Устройство для измерения динамической магнитострикции

Устройство для измерения динамической магнитострикции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной магнитной технике и может быть использовано для измерения и контроля магнитострикционных свойств образцов в виде проката. Введение в устройство для измерения динамической магнитострикции регуляторов 2, 3 переменного тока, датчика 21 тока, поперечно перемагничивающей обмотки 10, блока 9 выборки и хранения аналогового сигнала, синхронизатора 5 и электронных ключей 4, 6-8 расширяет его функциональные возможности при сохранении точности измерения, 3 ил. СЛ Р СХ)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 0 01 Н 33/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4005871/24-21 (22) )6.)2.85 (46) 30.04.87. Бюл, № 16 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) С, В. Петровых, В, Б. Есиков и M. М. Лесников (53) 621,317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1262433, кл. G 01 R 33/18, 1984. (54) УСТРОЙСТВО Д))Я ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ МАГНИТОСТРИКЦИИ

ÄÄSUÄÄ 13() 7403 А 1 (57) Изобретение относится к измерительной магнитной технике и может быть использовано для измерения и контроля магнитострикционных свойств образцов в виде проката. Введение в устройство для измерения динамической магнитострикции регуляторов 2, 3 переменного тока, датчика 21 тока, поперечно перемагничивающей обмотки

10, блока 9 выборки и хранения аналогового сигнала, синхронизатора 5 и электронных ключей 4, 6 — 8 расширяет его функциональные возможности при сохранении точности измерения, 3 ил.

1307408

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 электронный ключ 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 церемагничивающую обмотку 11, исследуемый образец 12, механизм перемещения

13, фотоэлектрический датчик линейных перемещений 14, усилитель 15, осциллограф 16, блок стабилизации чувствительности 17, стержневой пьезоэлектрический преобразователь 18, электроды пьезоэлектрического преоб— разователя 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 блок выборки и хранения аналоговых сигналов 27, форму управляющего напряжения, подаваемого на электроды пьезопреобразователя 28, форму продольного магнитного поля 29, форму поперечного магнитного поля 30, форму 31 сигналов, подаваемых на вход Х осциллографа 16, форму 32 сигналов, подаваемых на вход У осциллографа 16, петлю магнитострикционного гистерезиса при перемагничивании образца продольным магнитным полем 33, петлю 10 магнитострикционного гистерезиса при перемагничивании образца поперечным магнитным полем 34, предельную петлю магнитострикционного гистерезиса 35, отрезок напряжения 11 36, В ус: ройстве выход источников переменного тока 1 соединен со входами регуляторов тока 2 и 3, электронного ключа 4 и синхронизатора 5, Выходы

ЗО регуляторов тока 2 и 3 соединены с информационными входами электронных ключей 6 и 7, а первый, второй, третий и пятый управляющие выходы синхронизатора 5 — с соответствующими уп— равляющими входами электронных ключей 4 — 8 и блока выборки и хранения аналогового сигнала 9, Выход электронного ключа 4 соединен с одним из концов поперечно-перемагничивающей обмотки 10, а объединенные выходы электронных ключей б, 7 — с одним из концов продольно перемагничивающей обмотки 11, Продольно и поперечно перемагничивающие обмстки 10 и ll в ортогональных плоскостях охватывают исследуемый образец 12, причем вторая располагается внутри первой, Один конец исследуемого образца 12 жестко закреплен на механизме плавного перемещения 13, а другой размещен в открытом оптическом канале фотоэлектрического датчика линейных перемещений

14, выход которого соединен со входом широкополосного апериодического усилителя 15. Выход усилителя 15 подключен к входу У осциллографа 16 и к информационному входу блока выборки и хранения аналогового сигнала 9, управляющий вход которого соединен с четвертым управляющим выходом синхронизатора 5, а выход — с входом блока стабилизапии чувствительности 17. Выход блока 17 подключен к управляющему входу фотоэлектрического датчика

14 который прикреплен к одному из концов стержневого пьезопреобразователя 18, Другой конец пьезопреобразователя 18 закреплен неподвижно. Злек— троды 19 пьезопреобразователя 18 подсоединены соответственно к выходу стабилизированного источника напряжения 20 и к первому управляющему выходу электронного ключа 8, второй управляющий выход которого подключен к входу стабилизированного источника переменного напряжения 20, Вторые концы продольной и поперечной перемагничивающей обмоток подключены к соответствующим входам датчика тока

21, выход которого соединен с входом

Х осциллографа 16.

Устройство работает следуюшим образом.

После включения источников переменного тока 1 и переменного стабилизированного напряжения 20 на входы регуляторов тока 2 и 3, электронного

1307408 ключа 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, поданное 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 — 2б). При этом подключение обмоток продольного и поперечного пе- 15 ремагничивания 10 и 11 к источнику переменного тока 1, а пьезопреобразователя 18 к стабилизированному источнику переменного напряжения ?0 осуществляется попеременно, Когда элект- 20 ронный ключ 4 находится в открытом состоянии, в продольно намагничивающей обмотке создается насыщающее переменное магнитное поле, При этом происходит перемагничивание исследуе- 25 мого образца 12 по предельному циклу.

3а счет магнитострикционного эффекта исследуемый образец 12 меняет свои размеры, и в фотоэлектрическом датчике линейных перемещений 14 модулиру- 30 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 анало-40 гового 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- 50 ка излучателя света датчика 14, Кор=А.„х =U ° е

6Х к Ъ o dx где g х — периодическое смешение обЪ разца.

Тогда, зная 13„, определяем А.

При помощи механизма плавного перемещения 13 образец !2 устанавливают в такое положение, в котором величина чувствительности устройства равректировка осуществляется до тех пор, пока напряжение на выходе усилителя

15 в момент магнитного насыщения не будет рави<> опорному напряжению в 55 пьезоэлектрическом преобразователе 18.

Автома|ичpñêîe управление амплитудой тока фотоэлектрического датчика 14 позволяет компенсироват - дейв тBHE низ кочас Готних IloMpх и темпеpë— турного дрейфа выхопных параметров сигналов последнего, Величина тока излучателя света фотоэлектрического датчика 14 определяется по Формуле

1 .. а кгЛ: где U — напряжение смещения íà выходе усилителя 15, при Т=О;

К вЂ” коэффициент преобразования

Т/1 при полном открытом оптическом канале;

d — ширина оптического канала; х — расстояние от передней стенки оптического канала до свободного 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 формулой

1-с с

d-x

Для калибровки чувствительности на управляющий вход четвертого электронного 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

14 ° В 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 1б, после чего осуществляется измерение амплитуды сигнала U на экране осциллографа. Амплитуда переменной составляющей напряжения 11 равна

1 307408 на номинальной, Зтим обеспечивается калибровка чувствительности и ее одинаковая величина при смене образцов, После точной установки исследуемого образца и калибровки его чувствительности с помощью регуляторов тока

2 и 3 через электронные ключи 4, 6 и 7 к источнику переменного тока подключаются обмотки 10 и 11, в которых создаются перемагничивающие переменные поля, При этом на исследуемый образец 12 действует только несколько периодов продольного магнитного поля и несколько периодов поперечного магнитного поля. Сигналы, пропорциональ- 1> ные периодическим магнитострикционным деформациям исследуемого образца

12; путем модуляции светового потока с выхода фотоэлектрического датчика

14, после усиления в усилителе 15, 20 подаются на вход Х осциллографа 16 (см. эпюры 31, 32). При этом на экране осциллографа высвечиваются петли магнитострикционного гистерезиса, полученные соответственно и продольных и поперечных магнитных полях. При этом путем регулировки тока можно получать как промежуточные магнитострикционные петли, так и предельную магнитострикционную петлю гистерези- 30 са. Кроме того, на экране осциллографа 16 на вертикальной линии высвечивается отрезок, длина которого равна

U, Формы петель гистерезиса приведены на фиг. 3 (кривые 33 — 31).ртре- 3g зок U„ — 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, вто1 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- gp щую исследуемый образец, соединенный с механизмом перемещения, фотоэлектрический датчик линейных перемещений, в котором размещен один из ьонцов исследуемого образца, а также осциллог- 55

При необходимости для повышения наглядности с помощью датчика тока

21 производится регулировка масштаба ур кривых 33 — 35 по осям действия продольного и поперечного магнитных полей.

ФоPмула из о бретения раф, ус илитель, вход которого соеди— нен с выходом фотоэлектрическот.о датчика линейных перемещений, а выход— с .входом У осциллографа, блок стабилизации чувствительности Выход кото 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 щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональ— ных 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 напря— жения, поперечно перемагничивающая обмотка, выполненная охватывающей исследуемый образец и расположенная внутри продольно перемагничивающей обмотки, которая подключена одним вы— водом к выходу третьего ключа, а другим — к первому входу датчика тока, информационный вход блока выборки и хранения аналогового сигнала подключен к выходу усилителя, а выход — к входу блока стабилизации чувствитель1307408 и

Сигнал коммун

Сигмы каин ут.

Сигнал ком мут.

Сигнал коммун иИ8х)

Ьвезоnpeobp и и

1307408

Составитель Л. Устинова

Редактор H. Горват Техред Л.Олейник

Корректор М. Демчик

16?9/46 Тираж 731 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэооретений и открытий

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

Закав

Проиявод..твенно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Гроектная,