Осциллографический феррометр

(") 507144 (61) Доголнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.08.73.(21) 1954748/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М Кл

G 01 R 33/12

Гесударстееииый комитет

G088TB Мииистрав СССР сс делам изасретеиий и открытий (43) Опубликовано 05.10.76Бюллетень № 37 (53) уДК 621 31 т.44 (088.8) (45) Дата опубликования описания 01.03.77

В. М. Могилевский, В. П, Еклмсв, A. П. Ерастов и В. В. Посохин (72) Авторы изобретения (11) Заявители

Институт физики им. Л. B. Киренского и Новосибирский государственный ордена "Знак Почета" завод точного машиностооения (54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ФЕРРОМЕТР

Изобретение относится к технике быстрых магнитных измерений ферромагнитных образцов и изделий в сильных переменных маг нитных полях.

Известен осциллографический феррометр в котором голе создается согеноидом в форме эллипсоида вращения, Недостатком его является низкий магнитный к,п.д. Намагничиваюшего устройства при измерениях тонких стальных листов большой ширины, например прн входном контроле технических сталей или пооперационном контроле техно«

ЛОГИЧЕСКИХ TIP OEEBCCOB, Другим недостатком является возможность контроля фазовой коррекции намагни- т5 ченности 3 и поля Н посредством частотнэ-диапазонного фазокорректора только по форме изображенич петли перемагничивания образца в режиме технического насыщения.

Этот недостаток при измерениях магнит- 20 чо-мягких материалов в слабых полях, ограничиваюший точность, быстродействие и единство измерений осциллографических феррометров при измерениях магнитно-твердых материалов в сильных полях вызывает большую дополнительную погрешность из-за быстрого нагрева образца вихревыми токаMEE и значительное повышение энергоемкости особенно при измерениях сверхмагнитнотвердых материалов.

В предлагаемом феррометре для повыщения магнитного к.п.д, точности и оыстродействия эллипсоидальный солсноид выполнен с витками прямоугольной формы, а в каналы и Н введен смеситель сигналов импульсов десятичной пометки осей и четырехконтактный двухпозиционный переключатель, например, механический, синхронные контакты которого включены в каждом канале размыкаюшими датчик л замыкак шими выход триггера блока формирования осей с входом интегратора, размыкаюшими выход другого канала с пластинами ЭЛТ и замыкаюшими эти платины с выходом сме— сителя, причем геометрические размеры соленоида связаны соотношениями: к = о,оооо сь,t Ð " (g о. åà»-оо а = 0,05L где К, — коэффициент сжатия эллипсоидальной образуюшей;

5071 44

2,h — диаметр краевых витков;

2,(. — длина соленоида между центрами сечений краевых витков;

2,д «диаметр провода витка, На чертеже изображена функциональная схема описываемого феррометра.

Намагничивающее устройство в виде понижающего трансформатора 1 имеет одновитковую вторичную обмотку 2, в которую включен эллипсоидальный соленоид с прямоугольными витками 3 иэ полого проводника, намотанными с постоянным шагом по эллипсоидальной образующей, охлаждаемый последовательно с обмоткой 2 проточной жидкостью. Длина 2 L, ширина 2 Ь,, высота 2а рабочего отверстия и коэффициент сжатия эллипсоидальной образующей К соленоида связаны укаэанным выше функциональным соотношением.

Во внутренней полости соленоида коаксиально полю установлена измерительная катушка намагниченности 4, включенная встречно-последовательно с компенсационной катушкой 5, сцепленной с полем обмотки 2 и имеющей постоянную, равную гостоянной измерительной катушки. В измерительную катушку введен измеряемый образец 6, ориентиоованный коаксиально полю соленоида.

Катушка (датчик поля) 7 намотана на одно:л немагнитном каркасе с компенсационной катушкой.

Измерительная и компенсационная катушки <ереэ контакты переключателя 8 включены на вход канала намагниченности 1 > содержащего интегрирующий усилитель 9, диапазонный фазокорректор 10, выход котэрого связан через контакты переключателя

8 с входом автокоммутатора 11 и с блоком 12 измерения мгновенных значений, вь ходы которых присоединены соответственно к вертикальным отклоняющим пластинам ЭЛТ

13 и входу цифрового калибратора 14, градуированного в масштабных единицах намагниченностии.

Вход усилителя 9 канала J соединен с входом блока 15 вычисления дифференциальной восприимчивости и входом блока 16 вычисления потерь.

Датчик поля 7 присоединен через контакты переключателя 8 к входу усилителя9 канала Н и входам блоков 15 и 16.

Канал Н включает интегратор, фаэокорректор 10, выход которого присоединен через контакты переключателя 8 к входу автокоммутатора 11, выход которого присоединен к горизонтальным пластинам ЭЛТ.

Выход фазокорректора присоединен также к входу блока 17 формирования стробимпульсов, выход которого связан с блоками 3 2 и 15, а также модулятором 18ЭЛТ, d

l0

Id

29

4б

6Ф

С0 выход А блока 12 присоединен к калибратору канала Н, выходl} к калибратору канала У .

Выходы блоков 15 и 16 присоединены через переключатели 8, и З к калибратору

14, градуированному в масштабных единицах восприимчивости и потерь.

Блок формирования изображения десятично помещенных осей включает генератор 19 импульсов пометки осей, вход которого соединен с в,,.ходом фазокорректора канала Н, а выход — с последовательными десятичными целителями 20 и 21 частоты и генератором 22 полиобразного напряжения.

Выход генератора 22 соединен с входами схем сравнения 23 каналов 1 и Н, вторые входы которых соединены с вьлодами фазокорректоров каналов, 3 и H.

Выходы схем сравнения 23 соединены с входами схем совпадения 24, вторые входы которых соединены с выходами триггера 25, управляемого сигналом делителя

21, а выходы схем совпадения 24 соединены с управляющими входами ключей 26 в каналах J и Н, вторые входы которых соединены с выходом генератора 22, а выходы соединены с входами автокоммутатора

11.

С входами автокоммутатора 11 соединены также выходы схем совпадения 27 каналов 3 и Н, входы которых соединены с выходом десятичного делителя 20, выходом генератора 19 и выходом триггера 25.

Выход триггера 25 соединен с переключателем 8. Выходы десятичного делителя

20 и генератора 19 включены на вход смесителя 28, выход которого через контакты переключателя 8 присоединяется к входу J или Н коммутатора 11, Прибор работает следующим образом.

Соотношение оптимальных геометрических размеров эллипсоидального соленоида с прям оугольными виткамир отсчитываемых витков конечного поперечного сечения по осевым линиям согласно принципу средних геометрических расстояний, Кощ =0,9968 (Ь, (L )

b L,C 0, -0 б

Ь„/А. обеспечивает в центральной части соленоида эффект взаимной компенсации краевых спада поля, обусловленного усечением пс люсов соленоида, и возрастания поля, обусловленного ростом аксиальной компоненты плотности ампервитков от центра к полю сам. Этим достигается увеличение зоны однородности поля, Сигналы датчиков d3 jdk u Ct И Jd4 поступают в каналы Д и Н, где интегрируются, корректируются по фазе в диапазоне

5071 44 помимо повышения точности и быстродействия, сравнительно с известным феррометром, позволяет осушествить непрерывный контроль фазовой коррекции путем наложения, например, посредством коммутатора на экране ЭЛТ изображений петли образца и совмешенных помеченных фронтов контрольного импульса частот, начиная от частоты перемагничивания, и через такт посредством, коммутатора подаются на пластины ЭЛТ, на экране которой индицируется изображение петли перемагничивания 3 (Н), Параметры петли в произвольной точке отсчитываются посредством блока 17, преобразуюшего сигнал Н (t ) в строб»импульс с регулируемой от 0 до Т задержкой,которым модулируется по яркости точка наблюдения на петле и управляются амплитудные модуляторы 3 и Н блока 12, детектированные сигналы котрых измеряются калибраторами 14.

Строб-импульсом управляется блок вычисления дифференциальной проницаемости, вы1Ь полняюший операцию

d3 . dH =и:

Блок 16 выполняет операцию вычисления полных потерь вида т

2 2 р = (Е(сЦ Н) -(сП-Н) Х о

В блоке формирования изображения осей генератор 19, синхронизированный с сигна-. лом H (t )), задает длительность пилообразных импульсов генератора 22, амплитуда которых ограничивается до величин Н и 3 „посредством схем сравнения, сигналы с выхода которых через такт открывают ключи 26 посредством схем совпадения 24, ® на вторые входы которых подаются тактовые прямоугольные импульсы с триггера 25, управляемого сигналами с делителя 21 частоты.

Пилообразные сигналы с амплитудами3 Эб и Н посредством коммутатора 11 подаются на пластины ЭЛТ, чередуясь через период с сигналами 3 (f ) и Н () ).

Блок контроля фазовой коррекции, включаюшей в себя переклкчатели 8, например, 40 контактные, механические и смеситель 28, работает следуюшим образом.

При операции контроля синхронные контакты переключателя 8 отключают соответствующий канал от датчика 1 или Н и при- 45 соединяют к входу интегратора выход триг» гера 25, а выход смесителя 28 сигналов десятичной пометки к выходу другого канала.

Передний и задний фронт треугольного ® импульса на выходе интегратора образуют на экране совмещенную линию, на которой десятичные пометки совпадают при отсутствии фазовых искажений в канале.

Такая конструкция, не связанная с на- ® блюдением искажений формы петли образца, Ф ормула изобретения

Осциллографический феррометр, содержащий намагничиваюшее устройство в виде понижаюцего трансформатора с включенным в одновитковую вторичную обмотку принудительно охлаждаемым однослойным эллипсоидальным соленоидом с постоянной плотностью витков по образующей, с испытываемым образцом, каналы намагниченности и поля Н, включаюшие измерительную и компенсационную катушки намагниченности, катушку поля, интеграторы„фазокорректоры, стробируюшее и счетно- решаюшие устройства, блок формирования иэображения осей, включаюших в себя генератор имульсов пометки, десятичные делители их частоты, управляемый ими триггер, схемы совпадения и сравнения, осциллографический блок, коммутатор и калибраторы, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения магнитного к.п.д., точности и быстродействия, эллипсоидальный соленоид выполнен с витками прямоугольной формы, а в каналы и Н введен смеситель сигналов импульсов десятичной пометки осей и четырехконтактный двухпозиционный переключатель, например механический, синхронные контакты которого включены в каждом канале размыкаюшими датчик и замыкаюшими выход триггера блока формирования осей с входом интегратора, размыкаюшими выход другого канала с пластинами ЭЛТ и замыкающими эти пластины с выходом смесителя, причем геометрические размеры соленоида связаны соотношениями:

К = 0,9965 (b / ) ""

0 05 ) Ь )1 60,1-0,6, где К - коэффициент сжатия эллипсоидальной обраэуюшей

2. h — диаметр краевых витков; — длина соленоида между центрами сечений краевых витков;

2 а — диаметр провода витка.

50-/1<4

Составитель Л. Устинова

Техред М. Левицкая Корректор В, Куприянов

Редактор С. Хейфиц

Заказ 536 ). /1 63 Тираж 1 029 Подписное

113035,. Москва„Ж-35, Рау:нская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по целям изобретений и открытий