Измеритель потерь на гистерезис
О П И С А Н И Е (и1 4l982l
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К- ЬВтОРСКОММ СВИДИЕЛЬСТВМ
Союз Советооа
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 23.08.71 (21) 1689759)18-10 с присоединением заявки
32) Приоритет
Опубликовано 15.03.74. Бюллетень ¹ 10
Дата опубликования описания 12.08.74 (5!) М. Кл. С 01г 33. 12
Государственный комнтет
Совета Инннстров СССР оа делам нвобретеннй н открытей (53) УДК 621.317А4 (088.8) (72) Автор изобретения
А. Н. Ясенский
Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.М. И. Калинина (71) Заявитель! 1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОТЕРЬ НА ГИСТЕРЕЗИС
Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано при разработках магнитоизмерительной аппаратуры.
Недостатком известных измерителей потерь на гистерезис является трудоемкость получения конечного результата вследствие необходимости предварительного измерения значений В„, Н, и последующего их перемножения и необходимости предварительного определения статической петли гистерезиса и последующего ее планиметрирования.
Автоматизация этих операций, необходимых для получения конечного результата, связана усложнением аппаратуры. Кроме того, известные устройства обладают невысокой точностью.
Для повышения точности автоматизации процесса измерения и получения результата в цифровом коде в предлагаемом измерителе счетный вход реверсивного счетчика подключен к выходу блока намагничивания через ключ и преобразователь «напряжение — частоrq>>
На фиг. 1 изображена структурная схема описываемого измерителя; на фиг. 2 — графики, поясняющие принцип его работы.
Измеритель содержит три блока: блок 1 намагничивания, блок 2 измерения потерь на гистерезис и блок 3 управления.
Блок намагничивания представляет собой систему регулирования индуктированной э.д.с. на заданном постоянном уровне (в теории автоматического регулирования подобные систе5 мы называются системами автоматической стабилизации регулируемой величины) . Блок намагничивания включает в себя стабилизатор напряжения -i, вход которого подключен к выходу блока управления, а выход чсрез
10 схему 5 вычитания напряжений и управляемый генератор б тока подан на вход 7 намагничивающего устройства 8. Выход 9 намагнпчивающего устройства соединен со вторым входом схемы вычитания, а выход 10 подан
15 на вход блока 3 и на блок 2. В состав намагнпчивающего устройства 8 входят электромагнит 11, между полюсамп которого помещен образец 12, измерительная обмотка 13, один конец которой зязсмлен, а второй конец слу20 жит выходом пндуктированной э.д.с., и потснциалометр 14, один конец которого заземлен, а второй подан ня вход интегратора 15, выход которого служит выходом блока намагничивания. Напряжение UH на выходе интеграто25 ра 15 пропорционально напряженности магнитного поля в образце. Один конец обмотки
1б электромагнита заземлен, а второй служит входом намягничивающего устройства.
Блок 2 содержит преобразователь «напря30 >KeHHe — 12cToT3» 17, B 0ä которого соединен
419821
3 с выходом блока 1, а выход через электронiibiii i oJioicdi 1, а Bbiход 00gdiii HQ BxojI, 2! cii0iKchiisl триггера знака 2z реверсивного счетчика. 1 отенциальныи вход ключа и вход вычитания триггера знака соединены с выходом блока управления. г!а фиг. а изображена структурная схема одного из возможных вариантов намагничивающего устройства, которое применяется при измерении потерь на гистерезис образцов с разомкнутым магнитопроводом. 11ри измерении потерь на гистерезис образцов тороидальной формы намагничивающее устройство выполняется согласно фиг. 1, о. В этом случае оно содержит ооразец 24 с намагничивающей обмоткой 2о и оомоткой 28 обратной связи. Конец 27 намагничивающей обмотки 2о служит входом намагничивающего устройства, а конец 28 через калиброванныи резистор .К заземлен. Конец 28 служит выходом напряжения Uii, пропорционального напряженности магнитного поля. Один конец обмотки 26 обратной связи заземлен, а второй конец 29 служит выходом индуктировапной э.д.с. При измерении потерь на гистерезис образцов тороидальной формы вместо намагничивающего устройства, изображенного па фиг. 1,а, к точкам 7, 9 и 10 соответственно подключаются точки 27, 29, и 28 намагничивающего устройства, изображенного на фиг. 1, б. Схема, показанная на фиг. 1,a, работает следующим образом. Г!о сигналу от блока 3 включается стабилизатор 4. Его выходное напряжение в качестве опорного подается на схему 5 вычитания, на другой вход которой поступает сигнал обратной связи. Напряжение с выхода схемы вычитания, равное разности опорного напряжения и напряжения обратной связи, воздействует на управляемый генератор б, выходной ток которого поступает в обмотку 1б электромагнита 11. Возникающее при этом магнитное поле перемагничивает образец 12 от — Н до +Н до предельной петли гистерезиса (Н максимальное значение напряженности магнитного поля в образце) . Э.д.с., индуктированная в обмотке 13, подается в качестве сигнала обратной связи на схему 5 вычитания. Таким образом, блок намагничивания обеспечивает постоянство э.д.с. при перемагничивании, а, как известно, постоянство э.д.с. означает то, что индукция в образце изменяется линейно во времени. Одновременно с началом намагничивания сигнал запуска от блока 3 управления проходит на вход вычитания 23 триггера знака 22, который устанавливает реверсивный счетчик 19 на обратный счет и открывает ключ 18, через который импульсы от преобразователя «напряжение — частота» 17 проходят на счетный вход реверсивного счетчика 19. В процессе перемагничивания образца индукция в нем изменяется во времсни от — В,„до +В,„, как показано на фиг. 2, б, а изменение во времени напряжения U изображено кривой на фиг. 2,а (сплошная линия). При линейном во времени изменении индукции форма кривой UH — — f (t) (фиг. 2,а) соответствует восходящей ветви предельной петли гистерезиса (так как в этом случае ось времени можно считать осью индукции). Для наглядности на фиг. 2, а пунктиром изобра1О жена нисходящая ветви петли гистерезиса. Напряжение U„= f(t) поступает на вход преобразователя «напряжение — частота» (ПНЧ) 17 (фиг. 1, а), на выходе которого частота следования импульсов пропорциональна Ua. ! 5 В момент 4 (фиг. 2,а) срабатывает дискриминатор 20 нулевого уровня (фиг. 1). Его выходной сигнал опрокидывает триггер знака 22 и тем самым переключает реверсивный счетчик 19 на прямой счет. Число импульсов, 20 сосчитанное счетчиком 19, за время от начала перемагничивания до момента ti равно N,,-I F (/) dt, (1) где F(t) — часто-а следования импульсов на выходе ПНЧ. Так как ПНЧ осуществляет линейное преобразование напряжения в частоту, то можно записать F(t) А -Ua(t), (2) где й© вЂ” постоянный коэффициент преобразования ПНЧ. Подставляя выражение для Р(1) из форму35 лы (2) в уравнение (1), получим N, =, I Usr ф di. (3) Число импульсов Л пропорционально пло40 щади, ограниченной кривой Uii— = f(t) в интервале от 0 до ti и осью времени, т. е. площади области 1 (фиг. 1,а). В интервале времени от ti до t> реверсивный счетчик считает импульсы в прямом на45 правлении. Число импульсов, прошедших в счетчик за время t> — ti равно: N, — /г((U (t) dt, (4) 1, S0 т. е. оно пропорционально площади, ограниченной кривой U=f(t) в интервале времени от ti до t и осью времени, т. е. сумме площадей областей II u III. Код, записанный в счетчике в момент tz 55 будет равен 2 1 Число Л пропорционально разности площадей, одна из которых равна площади обла60 стей II и III, а вторая — площади области 1 (фиг, 2, а). Площадь области III равна площади области 1 и, таким образом, число N пропорционально площади области II, т. е. половине площади петли гистерезиса и вслед65 ствие симметрии петли — площади всей пет419821 27 ли, а, как известно, величина потерь на гистерезис пропорциональна площади статической петли гистерезиса. Предмет изобретения Измеритель потерь на гистерезис, содержащий блок намагничивания, обеспечивающий перемагничивание образца по предельной петле гистерезиса при линейном во времени изменении индукции, дискриминатор нулевого уровня, триггер знака, ключ и реверсивный счетчик, о тл и ч а ю щи и ся тем, что, с целью повышения точности, автоматизации процесса 5 измерения и получения результата в цифровом коде, счетный вкод реверсивного счетчика подключен к выкоду блока намагничивания через ключ и преобразователь «напряжение — частота». 419821 Редактор С. Хейфиц Корректор Н. Торкина Заказ 1923/8 Изд, № 1388 Тираж 678 ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 4/ Составитель И. Ардашева Техред А. Васильева
