Феррометр
Иллюстрации
Реферат
ЗСЦф у е q@ q
ЦЯЯ Я, { у;",,"" (ц
í
Союз Советскйк
Со@йапйстйиескйк
Республик
ОП жЙЙЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 301)478 (21) 257381б/18-21 (51,)м. кл.
6 01 В 33/12 с присоединением заявки М
Государственный комитет
СССР ло делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 3005.80, Бюллетень ¹ 20
Дата опубликоЬаиия Описания 30.05.80 (53) УДК 621. 317. 44 . (088.8) (72) Авторы изобретения
Г.С.Кусков и В.Г.антонов (71) Заявитель (54) ФЕРРОИЕ1Р
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерений магнитных параметров материалов в переменных полях.
Известны феррометры, предназначенные для автоматического определения параметров петли гистерезиса, состоящие иэ двух фазочувствительных детекторов, фаэоуправляющего устройства, 10 дифференциального усилителя, генератора линейно нарастающего напряжения, порогового устройства, ключа, генератора импульсов и счетчика импульсов.
Сигнал, пропорциональный индукции в 1$ образце, поступает на первый детектор, выход которого подключен к дифференциальному усилителю, на второй вход которого подается напряжение с генератора линейно нарастающего на- 2О пряжения. Сигнал с выхода дифференциального усилителя поступает на фазоуправляющее устройство, которое вырабатывает сигнал управления фазовыми детекторами. Сигнал, пропорцйо- 25 нальный напряженности поля поступает на второй детектор, выхсд которого подключен к пороговому устройству, которое управляет работой электронного ключа, включенного между выходом Щ генератора импульсов и вхбдом счетчика импульсов (1).
Недостатком этих феррометров является отсутствие заданных режимов индукции или напряженности поля, Ьбусловленное отсутствием источника намагничивающего поля. В связи,с этим. устройство не может быть использовано по назначению без дополнительных узлов и практически является ие цифровым феррометром, а цифровым вольтметром средних значений, в ре-. зультате затруднительно оценить погрешность определения параметров петли гистерезисат Mo)Kho говорить лишь о точности измерения напряжений.
Кроме того, невозможность одновременного (а только последовательного) измерения остаточной индукции и коэрцитивной силы увеличивает время иэмереййя.
Известно устройство, состоящее из источника синусоидального намагничиваюшего тбка, намагничивающей обмотки испытуемого образца, образцового резиСгора, усилителя, амплитудных детекторов, схем сравнения, ключевых схем запоминания, измеритель-!
737898
50 ной обмотки, интегратора и измерительных приборов (2).
Недостатками устройства, снижающими точность и не позволяющими ав томатизировать процесс измерений являются необходимость ручной установки заданного соотношения между максимальной величиной намагнйчивающего поля Н и коэрцитивной силы Н образца. B. большинстве нормативных документов на методы контроля магнитных параметров матерйалов заданы определенные соотношения между Н,„ и Н, например,для ферритов. Н„ > 5Н, Априорная установка величины Й„ заведомо много больше н приводит к увеличению потребляемой мощности и отрицательно Сказывается на стабильности рабочих узлов устройства, что влечет за собой значительное увеличение погрешностей измеренийу отсутствие синусоидального режима ийдукции в образце (в устройстве реализу. ется режим синусоидального магнитного полн> увеличивает погрешность из мерений из-за наличия высших гармо ник; жесткие требования к схемам сравнения:jom должны иметь большое бЫстродействйе и малый теМПературный. и временной дрейф нулевого уровня.
Цель изобретения - ПовышениЕ точности и автоматизации процесса из мерений, Эта цель достигается тем, что в феррометре, содержащем намагничиваю щую обмотку, измерительную обмотку ййдукцйи, подключенную к каналу измерения индукции, состоящему из последовательно соединенных усилителя, - интегратора амплитудного и фазового детекторов и индикатора, датчик напряженности иамагничивающего поля, .подклю =енный к входу канала измерения напря:бренности немагничивающего поля, идентичному каналу измерения индукции, введены последовательно соединенные задающий генератор, уп- . равляеьйФ делитель напряжения, первйй .элемент сравнения и усилитель мощности,. а канал 1измерения; напряженности поля снабжен дифференцирующим блоком, регулируемым делителем напряжения и вторым, элементом срав.нения, причем второй вход первого элемента сравнения подключен к измерительной обмотке индукции, выход, фазового детектора канала измере. Яря индукции подключен к управляю .щему входу фазового детектора канала измерения напряженности поля, выход которого соединен с входом диффереицк ующего блока, а выход амплитудного. детектора канала напряженности поля подключен к-управляющему входу фазового детектора канала измерения индукции и к регулируемому делителю напряжения, выход которого .подключен к одному из входов второго элемента сравнения, второй вход кото рого соединен с выходом дифференци5
t0
45 рующего блока, а выход — с вторым входом управляемого делителя напряжения, На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг, 2, а-е даны эпюры сигналов B различных точках функциональной схемы устройства.
Генератор 1 подключен к управляющему делителю 2. Второй вход делителя 2 подключен к выходу элемента сравнения 3, а выход делителя подключен к входу элемента сравнения 4, второй вход которой подключен к обмотке индукции 5 испытуемого образца б. Элемент 4 через делитель 2 и элемент 3 подключен к делителю 7. Выход элемента 4 подключен " усилителю мощности 8, соединенному с намагничивающей обмоткой 9. Обмотка 5 подключена к последовательно соединенным усилителю напряжения 10, интегратору 11, амплитудному детектору 12, фаэовому детектору 13 и индикатору 14.
K выходу детектора 12 подключен индикагор 15. Датчик 1б напряженности поля подключен к последовательно соединенным усилителю напряжения 17, интегратору 18, амплитудному детектору 19, фаэовому детектору 2!Т; диФференцирующему блоку 21 и индикатору
22. Выход детектора 13 подключен к управляющему входу детектора 20, а выход детектора 19 подключен к управляющему входу детектора 13 и регулируемому делителю 7. Выход делителя 7 подключен к одному из входов элемента 3, к другому входу которой подключен выход блока 21, устройство работает следующим образом, Синусоидальное напряжение генератора 1, нарастающее приблизительно по линейному закону, подается на делитель 2 и далее на элемент сравнения 4. На другой вход элемента 4 подается сигнал с обмотки индукции 5.
На выходе элемента 4 появляется разность сигналов, которая усиливается усилителем 8 и подается в намагничивающую обмотку 9. Так как элемент сравнения 4 представляет собой дифференциальный усилитель с большим коэффициентом усиления, то индукция в образце, а следовательно и сигнал на выходе интегратора 11 будут иметь синусоидальную форму (фиг, 2,а), а напряженность намагничивающего поля и сигнал на выходе интегратора 18— несинусоидальную (фиг. 2, б) .
Сигнал индукции после детектирования на выходе амплитудного детектора 12 (фиг. 1) имеет вид, показанный на фиг. 2, в и его амплитудное значение, пропорциональное максималь° ной индукции, измеряется индикатором 15. Сигнал напряженности поля после детектирования имеет на выходе фазового детектора 13 вид, показанный на фиг. 2, д. Этот сигнал подаI
737898 ется на вход блока 13 и на выходе этого блока появляется сигнал, показанный на фиг. 2 г. Передний фронт этого сигнала соответствует моменту времени, когда напряженность поля равна нулю, т. е. мгновенное значение сигнала в момент времени t пропорционально остаточной индукции и измеряется индикатором 14.
Импульсы с выхода детектора 13 поступают на вход детектора 20 и на выходе последнего появляется сигнал, показанный на фиг, 2, е. Иэ эпюры, видно, что задний фронт импульса соответствует моменту времени, когда индукция в образце равна нулю, т.е. мгновенное значение напряженности поля в момент времени пропорционально коэрцитивной силе образца. Для того, чтобы показания индикатора 22 не зависели от форьн импульса (фиг. 2, е), предваритель-. 2О но импульс дифференцируется и только после этого измеряется индикатором
22, В этом случае показания индикатора будут пропорциональны только мгновенному значению намагничивающего поля в момент времени, когда индукция равна нулю и не будут зависеть от формы импульса.
На один вход элемента сравнения 3 поступает с делителя 2 ослабленный в nü раз сигнал напряженности поля Н а на другой вход поступает сигнал, пропррциональный коерцитивной силе образца, К, Сигнал на выходе элемента 3, управляющий делителем 2, перестанет изменяться тогда, когда наступит равенство Н„=пН . В этом случае сигнал. на выходе делителя 2 будет постоянным, и в устройстве установится режим динамического равновесия.
Для проведения измерений с помошьк 40 предлагаемого устройства необходимо произвести следующие операции. устанавливают требуемое для данного класса материалов соотношение между максимальным значением намаг.ничивающего поля и коэрцитивной силой. Для этого устанавливают движок делителя 2 на требуемую оцифрованную точку.
Измеряют коэрцитивную силу, остаточную и максимальную индукцию.
Применение предлагаемого устройстВа. повысить точность измерений за счет создания режима синусоидальной индукции при заданном соотношении максимальной величины намагничиваю- M щего поля и коэрцитивной силы;
/ снижения требований к быстродеиствию, временному и температурному дрейфу параметров измерительных бло- ковавтоматиэировать процесс измерения путем автоматической установки (для данного класса материалов) заданного соотношения между максимальной величиной иамагничиваииаего поля и коэрцитйвной силой.
Феррометр, содержащий намагничиВающую обмотку, измерительную обмотку индукции, подключенную к каналу измерения ийдукции, состоящему из последовательно соединенных усилителя, интегратора, амплитудного и фазового детекторов и ийдйкатора, -датчик напряженности намагничиваюшего поля, подключенный к входу канала измерения напряженности иамагничивающего поля, идентичного каналу измерения индукции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и автоматизации процесса измерений, в него дополнительно введены последовательно соединенные задающий генератор, управляемый делитель напряже,ния, первый элемент сравнения и усилитель мощности, а канал измерения . напряженности поля снабжен дифференцирующим блоком, регулируемым делителем иапряжейия и вторым элементом сравнения, причем второй вход первого элемента сравнения подключен к измерительной обмотке индукции, выход Фазового детектора канала йзмере.ния индукции подключен к управляющему входу Фазового детектора канала измерения напряженности поля, выход которого. соединен с входом дифференцируюШего блока, а выход амплитудного детектора канала напряженности поля подключен к управляющему входу фазового детектора канала измерения индукции и к регулируемому делителю .напряжения, выход которого подключен к одному иэ входов второго элемента сравнения, второй вход которого соеди. .нен с выходом дифференцируюшего блока, а выход — с вторым входом управляемого делителя напряжения.
Источники информации, принятые во вниманйе при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 497540, кл. G 01 R 33/02, 1975.
2. Приборы для научных исследований, 1968, 9 9, с.102-104.
737898
Составитель Е.Данилина . Ре ;актор Е.Караулова Техред 8.Вабурка Корректор Г,Назарова
Заказ 2á57/27 Тираж 1019 Подписное цНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, москва, Ж-35, Раужкая наб., д. 4/5
Филиал IIIIII Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4