close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10958

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01R 33/12
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИНУСОИДАЛЬНОЙ ИНДУКЦИИ
В ФЕРРОМАГНИТНОМ ОБРАЗЦЕ
(21) Номер заявки: a 20060894
(22) 2006.09.12
(43) 2008.04.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт прикладной
физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Путырский Михаил Николаевич; Брановицкий Иван Иванович (BY)
BY 10958 C1 2008.08.30
BY (11) 10958
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) SU 1129575 A, 1984.
SU 1449954 A1, 1989.
EP 1659372 A2, 2006.
(57)
Способ формирования синусоидальной индукции в ферромагнитном образце методом
последовательных приближений, включающий его намагничивание периодическим током
произвольной формы с выхода усилителя мощности, фиксирование на каждом шаге последовательных приближений дискретных значений сигнала, пропорционального ЭДС в
измерительной обмотке, предназначенной для регистрации магнитной индукции в образце, и коррекцию формы указанного тока путем коррекции формы сигнала на входе усилителя с учетом его зафиксированных дискретных значений, отличающийся тем, что на
каждом n-м шаге последовательных приближений получают спектр высших гармониче& [k ] , где k - номер гармонической составляющей зафиксированноских составляющих W
En
го сигнала, путем быстрого преобразования Фурье при условии равенства нулю величины
Фиг. 3
BY 10958 C1 2008.08.30
& [1] первой комплексной гармонической составляющей и вычисляют величины
W
En
&
Wy( n +1) [k ] комплексных гармонических составляющих спектра сигнала на входе усилителя мощности, участвующих в указанной коррекции, для (n + 1)-го приближения в соответствии с выражением:
&
&
&
W
y ( n +1) [k ] = Wyn [k ] − αWEn [k ] ,
& [k ] - величина k-й комплексной гармонической составляющей спектра сигнала на
где W
yn
входе усилителя мощности на n-м приближении;
α - коэффициент, значение которого выбирают в интервале значений между 0 и 1,
затем получают на входе усилителя мощности скорректированный сигнал путем обратного преобразования Фурье вычисленных величин и продолжают процесс последовательных
приближений до устранения высших гармонических составляющих в сигнале ЭДС в измерительной обмотке.
Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в автоматизированных измерительных устройствах для испытаний магнитных материалов и изделий из них.
Известны способы формирования синусоидальной индукции в ферромагнитном образце путем компенсации высших гармоник в кривой изменения магнитной индукции за
период с помощью введения отрицательной обратной связи вторичной (измерительной)
обмотки с намагничивающей обмоткой через усилитель мощности [1]. Недостатком этого
способа является сложность настройки реализующей его измерительной системы, так как
контур обратной связи содержит измерительную обмотку, а точность формирования синусоидальной формы индукции зависит от коэффициента усиления усилителя, верхний
предел которого ограничен устойчивостью усилителя.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ формирования магнитного потока в ферромагнитном образце [2], основанный на первоначальном намагничивании образца периодическим током произвольной формы и
корректировании формы этого тока путем последовательных приближений до совпадения
формы изменения магнитного потока с формой эталонного сигнала, задаваемой нормированной во времени последовательностью его дискретных значений. При этом на каждом
шаге последовательных приближений фиксируют пары дискретных значений сигналов,
пропорциональных току и магнитному потоку, для каждого нормированного дискретного
значения магнитного потока определяют временную координату равного ему дискретного
значения эталонного сигнала и сопряженного с указанным значением эталонного сигнала
дискретного значения тока намагничивания, формируя таким образом временную последовательность дискретных значений тока намагничивания и воспроизводя ее на следующем шаге последовательных приближений. Недостатками способа являются его высокая
трудоемкость, недостаточные оперативность и точность.
Техническая задача - повышение точности воспроизведения и скорости процесса формирования синусоидальной формы изменения магнитной индукции в ферромагнитном
образце. Сущность изобретения заключается в том, что согласно предложенному способу
формирования синусоидальной формы изменения магнитной индукции в ферромагнитном
образце методом последовательных приближений, включающему намагничивание образца периодическим током произвольной формы с выхода усилителя мощности, фиксирование на каждом шаге последовательных приближений дискретных значений сигнала,
пропорционального ЭДС в измерительной обмотке, предназначенной для регистрации
магнитной индукции в образце, коррекцию формы тока намагничивания путем коррекции
2
BY 10958 C1 2008.08.30
формы сигнала на входе усилителя мощности с учетом его зафиксированных дискретных
значений, для чего на каждом n-м шаге последовательных приближений получают спектр
& [k ] , где [k] - номер гармонической составвысших гармонических составляющих W
En
ляющей зафиксированного сигнала, пропорционального ЭДС в измерительной обмотке,
& [1]
путем быстрого преобразования Фурье при условии равенства нулю величины W
En
&
[k ]
первой комплексной гармонической составляющей и вычисляют величины W
y ( n +1)
комплексных гармонических составляющих спектра сигнала на входе усилителя мощности, участвующих в указанной коррекции, для (n + 1)-го приближения в соответствии с
выражением:
&
&
&
W
y ( n +1) [k ] = Wyn [k ] − αWEn [k ] ,
& [k ] - величина k-й комплексной гармонической составляющей спектра сигнала на
где W
yn
входе усилителя мощности на n-м приближении;
α - коэффициент, значение которого выбирают в интервале значений между 0 и 1.
Затем получают на входе усилителя мощности скорректированный сигнал путем обратного преобразования Фурье вычисленных величин и продолжают процесс последовательных приближений до устранения высших гармонических составляющих в сигнале
ЭДС в измерительной обмотке. Это позволяет обеспечить высокую точность и скорость
процесса формирования синусоидальной индукции в ферромагнитном образце.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для реализации предлагаемого
способа, на фиг. 2 - временные сигналы и их амплитудный спектр до коррекции формы
магнитной индукции, на фиг. 3 - временные сигналы и их амплитудный спектр после коррекции формы магнитной индукции, на фиг. 4 - зависимость коэффициента гармоник Кг в
сигнале ЭДС, наводимой в измерительной обмотке, от номера итерации n.
Для реализации предлагаемого способа может быть предложено устройство, структурная схема которого представлена на фиг. 1, где 1 - усилитель мощности; 2 намагничивающая обмотка; 4 - намагничиваемый образец; 3 - шунтирующий резистор; 5 измерительная обмотка; 6, 7 - аналого-цифровые преобразователи; 8 - цифроаналоговый
преобразователь (ЦАП); 9 - блок управления и индикации; 10 - контроллер; 11 оперативное запоминающее устройство. Работа устройства в соответствии со структурной
схемой осуществляется следующим образом. На первом шаге последовательных приближений (на первой итерации) с ЦАП на усилитель мощности поступает сигнал произвольной, например синусоидальной, формы, как показано для упрощения на фиг. 2 а. В этом
случае полный спектр гармонических составляющих сигнала на входе усилителя мощности содержит лишь одну - основную - гармонику (фиг. 2 б, высшие гармонические составляющие отсутствуют). С усилителя мощности 1 в обмотку 2 далее на шунтирующий
резистор 3 поступает намагничивающий ток Iно произвольной формы (фиг. 2 в, полный
спектр его гармонических составляющих на фиг. 2 г), амплитуда которого задается из условия получения требуемой амплитуды магнитной индукции в образце. Напряжение на
резисторе 3 пропорционально току намагничивания, а индуцируемая при этом в измерительной обмотке ЭДС (фиг. 2 д) произвольной формы (полный спектр ее гармонических
составляющих на фиг. 2 е) пропорциональна производной магнитной индукции в образце.
Далее через аналого-цифровые преобразователи 6, 7 сигналы, пропорциональные току
намагничивания и ЭДС, поступают в цифровой форме в контроллер 10, затем в оперативное запоминающее устройство 11 для дальнейшей обработки. Блок управления и индикации 9 служит для управления и отображения информации, получаемой при измерении.
Для коррекции формы кривой ЭДС в измерительной обмотке и соответственно формы
изменения магнитной индукции в образце за период на каждом n-м шаге последовательных приближений с помощью быстрого преобразования Фурье получают спектр высших
3
BY 10958 C1 2008.08.30
& [k ] при условии равенства нулю величины W
& [1]
гармонических составляющих W
En
En
первой
спектр
&
W
y ( n +1)
комплексной гармонической составляющей корректируемого сигнала и полный
& [k ] сигнала на входе усилителя мощности. Затем вычисляют величины
W
yn
[k ] комплексных гармонических составляющих спектра сигнала на входе усилите-
ля мощности, участвующих в указанной коррекции, для (n + 1)-го приближения в соответствии с выражением:
&
&
&
W
y ( n +1) [k ] = Wyn [k ] − αWEn [k ] ,
где α - коэффициент, значения которого выбирают в интервале значений между 0 и 1.
Затем получают на входе усилителя мощности скорректированный сигнал путем обратного преобразования Фурье вычисленных величин и продолжают процесс последовательных приближений до устранения высших гармонических составляющих в сигнале
ЭДС в измерительной обмотке (фиг. 3 д, е). На фиг. 4 приведена зависимость коэффициента гармоник в сигнале ЭДС, наводимой в измерительной обмотке, от номера итерации,
полученная путем последовательных приближений по данному способу с целью формирования синусоидальной формы изменения магнитной индукции в ферромагнитном образце. Итерационный процесс исследовался при намагничивании образца анизотропной
электротехнической стали с амплитудой магнитной индукции 1,75 Тл, коэффициент α
принимался равным 0,2. Из рисунка на фиг. 4 видно, что значения коэффициента гармоник сигнала ЭДС в измерительной обмотке с 17-й итерации близки к нулю. Это обеспечивает, как показали исследования, относительную погрешность задания коэффициента
формы сигнала ЭДС в измерительной обмотке, соответствующего синусоидальной форме
этого сигнала не более ±1 %, что удовлетворяет требованиям нормативных документов, в
том числе межгосударственных стандартов на методы определения магнитных свойств
электротехнических сталей.
Источники информации:
1. Вдовин Ю.А., Дмитриев Г.И., Кадочников А.И., Кузнецов А.Н. Динамическое перемагничивание с синусоидальной формой потока при испытаниях ферромагнитных материалов. Труды метрологических институтов выпуск 133 (193), 25 октября 1971. - М.:
Издательство стандартов. - С. 111.
2. А. с. СССР 1129575, МПК3 G 01R 33/12, 1984.
Фиг. 1
4
BY 10958 C1 2008.08.30
Фиг. 2
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
185 Кб
Теги
by10958, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа