последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей системой, расположенной перпендику» лярно первой, двумя аттенюаторами, включенными между выходом генератора линейно изменяющегося напряжения и входами соответствующих усилителей мощности,компаратором,включенным между выходом широкополосного усилителя и входом коммутатора, детектором, включенным между выходом широкополосного усилителя и входом управления коммутатора, соединенными пос-.". ледовательно реверсивным счетчиком, подключенным к выходу коммутатора, вторым коммутатором и R — S-триггером, а блок управления выполнен в .виде микропроцессора и блока оперативной памяти, блока постоянной памяти, таймера и интерфейса,подключенных к микропроцессору, и дисплея, подключенного к интерфейсу,причем входы управления генератора; линейно изменяющегося напряжения, аттенюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчика и R-S-триггера и выходы реверсивного счетчика и ВтЯ-. триггера подключены к интерфейсу.

1147968

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля ферромагнитных материалов и изделий и может быть использовано для измерения магнитных параметров изделий в машиностроении.

Известно устройство для контроля магнитных параметров изделий, содержащее соединенные последовательно генератор, электромагнитный преобразовательг состгоящий из четырех

П-образных магнитопроводов с общим центральным стержнем, блок преобразования сигналов, детектор и индикатор flj .

Недостатком известного устройства является то, что величину акизотропии определяют по магнитному сопротивлению материала, который является лишь частью магнитопровода, и, следовательно, величина ЭДС в индикаторных обмотках не отражает количественно величину энергии на- магничивания, а следовательно, и анизотропию.. Кроме того, при определении энергетической диаграммы ферромагнетика возникает необходимость в повороте намагничивающей системы, что приводит к изменению условий намагничивания, так как меняется зазор между магнитопроводом и материалом, а следовательно, и магнитное сопротивление.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для определения энер гетических диаграмм ферромагнитных материалов, содержащее генератор линейно-изменяющегося напряжения, блок управления, пОаледовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный, усилитель j2) .

Недостатками этого устройства являются невозможность изменения направления перемагкичивания без изменения условий перемагничивания, экранировакие скачков намагниченности,возникающих в глубине ферро- . магнитного материала, поверхностными слоями вследствие вихретокового взаимодействия, а также то, что анизотропию определяют в относительных единицах. . Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается темг что устроиство для определе ния экергетических диаграмм ферромагнитных материалов, содержащее генератор линейно изменяющегося напряження, блок управления; последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и послецователько сое35

65 диненные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, снабжено соединенными последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей системой, расположенной перпендикулярно первой, двумя аттенюаторами, включенными между выходом генератора линейно изменяющегося напряжения и входами соответствующих усилителей мощности, компаратором, включенным между выходом широкополосного усилителя и входом коммутатора, детектором, включенным между выходом широкополосного усилителя и входом управления коммутатора, соединенными последовательно реверсивным счетчиком, подключенным к выходу коммутатора, вторым коммутатором и Й -5-триггером, а блок управления выполнен в виде микропроцессора и блока оперативной памяти, блока постоянной памяти, таймера и интерфейса, подключенных к микропроцессору, и дисплея, подключенного к интерфейсу, причем входы управления генератора линейно изменяющегося напряжения, аттекюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчика и R-S — триггера и выходы реверсивного счетчика и R-S-триггера подключены к интерфейсу.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; ка фиг.2 — эпюры в контрольных точках устройства. устройство для определения энергетических,циаграмм ферромагнитных материалов содержит блок 1 управления, состоящий из микропроцессора 2, блока 8 оперативкой памяти, блока

4 постоянной памяти„ таймера 5 и интерфейса 6, подключенных к микропроцессору 2, и дисплея 7, подключенного к интерфеису 6.устройство> содержит также генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, два аттенюатора 9 и 10, подключенные к ге- нератору 8 линейно изменяющегося напряжения, и интерфейсу 6, два усилителя 11 и 12 мощностиг подключенные к соответствующим аттенюаторам 9 г. 10„ и две намагничивающие системы 13 и 14, подключенные к Усилителям 11 и 12 мощности.

Устройство содержит также соеди.— ненные последовательно измерительную обмотку 15, широкополосный усилитель 16, «омпаратор 17, коммутатор 18, реверсивный счетчик 19, второй коммутатор 20 и B.-S-rpzrrep 21, Входы управления коммутаторов 18 и 20„ реверсивного счетчика

19 R-S-триггера 21 подключены и выходам иктерфейса 6, выходы реверсивного счетчика 19 и -5-триггера 21 подключены к соответствующим входам интерфейса 6. Устройство содержит также детектср 22, включенный между, 1147968 выходом широкополосного усилителя

16 и входом управления компаратора

17.

На фиг.2 показаны эпюры напряжений на выходах блоков устройств: а) выход усилителя 12 мощности; б)выход широкополосного усилителя

16; в) выход детектора 22,. г}выход компаратора 17; д)импульсы ут1равления R-Я-триггера 2l с микропроцессора 2; е)переходы ВЯ-триггера 21. 10

Устройство работает следующим образом.

При запуске микропроцессор 2 выходит на управляющую программу, хранящуюся в блоке 4 постоянной памяти, 35 в соответствии с которой микропроцессор 2 через интерфейс 6 запускает генератор 8 линейно изменяющегося напряжения, устанавливает R S òðèãгер 21 в единицу . 20

С выхода генератора 8 линейно.. изменяющегося напряжения сигнал поступает на аттенюаторы 9 и 10,коэффициент ослабления котарЫХ УСтаНавливается программой. 25

Причем, если коэффициент ослабления одног- аттенюатора равен <<< то коэффициент ослабления другого аттенюатора ранен dI — 3 7:Й

< (это соотношение достигается подбором соответствующих делителеи в аттенюаторах). С выходов аттенюаторов 10 и 9 напряжение по<стуг<ает на входы усилителей 12 и 11 мощности, к выходам которых подключены намагничивающие системы 13 и 14. Так как они

0 расположены под углом 90 друг к другу, то направление напряженности намагничивающего поля в их геометрическом центре, в котором расположена измерительная обмотка 15, апре- 40 деляется соответствующими коэффициентами 4< и dg аттенюаторов 10 и 9.

При перемагничивании ферромагнитного материала возникают скачки ььаркгаузена, которые наводят напряжение в -об- 4 мотке 15. Это напряжение усиливается широкополосным усилителем 16 и поступает на вход детектора 22 и компаратора 17. порог срабатывания компаратора 17 устанавливается прямо пропорциональным амплитуде скачков, что достигается подклю=<ением выхода детектора 22 к задающему входу комг аратора 17. Калиброванные по амплитуде импульсы с выхода компаратора 17 поступают на коммутатор 18,который по команде от микропроцессора 2 подключает их либо на вход прямого счета (в первом цикле), либо на вход обратного счета (ва втором цикле) счетчика 19, 60.

Процесс измерения протекает в два цикла, В первом цикле коммутатор 18 подключает выход компаратора

17 к входу прямого счета счетчика

19, триггер 21 установлен 1 единицу, на егО 13хОд установка нул<3 коммутатор 20 под<<лючает выход младшего разряда счетчика 19. Та«1<м образом, TpiiE E åp 21 ус Tàíà Hçï-:.Eiàåòcÿ

Е3 нуль первым импульсам напряжения скачков Баркгаузена, а таймер 5 и микропроцессор 2 измеряют длительность импульса,г.оступившего на интерфейс 6 с выхода k --,3-триггера 21 (фиг.2в). Так как перемагничивание осуществляется линейно изменявшимся полем, то по длительности импульса, поступившего на интерфейс 6 в первом цикле ОпределЯется пОле старта Н(В этом же цикле с выходов счетчика

l9 счить<ваетсЯ кОд числа скачков

Баркгаузена. Во втором цикле 13 счетчик .L9 заг<исываетсЯ кОД числа скачков ьаркгауз ена < пал <ченны<1 в первом цикле, коммутатор 18 подключает выход компаратора 17 к входу обратного счета счет<яка 19, а коммутатор

20 подк<««ча<-.т выход Перепол<<е<<и< счетчика 19 к входу <Установка нуля триггера 2) . Длительность импульса, поступившего на интерфейс

6 с выхода триггера 21 и измеренного таймерам 5,. определяют длительность необратимых процессов в феррамдгнитнОIл маTPpHBJI< 1ак как нап" ряженнасть поля изменяется Iio линей наму закону,. то зная длительность этбго импульса определяется напряженность поля Н, при которой заl канчиваются необратимые процессы ь ферромаг<п<тике. Перемагничивая материал в области малых полей для неО братимых потерь на перем<1гнич1п3а ние, можно записать

A } (

< „< «) -Н, 1 < гд < — числа скачков Гаркгаузена

=.:à период пере< <агничивания; коэффициент пропорцисналь а г 1

В<<ч<ислив энерг11:,о г<отер на гистерезис для заданнога числа направлений перемагничивания, микропроцессор 2 ннтерполирует значения энергии .потерь на =åñü д11апазаг . После этогo энергетическая диаграмма выводится на дисплей 7.

Таким образом, устройство при высокой производительности позволяет определить энергетическую диаграмму детали произвольной фор<;<ы при произвольном положении датчика на ее плоскости и исключить влияние размагничивающего фактора и влияние зазора, а также исключить необходимость менять положение ориентации датчика на плоскости детали.

1147968

Составитель Ю.Глазков

Редактор Е.Копча Техред C.Ëåãåýà Корректор М.Пожо

Заказ 1568/36 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП .Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4