Установка для измерения условной коэрцитивной силы дисковых образцов

Полезная модель относится к области измерений магнитных свойств образцов из ферромагнитного материала и предназначена для измерения условной коэрцитивной силы дисковых образцов. Установка содержит две встречно включенные катушки, смонтированные на общей плате с расположенным между ними нуль-индикатором магнитного поля, цепь намагничивания и размагничивания, переключатель, изменяющий направление тока в цепи намагничивания и размагничивания, источник питания. Для автоматизации процесса измерения введен контроллер, в качестве нуль-индикатора магнитного поля установлен магнитно-резистивный датчик с аналоговым выходным сигналом, подключенный к аналого-цифровому преобразователю контроллера, цепь намагничивания и размагничивания подключена к программируемому источнику питания через переключатель, управляемый контроллером, который также подключен к программируемому источнику питания и выполнен с возможностью задания тока намагничивания и измерения тока размагничивания, а для индикации результатов и текущего состояния установки служит устройство с человеко-машинным интерфейсом - панель оператора, подключенная к контроллеру.

Предлагаемая полезная модель относится к области измерений магнитных свойств образцов из ферромагнитного материала и предназначена для измерения условной коэрцитивной силы дисковых образцов из магнитомягкого материала в разомкнутой магнитной цепи.

Известна установка для измерения коэрцитивной силы ферромагнитных стержневых образцов (патент RU 2024889 C1 [1]), включающая в себя намагничивающий соленоид, микрометрическое устройство с миниатюрными преобразователями Холла, блок питания преобразователей, измерительный усилитель ЭДС Холла, регистрирующие приборы - цифровой вольтметр и двухкоординатный графопостроитель. Недостатком установки является необходимость намагничивания образца до насыщения, что определяет увеличенные размеры соленоида намагничивания и соответственно установки в целом, следовательно увеличенные материало- и энергоемкость.

Известен феррозондовый коэрцитиметр (патент RU 2139550 C1 [2]), содержащий П-образный магнитопровод, размещенные на нем намагничивающую и размагничивающую обмотки, измеритель тока размагничивания, феррозонд и размещенную на феррозонде компенсационную обмотку, причем намагничивающая обмотка подключена к одному источнику питания, а от другого источника питания в размагничивающую и компенсационную обмотки вводится ток размагничивания, при этом компенсационная обмотка создает магнитный поток, противоположный размагничивающему. Недостатком установки является сложность конструкции, наличие магнитопровода, что вводит в измерительный канал нелинейность и приводит к увеличению погрешности.

Известна принятая за прототип установка [3, 4], предназначенная для измерения и контроля условной коэрцитивной силы дисковых образцов упрощенным магнитометрическим методом, заключающимся в определении величины размагничивающего поля (по току в катушке), при котором остаточная индукция предварительно намагниченного в постоянном поле (этой катушки) дискового образца равна нулю. Установка содержит магнитометр, состоящий из двух соединенных встречно катушек и расположенной между ними буссоли, смонтированных на общей плате; переключатели, служащие для изменения направления тока в катушках при магнитной стабилизации и для переключения на измерение условной коэрцитивной силы; астатический амперметр, по которому устанавливается величина намагничивающего тока; астатический амперметр, измеряющий величину размагничивающего тока, по величине которого определяется величина условной коэрцитивной силы; реостаты для установки и регулировки в катушках токов намагничивания и размагничивания, источник питания.

Недостатком устройства-прототипа является низкое быстродействие при определении коэрцитивной силы, высокая погрешность при определении нулевого значения остаточной индукции дискового образца с использованием буссоли, влияние человеческого фактора на результат.

В предлагаемой заявке решается задача, заключающаяся в создании автоматизированной контрольно-измерительной техники, способной в несколько раз повысить быстродействие установки, уменьшить погрешность при определении нулевого значения остаточной индукции дискового образца, исключить влияние человеческого фактора на результат.

Ожидаемый технический результат - автоматизация измерения, увеличение производительности и точности установки для измерения условной коэрцитивной силы.

Упомянутый результат достигается тем, что в установке для измерения условной коэрцитивной силы дисковых образцов, содержащей две встречно включенные катушки, смонтированные на общей плате с расположенным между ними нуль-индикатором магнитного поля, цепь намагничивания и размагничивания, переключатель, изменяющий направление тока в цепи намагничивания и размагничивания, источник питания, для автоматизации процесса измерения введен контроллер, в качестве нуль-индикатора магнитного поля установлен магнитно-резистивный датчик с аналоговым выходным сигналом, подключенный к аналого-цифровому преобразователю контроллера, цепь намагничивания и размагничивания подключена к программируемому источнику питания через переключатель, управляемый контроллером, который также подключен к программируемому источнику питания и выполнен с возможностью задания тока намагничивания и измерения тока размагничивания, а для индикации результатов и текущего состояния установки служит устройство с человеко-машинным интерфейсом - панель оператора, подключенная к контроллеру.

Сущность полезной модели поясняется блок-схемой установки в соответствии с фигурой прилагаемого чертежа.

Установка содержит две идентичные, встречно включенные катушки 1 и 2 и расположенный между ними магнитно-резистивный датчик 3, смонтированные на общей плате 4. Выход датчика 3 подключен к АЦП контроллера 5. Программируемый источник питания 6, управляемый контроллером 5, служит для задания тока намагничивания и размагничивания. Переключатель 7 включен в цепи намагничивания и размагничивания и служит для изменения направления тока в катушках 1 и 2. Механическая кнопка запуска 8 подключена к контроллеру 5, нажатие кнопки запускает алгоритм измерения. Устройство с человеко-машинным интерфейсом (панель оператора) 9 подключена к контроллеру 5 и служит для индикации результатов и текущего состояния установки.

Работа установки заключается в следующем.

Предварительно размагниченный в специальном устройстве дисковый образец 10 помещается в катушку 1 на специальной рамке, которая определяет геометрическое место образца в катушке. При нажатии оператором кнопки запуска 8, контроллер 5 выполняет алгоритм измерения условной коэрцитивной силы. Сначала контроллер определяет остаточную намагниченность образца по сигналу с магнитно-резистивного датчика 3. Если сигнал отличен от «нуля», то контроллер 5 посылает сообщение на панель оператора 9 о том, что образец 10 необходимо повторно размагнитить в специальном устройстве, и процесс измерения завершается. Если сигнал равен «нулю», то контроллер 5 переходит к выполнению алгоритма процесса магнитной стабилизации. Для этого контроллер задает ток намагничивания на источнике питания 6 и подает его на катушки 1 и 2, потом переключателем 7 несколько раз меняет направление тока. Далее контроллер отключает от питания катушки, опрашивает магнитно-резистивный датчик, выбирает переключателем направление тока, при котором сигнал датчика стремится к нулевому значению, подключает источник питания к катушкам и плавным изменением тока добивается размагниченного состояния образца, при котором сигнал датчика становится равным «нулю». Далее значение тока размагничивания используется контроллером в расчете условной коэрцитивной силы. Вычисленное значение коэрцитивной силы выводится на панель оператора 9. Контроллер заканчивает выполнение программы и переходит в режим ожидания следующего запуска.

Предлагаемая полезная модель позволяет автоматизировать процесс измерения условной коэрцитивной силы, увеличить производительность установки, снизить погрешность измерения и уменьшить влияние человеческого фактора.

Источники информации:

1. Патент RU 2024889 C1, G01R 33/02, опубл. 15.12.1994

2. Патент RU 2139550 C1, G01R 33/02, G01N 27/72, опубл. 10.10.1999

3. Магнитометр, черт. 128-59-0038, ЗАО «Центротех-СПб», 2003

4. Инструкция 128-59-ТУ5 «Контроль дисков по величине условной коэрцитивной силы на магнитометре 128-59-0038», ЗАО «Центротех-СПб», 2003

Установка для измерения условной коэрцитивной силы дисковых образцов, содержащая две встречно включенные катушки, смонтированные на общей плате с расположенным между ними нуль-индикатором магнитного поля, цепь намагничивания и размагничивания, переключатель, изменяющий направление тока в цепи намагничивания и размагничивания, источник питания, отличающаяся тем, что для автоматизации процесса измерения введен контроллер, в качестве нуль-индикатора магнитного поля установлен магнитно-резистивный датчик с аналоговым выходным сигналом, подключенный к аналого-цифровому преобразователю контроллера, цепь намагничивания и размагничивания подключена к программируемому источнику питания через переключатель, управляемый контроллером, который также подключен к программируемому источнику питания и выполнен с возможностью задания тока намагничивания и измерения тока размагничивания, а для индикации результатов и текущего состояния установки служит устройство с человекомашинным интерфейсом - панель оператора, подключенная к контроллеру.