Устройство для измерения максимальной удельной магнитной энергии

 

а м.фаад

"„". т с, H: и э и 4 r. ".эс %й я! О и и -б-"-:А"- н - Й-е И ЗОБ РЕТ ЕН И Я

iI Ц 6600 О

Союз Советских

Социалистических

Республик 1 Й Т Ь СТВу

1 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 26.11.75 (21) 2192809 18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04,79. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликоваьп1я описания 30.04.79 (51) М. Кл. -

6 01 33 !2

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317Л4 (088.8) (72) Авторы изобретещ1я

Ю. H. Маслов и Б. И. Белянчиков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ

УДЕЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ ЭНЕРГИИ

Изобретение относится к области магнитIlbIx измерений и может быть использовано при разработках магнитоизмерительной аппаратуры.

Известны устройства для измерения максимальной удельной магнитной энергии магнитных материалов, содержащие магнитную систему, датчики напряженности магнитного поля и индукции и блок измерения (11.

Известно автоматическое устройство для измерения максимальной удельной магнитной энергии магнитных материалов. Это устройство содержит управляемый источник и:1тания, магнитную систему, датчики напряженности магнитного поля и индукции и блок измерения (2j

Недостатком извес.-ных устройств является невысокая точность и невозможность измерять образцы замкнутой формы.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для измерения максимальной удельной магнитной энергии, содержащем блок намагничива1.ия, блок измерения, блок управления и цифровой вольтметр, блок измерения содержит генератор счетных импульсов, два электронных клю1а, делитель частоты на два, схему ИЛИ, реверсивный счетчик импульсов с триггером знака, преобразователь код — напряжение, схемы И, экстремум-детектор и дискриминатор нулевого уровня, причем выход блока намагни5 чивания через дискриминатор нулевого уровня подключен ко входу вычитания триггера знака реверсивного счетчика импульсов, выход генератора счетных импульсов подключен через делитель частоты ко входу од10 ного электронного ключа, и непосредственно — ко входу другого электронного ключа, выходы ключей соединены со входами схемы ИЛИ, счетный вход реверсивного с1е1чика импульсов соединен - выходом схемы

15 ИЛИ, а выходы разрядов через схемы И— со входами преобразователя код — напряжение, опорный вход которого соединен с выходом блока намагничивания, а выход — со входом цифрового вольтметра и со входом

20 экстремум-детектора, выход которого сосди1.ен с управляющим входом вольтметра, потенциальный вход ключа, соединенного с делителем частоты на два, и вход сложения триггера знака подключены к первому

25 выходу блока управления, потенциальный вход другого ключа и вторые входы схемы

И подклсэчсны ко второму выходу блока правления.

На фиг. 1 показана структурная схема

30 предложенного устройства; на фиг. 2 — на660002 магничивающес устройство, rip»i!OH5!c мое при измерснп;1 образцов замкнуто! формы; па фиг. 32, б — графики, поясняющ((с пр(гпппп 13 2001 ы уст1)ойства. ь сl poйс гl30 (clI. фпГ, 1 ) (. Одс13жит (>лОK 1 намагll!!чпиаппя, блок 2 1(змсрсппя и олок

3 управления. Блок 1 намагничивания включает в себя сгабилпзатор 4 напряжения, вход которого подкл?о ICH к выходу блока 3 управления, а выхо,Q через схему

5 сравнения напряжений и управляемый гснератор 6 тока соединен со входом 7 намагнпчивающсго устройства 8. Выход 9 намагничпвающего устройства 8 соединен со вторым входом схемы 5 сравнения, а выход

10 связан с входом блока управления.

В состав намагничивающсго устройства 8 входят электромагнит 11, между пол.осами которого помещен образец 12, измерительная обмотка 13, один конец которой зазсмлен, а второй конец служит выходо пидуктпрованной ЭДС, и потснциомстр l4. один конец которого зазсмлсн, а второи осдипсн с входом интегратора 15, выход 10 которого слу?кит выходом напряжения, пропорционального напряженности магнитного поля в образце. Один конец обмотки 16 электромагнита заземлеи, а другой служит входом намагничпвающего устройства 8.

Блок 2 измерения содержит генератор 17 импульсов стабильной частоты, выхсд которого подключен через делитель 18 -(астоты на два ко входу элсктронногo ключа 19, а непосредственно — ко в. Оду электрсипого кл Io là 20. 3 ы ходы ключ си cocä?!He I I û со входами схемы 21 И.?1И. Выход схс:1ы 21

ИЛИ соединен со c÷críûì входом рсисрсииного счетчика 22 импульсов. Вход дискриминатора 23 нулевого уровня сосдгнсн с выходом 10 памагнпчивающсго устрсйства

8, а выход связан со входом 24 rpl!rrepB

25 знака реверсивного счетчика 22.

Выходы реверсивного счетчика 22 через схемы 26 И соединены со ьходамп преобразователя 27 код — напряжение, опорный вход которого соединен с выходом 10 памагничииающсго устройства 8, а выход — со входом цифрового вольтметра 28 и со входом экстремум-детектора 29. Выход последнего соединен с управляющим входом вольтметра 28.

Потснциальный вход ключа 19 и вход 30 сложения триггера 25 знака реверсивного счетчика 19 подключен к псриому выходу блока 3 уllp213,,1спия. 110тснциа ILH»lli ключа 20 и вторые входы схем 26 И подключены ко второму выходу блока 3 у.lравления.

На фпг. 1 показано намагничииающее устройство, применяемое при измерен?.и образцов разомкнутой формы. В слу:IBc изi lcрсния образцов тороидальной формы памаГничииаlощсс, crpolicTÂO Выполпя10т согласно фиг. 2. Оно содержит образсц 31 с намагничииающей обмоткой 32 и обмоткой

33 обратной связи. аконец 34 намагпичивакицсй обмотки 32 служит входом па 1агничпиающсго устройства, а конец 35 (срез калиброванный резистор 36 зазсмлсп. Кой нсц 35 служ»T выходом напряжения Ь „ пропорциональпогo напряженное; и магнитного поля. Один конец обмотки 33 заземлсн, а второй конец 37 служит выходом индуктированн ЭДС. I lp» измерении

11) максимальной удсльпой магнитной энергии образцов . ороидальной формы вместо намагничивающсго устройства 8, изображенного на фиг. 1, к точкам 7, 9 и 10 соответственно подключают концы 34, 37 и 35 на15 магничпиающсго устройства, пзображенного на фиг, 2.

Устройство работает следующим образом.

llo сигналу от блока 3 управления вклю20 чается стаб(.лизатор 4 напря?кения. его выходное напряжение в качестве опорного подается на схему 5 сравнения, на другой вход которой поступает с:(гнал обратпо11 связи. Напряжение с выхода схемы 5 сравэ нснпя, равное разности опорного напряже1(пя и напряжения обратной связи, воздейс;вуе1»а управляемый генератор 6 тока. выходной ток которого поступае1 и обмотку 16 электромагнит» 11. Во"-ника(0 цес при

З0 этом магнитное. поле псрсмагнпчивает образец 12 от — Ч 10 +IVY) по предельной петле гпстерезиса (Л„, — максимальное значсппс напряженности магнитного поля в

Об13азцс) . ЗДС, ?1пд1 KTHp013BIIHB5I и 00NoT;35 Кс 13, пода(.тс5. и качестве СИГИ я. 12 оорВТной связи на с му 5 сраинснп51.

Таким образом, блок 1 намагн;(чпванпя обсспечп Bcl !Iocrol»icrHO ЭД(, 1;ри намагничивании, т. е. лиисйпос ио времени воз40 растанис индукции в образце.

Одновременно с па (алом 1гамагнпчивания сигнал запуска от блока 3 управления п130ходит HB вход 30 с.lo?Kcн1 я .-риГГсpB

25 знака, который устанавливает реисрсив-15 ный счетчик 22 на прямой счет, и тот жс сигнал открывает электронный ключ 19, через который импульсы or генератора 17

:cpcç делитель 18 па два и схему

21 И. 1И проходят на счет гый вход рсвер(50 спвного счетчика 22.

В гроцсссе перемагппчивания образца ппдукцпя з нем пзмс?(яется Но времени, KBK показано 112 фпг. 3, а, а изменение во врсмсии папр51жсп11я UÄ пзоОражсно кривОЙ

55 па фш.. 3, б.

В моме1гг времени ll когда Uzi=0 (а, следовательно, и напряжс?шност::агнитноlо поля равна нулю), срабатывает дискриминатор 23 нулевого уро?п я. Его выходной

00 сигнал опрокидывает триггер 25 знака и тем самым переключает реверсивный счетчик 22 иа обратный c«cl. С момента времени 1, до момента времени t счетчик рябо.:аст на вычитанис. В момент времени (1 к 0 Г д а н а п 13 я ж с н и с U до с т и Г а с 1 3 н 2 ч с н и я

660002

N,=-N, 55 бз

5

+ Krm, соответствующего напряженности магнитного поля +О, блок 3 управления выдает сигнал на закрывание электронного ключа 19 и па псрсмагничивание образца в обратном направлении, т. е. от +H до — Fl„ В момент времени t3, когда снова станет U„„=O по сигналу от блока 3 управления открывается электронный ключ 20 и начинает подаваться разрешающий потенциал на вторые входы схем 2б И.

Число Л, импульсов, сосчитанное счетчиком 22 к момснту времени 1, равно — в,„— < — в ) у;,.

В, 2 где fo — частота следования импульсов на выходе генератора 17; fo/ — частота следования импульсов на выходе 18 делителя частоты на два; В,„ — значение индукции при максимальном значении Н напряженности магнитного поля; В, — значение остаточной индукции.

Число N> импульсов, сосчитанное счетчиком 22 к моменту времени 4, равно — B,— B„, у, в, Отношение " характеризует скорость 2 изменения индукции в образце и является постоянной величиной, устанавливаемой зарансс.

Таким образом, код Л, записанный в счетчике 22, к моменту времени t т. е. к моменту, когда образец перемагничен до

+Н, пропорционален остаточной индукции образца.

Число N импульсов, сосчитанное счетчиком 22 в произвольный момент времени после момента I„ ., когда импульсы поступают на счетчик 22 с частотой fo, минуя делитель 18 частоты на два, равно в л вгп где  — значение индукции в момент времени t.

Следовательно, число N импульсов в счетчике 22 пропорционально значению магнитной индукции в произвольный момент времени t после момента t„.

Линейно возрастающий во времени код

N индукции подается через схемы 2б И на входы преобразователя 27 код — напряжение. Питание этого преобразователя производится апряжснисм с выхода 10 намагничивающсго устройства 8, пропорциональным напряженности поля в образце в каждый момент времени. Поэтому напряжение на выходе преобразователя 27 в каждый момент времени пропорционально произведению напряженности магнитного поля и индукции в образце, т. е. удельной магнитной энергии образца. Выходное напряжение прсобразоватсля 27 подается на вход

-10

51 б цифрового вольтме-, ра 28 и на вход экстремум-детектора 29. Цифровой вольтметр может быть циклического действия или следящего уравновешивания. На управляющий вход вольтметра с выхода экстремумдетсктора 29 подается потенциал, разрешающий периодический запуск вольтметра или его следящий режим.

По мере увеличения размагнпчивающего поля производится непрерывное (следящим вольтметром) или периодическое (вольтметром с периодическим запуском) измерение магнитной энергии. Рост показаний вольтметра продолжается до того момента, пока величина магнитной энергии не достигнет своего максимального значения. С этого момента уровень напряжения на выходе экстремум-детектора 29 изменяется и при этом на управляющий вход вольтметра

28 начинает подаваться сигнал, запрещающий его следующий запуск или дальнейшее слежение. На счетном устройстве вольтметра 28 остается показание, пропорциональное максимальной удельной магнитной энергии образца.

Процесс измерения максимальной удельной магнитной энергии образца замкнутой формы происходит аналогично предыдущему случаю.

Введение в устройство для измерения максимальной удельной магнитной энергии системы стабилизации индуктированной

ЭДС и преобразователя код — напряжение создает преимущества по сравнению с прототипом, так как при этом повышается точность измерения максимальной удельной магнитной энергии. Повышение точности измерения максимальной удельной магнитной энергии — одной из основных характеристик магнитных материалов — дает возможность повысить качество магнитных материалов и технические характеристики устройств, в которых они применяются.

Кроме того, с помощью предложенного устройства возможно проведение измерений на образцах как разомкнутой, так и замкнутой формы, что не требует изготовления для провсдсния испытаний образцов специальных размеров и формы. Прп этом уменьшаются затраты на проведение пспыl анпй.

Формула изобретения

Устройство для измерения максимальной удельной магнитной энергии, содержащее блок намагничивания, блок измерения, блок управления и цифровой вольтметр, отл H ч а ю шее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, блок измерений содержит генератор счетных импульсов, два электронных ключа, делитель частоты на два, схему ИЛИ, рсвсрсивный счетчик импульсов с триггером знака, преобразователь код — напряжение, схемы И, экстремл

660002 т4

I г1

ФЪа. Я

Фиг. /

Составитель Н, Филиппова

Типография. пр. Сапунова, 2 детектор и дискриминатор нулевого урогня, причем выход блока намап1пчпвап11я «срез дискриминатор нулевого уровня под,"Ilo÷åí к входу вычитания триггера знака реверсивного счетчика импульсов. "-ыход генератора с.I«THûõ импульсов подключен:срез делитель частоты ко Входу одного электронного ключа, а непосрсдствс1 :о — ко

ВХОД« ЦЭ ГОГО ЭЛЕКт1ЗOI1НОГО КЛ10 111, ВЫХОДЫ ключ . 1 соединены со входами схемы ИЛИ, сче ГIII.-..I вход реверсивного счет Гика импульсов соединен с выходом схемы ИЛИ, а выходы разрядов через схемы И вЂ” .о входами преобразователя код — напряяение, опорный Вход которого соединен с выходом блока намагничивания, а ьыход — co входом цифрового вольтметра и со входом

=кстрсмум-детектора, выход которого соединен с управлгногцпм входом «оль-метра, 1 Отснциа. 1ьный ВхОд к Ilo -IB, coo,цlн(.11нОГО с дсл;пелсм -1астоты на два, и вход слогкения триггера знака подключены к первому

Входу блока управления, пот;нц,;" I«llû 1

1lход другого ключа и вторые Входы схемы

И подключены ко «тîpoìó выходм блока

1" управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспергизе

1. Лв-.орское свидетельство СССР

_#_o 264549, кл. G 01R 33/12, 1970.

15 2. Авторское свидетельство СССР

М 386356, к,l. G 01R 33 12, 1973.

1зедактор М, Трофимова Текред Л. Котова

Корректор 3. Тарасова

Заказ 113018 Изд. М 331 Тираж 1089 Подписное

11ПО «Поискв Росударственпог;> комитета СССР по де.".ãì изобретений и открытий

113035, Москва. Ж-35, Ратшская иаб.. д. 1, 5