Устройство для исследования ферромагнитных материалов

Изобретение относится к области магнитных измерений ,в частности, к устройствам для определения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов, и может быть использовано при неразрушающем контроле их качества. Целью изобретения является повышение точности измерений. При первом проходе петли гистерезиса выделяется ошибка, вызванная дрейфом выходного напряжения интегратора 6. Ошибка учитывается в процессе измерения при втором проходе петли гистерезиса. Указанная ошибка выделяется с помощью запоминающего устройства 21, суммирующего усилителя 17, инвертирующего усилителя 18 и в начале второго прохода петли гистерезиса по сигналу с блока 22 распределителя импульсов через ключ 19 подается на входы суммирующего усилителя 8 непосредственно и через интегратор 20. В результате напряжение на выходе суммирующего усилителя 8 пропорционально только текущему значению индукции. Устройство также содержит блок 1 намагничивания с испытуемым образцом 2, блок 3 управления, индукционный датчик 4 и датчик 11 напряженности магнитного поля блока намагничивания, усилители 5, 12, инвертирующий усилитель 7, нуль- орган 14, запоминающие устройства 9, 10, ключи 13, 16, регистрирующий прибор 15. 2 ил.

н

Фиг.2

11

Изобретение относится к области магнитных измерений, в частности - к устройствам для определения статических магнитных характеристик ферромагнитных материалов, и может быть использовано при неразрушающем контроле их качества.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы , поясняющие принцип его работы .

Устройство для исследования харак- теристик ферромагнитных материалов содержит блок 1 намагничивания с испытуемым образцом 2, блок 3 управления , выход которого соединен с входом блока 1 намагничивания, после- довательно соединенные индукционный датчик 4 блока 1 намагничивания, первый усилитель 5, интегратор 6, инвертирующий усилитель 7 (ИУ), выход которого соединен с третьим входом суммирующего усилителя 8 (СУ), при этом выход первого усилителя 5 соединен с входом блока 3 управления, а выход интегратора 6 соединен с первыми входами первого 9 и второго

10запоминающих устройств (ЗУ), выходы которых соединены с первым и вторым входами СУ 8 соответственно, последовательно соединенные датчик

11напряженности магнитного поля бло ка 1 намагничивания и второй усилитель 12, выход которого соединен с входами первого ключа 13 и нуль- органа 14, двухкоординатный регистрирующий прибор 15, входы которого соединены соответственно с выходами первого 13 и второго 16 ключей, а вход второго ключа 16 соединен с выходом СУ 8, последовательно соединенные второй суммирующий усилитель

17,второй инвертирующий усилитель

18,третий ключ 19 и второй интегратор 20, выход которого соединен с четвертым входом СУ 8, при этом выход третьего ключа 19 соединен с пятым входом СУ 8, третье запоминающее устройство 21, первый вход которого соединен с выходом ИУ 7, а выход соединен с первым входом второго

СУ 8, второй вход которого соединен с выходом первого ЗУ 9, блок 22 распределителя импульсов, вход которого соединен с выходом нуль-органа, а первый, второй, третий выходы соеди762

нены соответственно с вторым входом первого ЗУ 9, с вторым входом второг ЗУ 10, с вторым входом третьего ЗУ 21, третий вход блока 22 распределителя импульсов соединены с управляющими входами первого 13, второго 16 и третьего ключей 19 и отключающим входом нуль-органа 14.

Устройство работает следующим образом .

Пусть начальное состояние характеризуется величиной индукции В0 (точка А на фиг. 2, где пунктирная линия соответствует кривой, которая фиксировалась бы регистрирующим прибором , если бы ключи 13 и 16 были включены в начальный момент (времени ). Пусть также интегратор 6 имеет дрейф, что вызывает ошибку ДВ на выходе устройства, равную

&В k-t

где k - коэффициент пропорциональности , t - время.

Блок 3 формирует требуемый закон перемагничивания образца 2, датчики 4 и И выдают сигналы, пропорциональные соответственно скорости изменения магнитной индукции В и напряженности магнитного поля Н, которые усиливаются усилителями 5 и 12. Сигнал датчика 4 после усиления интегрируется интегратором 6.

При увеличении напряженности намагничивающего поля от нулевого значения до максимального (+Н ) и затем

п

уменьшении ее до нуля, состояние образца 2, которое фиксировалось регистрирующим прибором, будет изменяться по траектории А-Б-С (фиг.2). В точке С нуль-орган 14 выдает импульс , который пройдет на первый выход блока 22 распределителя импульсов и включит первое ЗУ 9, которое измерит и запомнит уровень напряжения с интегратора 6. Это напряжение будет пропорционально расстоянию по оси В от точки А до точки С (фиг.2). т.е. величине

+ВГ kT/2 + В0,

где Вг - остаточная индукция (координата точки С); Т - период перемагничивания. При дальнейшем перемагничивании, т.е. при измерении намагничивающего поля от 0 до значения (-Нт) и снова

до 0, состояние образца будет изменяться по траектории С-Д-Е. В точке Е нуль-орган 14 выдаст сигнал на блок 22 распределителя импульсов, который пропустит его на второй выход . По этому сигналу срабатьюает второе ЗУ 10, которое измерит и запомнит уровень напряжения, пропорциональный величине -В + kT + Bd. Напряжения с первого ЗУ 9 и второго 10 складываются с масштабным коэффициентом 0,5 в СУ 8. При дальнейшем росте поля до (+Н ) и снижении его до 0, магнитное состояние образца будет изменяться по траектории E-F-K. В точке К нуль-орган 14 выдаст сигнал , который блок 22 распределителя импульсов направит на третий выход. Этот сигнал включит третье ЗУ 21, которое измерит и запомнит уровень напряжения с выхода ИУ 7. При этом на выходе второго СУ 17 будет напряжение , пропорциональное +Bu+ kT/2+

+ В0 Bv , - 3kT/2 - В -kT, co

ответственно на выходе второго ИУ 18 будет напряжение, пропорциональное величине kT. Через третий ключ 19, открытый сигналом блока 22 распределителя импульсов, это напряжение пройдет на пятый вход СУ 8 , где оно будет складываться с коэффициентом 3/4 и подаваться на вход второго интегратора 20, где будет интегрироваться с коэффициентом 1/Т.

В это же время сигнал с третьего выхода блока 22 распределителя импульсов откроет ключи 13 и 16, подготовив регистрирующий прибор 15 к приему окончательной информации и отклю чит нуль-орган 14. В данный момент, на входы СУ 8 будут приходить и складываться с соответствующими коэффициентами напряжения: от первого ЗУ 9 пропорциональное (+ВГ + kT/2+ В0) ,

от второго ЗУ 10 (-Бр + kT + В0), от третьего ключа 19 (kT), от второго интегратора 20 - 0, от ИУ 7 (-Вг- -3kT/2 + B0). Следовательно, на выходе СУ 8 будет напряжение, пропорциональное величине (В„ + kT/2 + В

, 3kT/4 В,

+ 0 -Br + k-T + В„)/2 -Вг - 3kT/2 - В0 ог

Поэтому точка К, соответствующая состоянию без компенсации дрейфа, перейдет в скорректированную точку Kf реальной диаграммы, с которой и начнется регистрация реальной кривой перемагничивания (сплошная пиния на

0

5

0

5

0

.,.

35

45

50

55

фиг.2). Компенсация дрейфа интегратора 6 в npoueccie измерения осуществляется следующим образом. Второй интегратор 20 интегрирует напряжение с третьего ключа 19, т.е. напряжение

на выходе интегратора 20 равно

т

(1/Т) J kTdt kT.

Это напряжение суммируется СУ 8 с напряжением с выхода ИУ 7, равным (-В - kT), следовательно, на выходе СУ 8 будет напряжение, пропорциональное только текущему значению индукции В (постоянные значения напряжения на прочих входах СУ 8 в данное время компенсирует постоянные начальные погрешности).

Применение предлагаемого устройства позволит повысить точность измерений магнитных параметров ферромагнитных изделий. Это имеет значение при неразрушающем контроле изделий , особенно тогда, когда измеренный параметр, по которому делается заключение о качестве продукции, изменяется в небольших пределах.

Формула изобретения

Устройство для исследования ферромагнитных материалов, содержащее блок намагничивания, блок управления, выход которого соединен с входом блока намагничивания, последовательно соединенные индукционный датчик блока намагничивания и первый усилитель , выход которого соединен с входами интегратора и блока управления, первое и второе запоминающие устройства , первые входы которых соединены с входом инвертирующего усилителя и выходом интегратора, а их выходы соединены с первым и вторым входами суммирующего усилителя соответственно , третий вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, последовательно соединенные датчик напряженности магнитного поля блока намагничивания и второй усилитель, выход которого соединен с входами нуль-ор- танаи первого ключа, регистрирующий прибор, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, а вход второго ключа соединен с выходом суммирующего усилителя , отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений , оно снабжено третьим запоминающим устройством, вторым суммирую514

щим усилителем, вторым инвертирующим усилителем, третьим ключом, вторым интегратором и блоком распределителя импульсов, при этом второй сумми-- руютций усилитель, второй инвертирующий усилитель, третий ключ и второй интегратор соединены последовательно, выход второго интегратора соединен с четвертым входом суммирующего уси- лителя, пятый вход которого соединен с выходом третьего ключа, первый вход третьего запоминающего устройства соединен с выходом инвертирующего усилителя, а выход третьего запоми- нающего устройства соединен с первым входом второго суммирующего усили766

теля, второй вход которого соединен с выходом первого запоминающего устройства , вход блока распределителя импульсов соединен с выходом нуль- органа, первый выход блока распределителя импульсов соединен с вторым входом первого запоминающего устройства , второй выход блока распределителя импульсов соединен с вторым входом второго запоминающего устройства , а третий выход блока распределителя импульсов соединен с вторым входом третьего запоминающего устройства , с управляющими входами первого, второго, третьего ключей и управляющим входом нуль-органа.