close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10534

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01R 33/12
G 01N 27/72
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
ИЗДЕЛИЯ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА
(21) Номер заявки: a 20060541
(22) 2006.06.01
(43) 2008.02.28
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт прикладной
физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Матюк Владимир Федорович; Осипов Александр Александрович (BY)
BY 10534 C1 2008.04.30
BY (11) 10534
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) Антонов В.Г. Средства измерений магнитных параметров материалов. - Л.:
Энергоатомиздат, 1986. - С. 50.
US 6650113 B2, 2003.
(57)
Способ определения магнитных характеристик изделия из ферромагнитного материала, включающий перемагничивание изделия низкочастотным магнитным полем, во время
воздействия которого измеряют и запоминают временные зависимости H(t) напряженности поля и B2(t) проинтегрированного сигнала ЭДС индукции измерительной катушки, а
также интегрирование ЭДС индукции измерительной катушки до включения и после выключения магнитного поля с запоминанием временных зависимостей проинтегрированного сигнала B1(t) и B3(t) соответственно, при условии выбора всех трех времен интегрирования равными времени воздействия магнитного поля на изделие, определение временной
зависимости B(t) магнитной индукции изделия в соответствии с выражением
B(t) = B2(t) - B1(t)(1 - ω(t)) - B3(t)ω(t),
где ω(t) - весовая функция, определяемая в соответствии с выражением
ω(t) = (t - tн)/(tк - tн);
tн и tк - моменты включения и выключения магнитного поля соответственно,
и индицирование определенной зависимости B(t) синхронно с запомненной зависимостью H(t) с целью построения кривой намагничивания и петли магнитного гистерезиса
для определения искомых магнитных характеристик.
Фиг. 1
BY 10534 C1 2008.04.30
Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано
для измерения магнитных характеристик изделий из ферромагнитных материалов.
Известен баллистический способ [1] измерения магнитных характеристик ферромагнитных материалов, основанный на измерении баллистическим гальванометром количества электричества, индуцированного в катушке при быстром изменении магнитного потока образца, сцепляющегося с этой катушкой (установки типа БУ-3 и У5045).
Недостатком известного способа является низкая производительность и точность измерений.
Известен способ [2] измерения магнитных характеристик ферромагнитных материалов, основанный на перемагничивании испытуемого образца низкочастотным магнитным
полем, измерении напряженности этого поля и интегрировании ЭДС индукции измерительной катушки.
Недостатком известного способа является низкая точность измерений из-за существенного влияния на их результаты смещения нулевого уровня в процессе интегрирования
вследствие малой величины сигналов, индуцируемых при низкочастотном перемагничивании материала.
Наиболее близким по технической сущности является способ измерения магнитных
характеристик [3], при котором испытуемый образец перемагничивают низкочастотным
магнитным полем, измеряют величину напряженности этого поля и интегрируют ЭДС индукции в измерительной катушке. Влияние смещения нулевого уровня при интегрировании компенсируют поочередным интегрированием входного сигнала и напряжения дрейфа нуля за равные промежутки времени с последующим вычитанием полученных
значений.
Недостатком известного способа является низкая точность измерений при низкочастотном (доли Гц) перемагничивании материала из-за непостоянства зависимости смещения нулевого уровня при интегрировании вследствие большой длительности процесса измерения.
Цель настоящего изобретения - повышение точности определения магнитных характеристик изделия из ферромагнитного материала за счет уменьшения влияния на результаты измерения дрейфа нулевого уровня при интегрировании.
Сущность изобретения заключается в том, что изделие из ферромагнитного материала
перемагничивают низкочастотным магнитным полем, во время действия которого измеряют и запоминают временные зависимости H(t) напряженности поля и B2(t) проинтегрированного сигнала ЭДС индукции измерительной катушки, а также интегрируют ЭДС индукции измерительной катушки до включения и после выключения магнитного поля и
запоминают зависимости проинтегрированного сигнала В1(t) и B3(t) соответственно, при
условии выбора всех трех времен интегрирования равными времени воздействия магнитного поля на изделие, определяют временную зависимость B(t) магнитной индукции изделия в соответствии с выражением
B(t)=B2(t)-B1(t)[1-ω(t)]-B3(t) ω(t),
где ω(t) - весовая функция, определяемая в соответствии с выражением
ω(t) = (t - tн)/(tк - tн);
tн и tк - моменты включения и выключения магнитного поля соответственно, и индицируют определенную зависимость B(t) синхронно с запомненной зависимостью H(t) с
целью построения кривой намагничивания и петли магнитного гистерезиса для определения искомых магнитных характеристик.
В отличие от прототипа дополнительно интегрируют ЭДС индукции измерительной
катушки после выключения магнитного поля и запоминают зависимость от времени проинтегрированного сигнала B3(t). Компенсацию погрешности измерений в процессе интегрирования измеряемой ЭДС при перемагничивании образца проводят на основании учета
зависимостей дрейфа нуля до включения магнитного поля и после его выключения с учетом весового вклада этих зависимостей в сигнал B2(t) на соответствующих участках про2
BY 10534 C1 2008.04.30
цесса перемагничивания. Время интегрирования на всех трех этапах устанавливают равным времени воздействия магнитного поля на испытуемый образец.
На фиг. 1 представлены зависимости дрейфа проинтегрированного сигнала до включения магнитного поля и после его выключения и изменение во времени компенсирующего сигнала Bкомп.(t).
На фиг. 2 представлена функциональная схема устройства для реализации предложенного способа.
Способ осуществляется следующим образом. Интегрируют ЭДС индукции измерительной катушки до включения магнитного поля и запоминают зависимость от времени
проинтегрированного сигнала B1(t). Включают низкочастотное магнитное поле, запоминают изменение напряженности H(t) этого поля во времени, одновременно интегрируют
ЭДС индукции измерительной катушки и запоминают зависимость от времени проинтегрированного сигнала B2(t). Выключают магнитное поле, интегрируют ЭДС индукции измерительной катушки и запоминают зависимость от времени проинтегрированного сигнала B3(t). Время интегрирования на всех трех этапах выдерживают равным времени
воздействия магнитного поля на испытуемый образец. Величину B(t), пропорциональную
магнитной индукции исследуемого образца, определяют с учетом весовой функции ω(t)
вклада в погрешность измерения сигналов B1(t) и B3(t) по соотношению (1) и индицируют
синхронно с запомненным изменением величины напряженности H(t) магнитного поля
для получения значений магнитной индукции при соответствующей ей величине напряженности магнитного поля, по которым строятся кривая намагничивания и петли магнитного гистерезиса.
При линейном изменении веса каждого из выражений B1(f) и B(t) весовая функция
ω(t)имеет вид (2).
При таком определении весовой функции значимость ошибки B1(t) уменьшается от
единицы при t = tн до нуля при t = tк, а значимость ошибки B3(t) увеличивается в этом же
диапазоне от нуля до единицы. Из фиг. 1 видно, что в интервале изменения времени t от
t комп.н до tкомп.к компенсирующая дрейф функция Bкомп.(t) изменяется от функции ошибки
B1(tн) до функции ошибки B3(tк), что обеспечивает уменьшение погрешности в течение
всего процесса измерения в присутствии образца в перемагничивающем поле.
Предложенный способ может быть реализован с помощью устройства, функциональная схема которого представлена на фиг. 2.
Устройство содержит преобразователь 1, состоящий из намагничивающего соленоида
2 и измерительной катушки 3, измерительный резистор 4, управляемый источник 5 питания, усилитель 6, интегратор 7, блок 8 вычисления дрейфа интегратора, блок 9 компенсации начального дрейфа интегратора и блок 10 управления и регистрации. Выход управляемого источника 5 питания через намагничивающий соленоид 2 соединен с
измерительным резистором 4 и входом усилителя 6, выход которого соединен с первым
входом блока 10 управления и регистрации. Первый вход интегратора 7 соединен с измерительной катушкой 3, а выход - со входом блока 8 вычисления дрейфа интегратора, первым входом блока 9 компенсации начального дрейфа индикатора и вторым входом блока
10 управления и регистрации. Выход блока 8 вычисления дрейфа интегратора через блок
10 управления и регистрации подключен ко входу управляемого источника 5. Второй выход блока 10 управления и регистрации соединен со вторым входом блока 9 компенсации
начального дрейфа интегратора, а третий - со вторым входом блока 8 вычисления дрейфа
интегратора.
Для реализации способа с помощью данного устройства после его включения блок 10
управления и регистрации запускает блок 9 компенсации начального дрейфа интегратора,
который устанавливает интегратор 7 в исходное состояние. С этого момента на интегратор 7 подается ЭДС индукции измерительной катушки 3. Проинтегрированный сигнал
B1(t) поступает на блок 8 вычисления дрейфа интегратора, где его изменение во времени
запоминается. Время интегрирования равно длительности перемагничивающего поля. Затем блок 10 управления и регистрации запускает управляемый источник 5 питания, фор3
BY 10534 C1 2008.04.30
мирующий магнитное поле заданной частоты, и блок 9 компенсации начального дрейфа
интегратора 7, который снова устанавливается в исходное состояние. Ток управляемого
источника 5 питания, проходя через соленоид 2 преобразователя 1, создает в нем изменяющееся магнитное поле, напряженность H(t) которого пропорциональна величине тока,
снимаемого с измерительного резистора 4. Сигнал о величине напряженности поля через
усилитель 6 подается на блок 10 управления и регистрации. Одновременно испытуемый
образец перемагничивается и в измерительной катушке 3 индуцируется ЭДС, пропорциональная производной магнитной индукции по времени. На выходе интегратора 7 формируется сигнал B2(t), пропорциональный изменению магнитной индукции исследуемого
образца во времени в соответствии с изменением перемагничивающего поля и включающий в себя погрешность смещения нуля интегратора за время измерения. Время интегрирования равно длительности воздействия на образец перемагничивающего поля. Затем
блок 10 управления и регистрации выключает управляемый источник 5 питания и снова
запускает блок 9 компенсации начального дрейфа интегратора 7, который устанавливается в исходное состояние. Одновременно на интегратор 7 подается э. д. с. индукции измерительной катушки 3. Проинтегрированный сигнал B3(t) поступает на блок 8 вычисления
дрейфа интегратора, где его изменение во времени запоминается. Время интегрирования
также равно времени воздействия на исследуемый образец перемагничивающего поля.
После окончания третьего интегрирования блок 8 вычисления дрейфа интегратора из сигнала B2(t) вычитает сигнал ошибки B1(t) с весом [1 - ω(t)] и B3(t) с весом ω(t) и индицирует
величину магнитной индукции B(t) синхронно с хранящимся в блоке 10 управления и регистрации изменением величины напряженности H(t) перемагничивающего поля.
Техническим результатом осуществления предлагаемого способа является компенсация дрейфа сигнала при интегрировании на всем этапе измерения в соответствии с зависимостью сигнала ошибки от времени интегрирования, что уменьшает погрешность определения магнитных характеристик исследуемого образца. Так, при испытании образцов
стали 08кп сечением 7 мм2 и индукцией насыщения Bs = 2 Тл на частоте 0,05 Гц погрешность измерений уменьшилась с 52 мТл для прототипа до 4,6 мТл для предлагаемого способа, то есть более чем на порядок.
Источники информации:
1. ГОСТ 8.377-80 МАТЕРИАЛЫ МАГНИТОМЯГКИЕ. Методика выполнения измерений при определении статических магнитных характеристик. - М.: Издательство стандартов, 1986. - С. 2.
2. Шихин А.Я. Автоматические магнитоизмерительные системы. - М.: Энергия, 1977. С. 19.
3. Антонов В.Г., Петров Л.М., Щелкин А.П. Средства измерений магнитных параметров материалов. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - С. 50.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
138 Кб
Теги
патент, by10534
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа