CN101806843A - 铁损测试探头磁感应强度波形控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硅钢片铁心损耗测量技术领域，特别是涉及一种铁损测试仪中测试探头磁感应强度波形控制装置及其控制方法，所述控制装置包括测试探头、微控制器、数模转换器、功率放大电路、模数转换器和信号处理电路，其特征在于所述微控制器分别与数模转换器和模数转换器器相连接，所述测试探头位于功率放大电路和信号处理电路之间，所述测试测试探头由初级线圈和次级线圈构成，其中初级线圈串接在功率放大器与模拟地之间，次级线圈串接在信号处理电路相接与模拟地之间，所述微控制器的工作程序采用C语言编制，具有结构简单、使用方便、有效地保证磁感应强度为正弦的控制装置及其控制方法。

Description

铁损测试探头磁感应强度波形控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种硅钢片铁心损耗测量技术领域，特别是涉及一种铁损测试仪中测试探头磁感应强度波形控制装置及其控制方法。

背景技术

工程上，在磁感应强度波形为正弦波的条件下，以取向磁感应强度为1.7T和无取向磁感应强度为1.5T时的铁损值作为磁性能判定的一个重要基准。进行铁损测试的过程中，由于磁化曲线的非线性，磁感应强度波形会出现畸变。因此，如何有效地保证磁感应强度为正弦是铁损测试的关键环节。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便、有效地保证磁感应强度为正弦的波形控制装置。

本发明的目的是采用这样的技术解决方案实现的：它包括测试探头、微控制器、数模转换器、功率放大电路、模数转换器和信号处理电路，其特征在于所述微控制器分别与数模转换器和模数转换器器相连接，所述测试探头位于功率放大电路和信号处理电路之间，所述测试测试探头由初级线圈和次级线圈构成，其中初级线圈串接在功率放大器与模拟地之间，次级线圈串接在信号处理电路相接与模拟地之间，所述微控制器的工作程序采用C语言编制。

由于本发明装置采用了微控制器分别与数模转换器和模数转换器器相连接、测试探头连接在功率放大电路和信号处理电路之间，测试测试探头由初级线圈和次级线圈构成，其中初级线圈串接在功率放大器与模拟地之间，次级线圈串接在信号处理电路相接与模拟地之间的电路结构，它能够实时了解磁感应强度幅值大小误差和磁感应强度波形系数误差，并通过微控制器的工作程序，对超出规定值范围的误差值运用基于数字反馈法调整波形；直至误差值在规定范围内，从而有效地保证磁感应强度为正弦，提高了测试的效率和质量。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图

图2为本发明的工作程序流程图

附图标号说明：1-测试探头，2-模拟地，3-初级线圈，4-次级线圈，5-模拟地，6-功率放大电路，7-信号处理电路，8-数模转换器，9-模数转换器，10-微控制器。

具体实施方式

参照图1：本发明包括测试探头1、微控制器10、数模转换器8、功率放大电路6、模数转换器9和信号处理电路7，所述微控制器10分别与数模转换器8和模数转换器9相连接，所述测试探头1位于功率放大电路6和信号处理电路7之间，所述测试测试探头1由初级线圈3和次级线圈4等部件构成，所述初级线圈3串接在功率放大器6与模拟地2之间，所述次级线圈串4接在信号处理电路7相接与模拟地5之间。所述微控制器10、数模转换器8、模数转换器9、测试探头1、功率放大电路6均由市场购得，微控制器10的工作程序采用C语言编制。

本发明装置测试探头磁感应强度波形控制方法的具体步骤如下：

①设置参数，包括硅钢片试样横截面积A、磁感应强度幅值Bm；

②向测试探头初级线圈3输送波形信号；

③采集测试探头次级线圈4的电压信号；

④依据步骤③获得的电压信号，计算磁感应强度幅值Bm大小误差和磁感应强度波形系数误差；

⑤判断磁感应强度的大小误差和波形系数误差是否在规定值范围内；误差值在规定值范围内的，则程序结束；若误差值超出规定值范围的，则返回步骤②进行基于数字反馈法的波形调整；直至误差值在规定范围内。

所述磁感应强度幅值Bm和磁感应强度波形系数关系符合下列计算公式：

$\mathrm{Bm}=\frac{U_2}{4.444f{N}_{2}A}$

$K_F=\frac{V_{\mathrm{rms}}}{V_{\mathrm{avg}}}=\frac{\sqrt{\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{f}^2\left(t\right)\mathrm{dt}}}{\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}\left|f\left(t\right)\right|\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\π}}{2\sqrt{2}}\≈1.111$

式中，Bm为磁感应强度幅值，U₂为次级线圈4感应电压，f为励磁电源频率即数模转换器8产生波形的频率，N₂为次级线圈4匝数，A是硅钢片试样横截面积；K_F为波形系数，V_rms为电压有效值，V_avg为电压平均值，T为励磁电源周期；

所述误差值与规定值的误差范围为±0.1％以内；

所述基于数字反馈法的波形调整方法如下：

a.幅值调整

设M(i)、U₂(i)分别是第i次迭代的波形幅值和感应电压值，第i+1次迭代波形幅值M(i+1)由下式确定：

M(i+1)＝(U_ref-U₂(i))/K+M(i)

式中，U_ref为预设Bm对应的感应电压有效值，K为常数；

b.波形系数调整

波形调整过程如下：

(1)数模转换器8输出正弦电压U₁；

(2)测量次级线圈4感应电压U₂；

(3)第i+1次迭代电压U₁(i+1)的波形由下式确定：

U₁(i+1)＝U₁(i)-K_FF(U₂(i)-U_ref)

式中，K_FF为反馈系数，在0～1之间取值，一般取0.5。

Claims (4)

1.铁损测试仪中测试探头磁感应强度波形控制装置，包括测试探头、微控制器、数模转换器、功率放大电路、模数转换器和信号处理电路，其特征在于所述微控制器分别与数模转换器和模数转换器器相连接，所述测试探头位于功率放大电路和信号处理电路之间，所述测试测试探头由初级线圈和次级线圈构成，其中初级线圈串接在功率放大器与模拟地之间，次级线圈串接在信号处理电路相接与模拟地之间，所述微控制器的工作程序采用C语言编制。

2.铁损测试仪中测试探头磁感应强度波形控制方法，其特征是采用以下步骤实现的：

①设置参数，包括硅钢片试样横截面积A、磁感应强度幅值Bm；

②向测试探头初级线圈输送波形信号；

③采集测试探头次级线圈4的电压信号；

④依据步骤③获得的电压信号，计算磁感应强度幅值大小误差和磁感应强度波形系数误差；

⑤判断磁感应强度的大小误差和波形系数误差是否在规定值范围内；误差值在规定值范围内的，则程序结束；若误差值超出规定值范围的，则返回步骤②进行基于数字反馈法的波形调整；直至误差值在规定范围内。

3.根据权利要求2所述的铁损测试仪中测试探头磁感应强度波形控制方法，其特征在于所述磁感应强度幅值Bm和磁感应强度波形系数关系符合下列计算公式：

$\mathrm{Bm}=\frac{U_2}{4.444f{N}_{2}A}$

$K_F=\frac{V_{\mathrm{rms}}}{V_{\mathrm{avg}}}=\frac{\sqrt{\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{f}^2\left(t\right)\mathrm{dt}}}{\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}\left|f\left(t\right)\right|\mathrm{dt}}=\frac{\mathrm{\π}}{2\sqrt{2}}\≈1.111$

式中，Bm为磁感应强度幅值，U₂为次级线圈4感应电压，f为励磁电源频率即数模转换器8产生波形的频率，N₂为次级线圈4匝数，A是硅钢片试样横截面积；K_F为波形系数，V_rms为电压有效值，V_avg为电压平均值，T为励磁电源周期；

所述误差值与规定值的误差范围为±0.1％以内。

4.根据权利要求2所述的铁损测试仪中测试探头磁感应强度波形控制方法，其特征在于所述基于数字反馈法的波形调整方法如下：

a.幅值调整

设M(i)、U₂(i)分别是第i次迭代的波形幅值和感应电压值，第i+1次迭代波形幅值M(i+1)由下式确定：

M(i+1)＝(U_ref-U₂(i))/K+M(i)

式中，U_ref为预设Bm对应的感应电压有效值，K为常数；

b.波形系数调整

波形调整过程如下：

(1)数模转换器8输出正弦电压U₁；

(2)测量次级线圈4感应电压U₂；

(3)第i+1次迭代电压U₁(i+1)的波形由下式确定：

U₁(i+1)＝U₁(i)-K_FF(U₂(i)-U_ref)

式中，K_FF为反馈系数，在0～1之间取值，一般取0.5。

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