SU1147968A1 - Device for determination of ferromagnetic material energy diagram - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ДИАГРАММ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее генератор линейно измен ющегос  напр жени , блок управлени , последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, отлич ающий с   тем,что, с целью повышени  точности измерений, оно снабжено соединенными последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей « системой, расположенной перпендикул рно первой, двум  аттенюаторами, включенными между выходом генератора линейнр измен ющегос  напр жени  и входами соответствующих усилителей мощности,компаратором,включенным меж-. .ду выходом широкополосного усилител  и входом коммутатора, детектором, включенным между выходом широкополосного усилител  и входом управлени  коммутатора, соединенными посг ледовательно реверсивным счетчиком, подключенным к выходу коммутатора, вторым коммутатором и R-S-триггером , а блок управлени  выполнен в виде микропроцессора и блока опе ративной пам ти, блока посто нной пам ти, таймера и интерфейса,под (Л ключенных к микропроцессору, и диспле , подключенного к интерфейсу,причем входы управлени  генератора, линейно измен ющегос  напр жени , аттенюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчика и R-S-триггера и выходы реверсивнсго счетчика и R-S-, триггера подключены к интерфейсу. 4: ;о сх 00A DEVICE FOR DETERMINING ENERGY DIAGRAMS OF FERROMAGNETIC MATERIALS containing a linear voltage generator, a control unit, a series-connected power amplifier and a magnetizing system, a switch and a series-connected measuring winding and a wide-ranging amplifier, a different stage circuit, a switch, and a series-connected measuring winding and a wide-ranging amplifier, a wall-covering amplifier and a magnetizing system; it is equipped with a second power amplifier connected in series and a second magnetizing "system located perpendicular to the first, two attenuators, included between the output of the generator lineynr varying voltage and respective inputs of power amplifiers, comparator included inter-. the output of the broadband amplifier and the input of the switch, the detector connected between the output of the broadband amplifier and the control input of the switch connected after a reversible counter connected to the output of the switch, the second switch and the RS trigger, and the control unit is made in the form of a microprocessor and an operating unit memory, a block of permanent memory, a timer and an interface, under (L connected to the microprocessor, and a display connected to the interface, with the control inputs of the generator linearly changing state voltages, attenuators, switches, reversible counter and R-S trigger and outputs of the reversible counter and R-S-, trigger are connected to the interface 4:; about 00

Description

Изобретение относитс  к методам иеразрушающего контрол  ферромагнитных материалов и изделий и может быть использовано дл  измерени  магнитных параметров, изделий в машиностроении .The invention relates to methods for the destructive testing of ferromagnetic materials and products and can be used to measure magnetic parameters of products in mechanical engineering.

Известно устройство дл  контрол  магнитных параметров изделий, содержащее соединенные последователь-, но генератор, электромагнитный преобразователь , состо щий из четырех П-образных магнитопроводов с общим центральным стержнем, блок преобразовани  сигналов, детектор и индикатор зГ .A device for monitoring the magnetic parameters of products is known, which contains a connected but sequential generator, an electromagnetic transducer consisting of four U-shaped magnetic cores with a common central rod, a signal conversion unit, a detector and an RG indicator.

Недостатком известного устройства  вл етс  TOf что величину анизотропии .рпредел ют по магнитному сопротивлению материала, который  вл етс  лишь частью магнитопровода , и, следовательно, величина ЭДС в индикаторных обмотках не отражает количественно величину энергии намагничивани , ; а следовательно, иA disadvantage of the known device is the TOf that the magnitude of the anisotropy is determined by the magnetic resistance of the material, which is only a part of the magnetic circuit, and therefore the value of the emf in the indicator windings does not quantitatively reflect the magnitude of the magnetization energy,; and therefore

анизотропию.. Кроме,того, при определении энергетической диаграммы ферромагнетика возникает необходимость в повороте намагничивающей системы, что приводит к изменению условий намагничивани , так как мен етс  зазор между магнитопроводом и материалом, а следовательно, и магнитное сопротивление.anisotropy .. In addition, when determining the energy diagram of a ferromagnet, it becomes necessary to rotate the magnetizing system, which leads to a change in the magnetization conditions, since the gap between the magnetic core and the material changes, and hence the magnetic resistance.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  определени  энеретических диаграмм ферромагнитных материалов, содержащее генератор линейно-измен ющегос  напр жени , блок управлени , последов.ательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный, усилитель 2 ,The closest in technical essence to the invention is a device for determining energetic diagrams of ferromagnetic materials, comprising a linear-varying voltage generator, a control unit sequentially connected to a power amplifier and a magnetizing system, a switch and serially connected measuring winding and a broadband amplifier 2 ,

. Недостатками этого.устройства  вл ютс  невозможность изменени  направлени  перемагничивани  без И менени  условий перемагничивани , экранирование скачков намагниченности , возникающих в глубине ферро- магнитного материала, поверхностными сло ми вследствие вихретокового взаимодействи , а также то, что анизотропию определ ют в относительных единицах,. The disadvantages of this device are the impossibility of changing the direction of the magnetization reversal without AND changing the conditions of magnetization reversal, screening of the magnetization jumps occurring in the depth of the ferromagnetic material, the surface layers due to eddy current interaction, and the anisotropy is determined in relative units

. Цель изобретени  - повышение . . точности измерений,. The purpose of the invention is to enhance. . measurement accuracy

..

Поставленна  цель достигаетс The goal is achieved

тем, ч.то устройство дл  определени  -энергетических :Диаграмм ферромагнитных материалов, содержащее . енератор линейно измен ющегос  напр жени , блок управлени ,; последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему,That is, a device for determining energy: Diagrams of ferromagnetic materials containing. linear voltage generator, control unit,; series-connected power amplifier and magnetizing system,

коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, снабжено соединенными последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей системой, расположенной перпендикул рно первой, двум  аттенюаторами , включенными между выходом генератора линейно измен ющегос  напр жени .  и входами соответствующих усилителей мощности, компаратором,the switch and the measuring winding connected in series and the broadband amplifier are equipped with a second power amplifier and a second magnetizing system connected perpendicularly to the first, two attenuators connected between the output voltage of the alternating voltage generator. and the inputs of the respective power amplifiers, the comparator,

включенным между выходом широкополосного усилител  и входом коммутатора, детектором, включенным между выходом широкополосного усилител  и входом управлени  коммутатора, соединенными последовательно реверсив- HbHv счетчиком, подключенным к выходу коммутатора, вторым коммутатором и R-S-триггером, а блок управлени  выполнен в виде микропроцессора иconnected between the broadband amplifier output and the switch input, a detector connected between the broadband amplifier output and the switch control input, connected in series by a HbHv reversive counter connected to the switch output, the second switch and the R-S trigger, and the control unit is in the form of a microprocessor and

20 блока оперативной пам ти, блока посто нной пам ти, таймера и интерфейса , подключенных к микропроцессору, и диспле , подключенного к интерфейсу , причем входы управлени  генератора линейно измен ющегос  напр жени , аттенюаторов, коммутаторов , реверсивного счетчика и R-S-триггера и выходы реверсивного счетчика и R S-триггера подключены к20 main storage unit, a fixed memory unit, a timer and an interface connected to the microprocessor, and a display connected to the interface, with the control inputs of the generator of linearly varying voltage, attenuators, switches, reversible counter and RS trigger and reversing outputs counter and r s-flip-flop are connected to

„ интерфейсу„“Interface”

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг,2 - эпюры в конт . рольных точках устройства.Figure 1 shows the block diagram of the device; Fig, 2 - diagrams in the cont. The roll points of the device.

Устройство дл  определени  энергетических диаграмм ферромагнитных материалов содержит блок 1 управлени , состо щий, из микропроцессора 2, блока 3 оперативной пам ти, блока 4 посто нной пам ти, таймера. 5 и 0 интерфейса 6, подключенных к микропроцессору 2, и диспле  7, подключенного к интерфейсу 6.Устройство) содержит Также генератор 8 линейно измен ющегос  напр жени , два ат тенюатора 9 и10, подключенные к генератору 8 линейно измен ющегос  напр жени , и интерфейсу б, .два усилител  11 и 12 мощности, подключенные к соответствующим аттенюаторам 9 и 10, и две намагничивающие системы 13 и 14, подключенные к усилител м 11 и 12 мощности.The device for determining the energy diagrams of ferromagnetic materials comprises a control unit 1 consisting of a microprocessor 2, a RAM unit 3, a permanent memory unit 4, a timer. 5 and 0 of the interface 6 connected to the microprocessor 2, and the display 7 connected to the interface 6. The device also contains a generator 8 of linearly varying voltage, two attenuators 9 and 10 connected to the generator of linearly varying voltage, and an interface b,. two power amplifiers 11 and 12 connected to respective attenuators 9 and 10, and two magnetizing systems 13 and 14 connected to power amplifiers 11 and 12.

Устройство содержит также соединенные последовательно измерительную обмотку 15, широкополосный усилитель 16, компаратор 17, коммутатор 18, реверсивный счетчик 19, второй коммутатор 20 и К-З-триггер 21. Входьз управлени  коммутато- РОБ 18 и 20, реверсивного счетчика 0 19 К-5.-триггера .21- подключены к выходам интерфейса 6, выходы реверсивного счетчика 19 и R -S-триггера 21 подключены к соответс7:вующим входам интерфейса 6, Устройство содержит 5 также детектор 22, включенный между ,The device also contains a measuring winding 15 connected in series, a broadband amplifier 16, a comparator 17, a switch 18, a reversible counter 19, a second switch 20 and a K-W flip-flop 21. Control switch 18 and K-5 reversible counter .-flip-flop .21- are connected to the outputs of interface 6, the outputs of the reversible counter 19 and the R-S-flip-flop 21 are connected to the corresponding 7: main inputs of interface 6, the device also contains 5 detector 22 connected between,

выходом широкополосного усилител  16 и входом управлени  компаратора 17.the output of the broadband amplifier 16 and the control input of the comparator 17.

На фиг.2 показаны эпюры напр жений на выходах блоков устройств: а) выход усилител  12 мощности; б)выход широкополосного усилител  . 16; в) выход детектора 22: г)выход компаратора 17; д)импульсы управлени  R-S-триггера 21 с микропроцессора 2; е)переходы RS-триггера 21„Figure 2 shows the plots of the voltages at the outputs of the device units: a) the output of amplifier 12; b) broadband amplifier output. sixteen; c) detector output 22: d) comparator 17 output; e) control pulses of an R-S flip-flop 21 from microprocessor 2; e) RS flip-flop transitions 21 „

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При запуске микропроцессор 2 выходит на управл ющую программу, хран щуюс  в блоке 4 посто нной пам ти, в соответствии с которой микропроцессор 2 через интерфейс 6 запускает генератор 8 линейно измен ющегос  напр жени , устанавливает R-S-триргер 21 в единицу.When starting up, microprocessor 2 enters a control program stored in block 4 of permanent memory, in accordance with which microprocessor 2 starts up generator 8 of linearly varying voltage via interface 6, sets R-S-triger 21 to one.

С выхода генератора 8 линейноизмен ющегос  напр жени  сигнал поступает на аттенюаторы 9 и 10,коэффициент ослаблени  которых устававливаетс  программой.From the output of the generator 8, a linearly varying voltage is applied to attenuators 9 and 10, the attenuation coefficient of which is set by the program.

Причем, если коэффициент ослаблени  одного аттенюатора равен о; , то коэффициент ослаблени  другого аттенюатора равен dj (это соотношение достигаетс  подбором соответствующих делителей в аттенюаторах ) . С выходов аттенюаторов 10 и 9 напр жение поступает на входы усилителей 12 и 11 мощности, к выходам которых подключены намагничивающие системьа- 13 и 14. Так как они расположены под углом 90 друг к другу , то направление напр женности намагничивающего пол  в их геометрическом центре, в котором расположе на измерительна  обмотка 15, определ етс  соответствующими коэффициентами (, . и с12 аттенюаторов 10 и У. При перемаг.ничивании ферромагнитного материала возникают скачки Баркгаузена , которые навод т напр жение в-обмотке 15. Это напр жение усиливаетс  широкополосным усилителем 16 и поступает на вход детектора 22 и компаратора 17. Порог срабатывани  компаратора 17 устанавливаетс  пр мо пропорциональныл-1 амплитуде скачков, что достигаетс  подключением выхода детектора 22 к задающему входу компа .ратора 17. Калиброванные по.амплитуде импульсы с выхода компаратора 17 поступают на коммутатор 1Ь,который по команде от микропроцессора 2 подключает их либо на вход пр мого счета (в первом цикле), либо на вход обратного счета (во втором цикле) счетчика 19.Moreover, if the attenuation coefficient of one attenuator is o; , then the attenuation coefficient of the other attenuator is equal to dj (this ratio is achieved by selecting the appropriate dividers in the attenuators). From the outputs of attenuators 10 and 9, the voltage goes to the inputs of amplifiers 12 and 11 of power, to the outputs of which magnetizing systems 13 and 14 are connected. Since they are angled 90 to each other, the direction of the intensity of the magnetizing field at their geometric center, which is located on the measuring winding 15, is determined by the corresponding coefficients (,. and c12 attenuators 10 and Y. When remaking a ferromagnetic material, Barkhausen jumps occur, which induces a voltage in the winding 15. This voltage increases a broadband amplifier 16 and is fed to the input of the detector 22 and comparator 17. The trigger threshold of the comparator 17 is set directly proportional to the –1 amplitude of the jumps, which is achieved by connecting the output of the detector 22 to the driver input of the computer 17. The amplitudes calibrated from the output of the comparator 17 arrive at the switch 1b, which, when commanded by the microprocessor 2, connects them either to the input of the direct count (in the first cycle) or to the input of the countdown (in the second cycle) counter 19.

Процесс измерени  протекает в два цикла. В первом цикле ко.ммутатор 18 подключает выход компаратораThe measurement process takes place in two cycles. In the first cycle, a switch 18 connects the comparator output.

17 к входу пр мого счета счетчика 19, триггер 21 установлен в единицу, а на его вход установка нул  коммутатор 20 подключает выход младшего разр да счетчика 19. Таким образом, триггер 21 устанавливаетс  в нуль nepBfjM импульсом напр л-;ени  скачков Баркгаузена, а таймер 5 и микропроцессор 2 измер ют длительность импульса гПоступившего на интерфейс 6 с выхода R S-триггера 21 (фиг,2е). Так как перемагничивание осуществл ете линейно измен ющимс  полем, то по длительности импульса, поступившего на интерфейс 6 в первом цикле, определ етс  поле стггрта Н( , В этом же цикле с выходов счетчика17 to the input of the direct counting counter 19, trigger 21 is set to one, and the zero setting at its input switch 20 connects the low-level output of counter 19. Thus, trigger 21 is set to zero nepBfjM by a pulse of Barkgausen jumps, and timer 5 and microprocessor 2 measure the duration of the pulse r Arrived at interface 6 from the output of the R S flip-flop 21 (FIG. 2e). Since the magnetization reversal is carried out by a linearly varying field, the hgr H field is determined by the pulse duration arriving at interface 6 in the first cycle. In the same cycle, from the outputs of the counter

19считываетс  код числа скачков Баркгаузена, Во втором цикле в счетчик 19 записываетс  код числа скачков Баркгаузена, полученный в первом цикле, кo мyтaтop 18 подключав выход компаратора 17 к входу обрс1Т ного счета счетчИка 19, а коммутатор19 reads the Barkhausen jump number code, In the second cycle, the Barkhausen jump number code recorded in the first cycle is recorded in counter 19, and the switch 18 is connected to the output of comparator 17 to the input of the first cycle, and the switch

20подключает выход Переполнение; счетчика 19 к входу Установка нул  триггера 21. Длительность импульса, поступившего на интерфейс20connects output overflow; counter 19 to the input Setting zero trigger 21. The duration of the pulse received on the interface

б с триггера 21 и измерен .ного таймером 5, определ ют длительность необратимых процессов в ферромагнитном материале. Так как напр женность пол  измен етс  по линейному закону, то зна  длительность этого импульса, определ етс  напр женность пол  Hj, прр которой заканчиваютс  необрати 1ые процессы в ферромагныт1-п е. Перемагничива  материал в обласхи малых полей дл  необратимых потерь на перемагничивание , можно записатьb with trigger 21 and measured by timer 5, determine the duration of irreversible processes in the ferromagnetic material. Since the field strength varies linearly, the duration of this pulse determines the field strength Hj, which causes the first processes to terminate in ferromagnetic 1-e. Remagnetization material in small fields for irreversible reversal magnetization losses can be written

н(н%и,н,н11n (n% and, n, n11

н,,-н,n ,, - n,

Н - число скачков Баркгаузена ,H is the number of Barkgausen jumps,

гдеWhere

за период перемагнпчивани ; С - коэффициент пропорциональносхи .for the period of magnetic repetition; C - coefficient of proportionality.

Вычислив энергию потерь на гистерезис дл  заданного числа направлений перемагничивани , микропроцессор 2 интерполирует значени  энергии ;потерь на весь диапазон. После этого энергетическа , диаграмма вьаводитс  на дисплей 7.By calculating the hysteresis loss energy for a given number of directions of magnetization reversal, microprocessor 2 interpolates the energy values; the losses over the entire range. After that, the energy diagram is shown on the display 7.

Таким образом, устройство при высокой производительности позвол ет определить энергетическую диarpa  v y детали произвольной формы при произвольном положении датчика на ее плоскости и исключить вли ние размагничивающего фактора и вли ние зазора, а также исключить необходимость мен ть положение ориентации датчика на плоскости детали.Thus, a device with high performance allows determining the energy diarpa v y of a part of arbitrary shape with an arbitrary position of the sensor on its plane and eliminating the influence of the demagnetizing factor and the effect of the gap, as well as eliminating the need to change the orientation of the sensor on the part plane.

1-й цикл1st cycle

2-а цикл 2nd cycle

(риг. 2(rig 2

I IIII tI IIII t

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ДИАГРАММ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее генератор линейно изменяющегося напряжения, блок управления, последовательно соединенные усилитель мощности и намагничивающую систему, коммутатор и последовательно соединенные измерительную обмотку и широкополосный усилитель, отличающийся 'тем,что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено соединенными последовательно вторым усилителем мощности и второй намагничивающей <A DEVICE FOR DETERMINING ENERGY DIAGRAMS OF FERROMAGNETIC MATERIALS, comprising a linearly varying voltage generator, a control unit, a power amplifier and a magnetizing system connected in series, a measuring winding and a broadband amplifier connected in series, characterized in that it is provided with the aim of increasing the measurement accuracy to have it connected in series with a second power amplifier and a second magnetizing < системой, расположенной перпендикулярно первой, двумя аттенюаторами, включенными между выходом генератора линейнр изменяющегося напряжения и входами соответствующих усилителей мощности, компаратором,включенным меж·. ,ду выходом широкополосного усилителя и входом коммутатора, детектором, включенным между выходом широкополосного усилителя и входом управления коммутатора, соединенными пос^ ледовательно реверсивным счетчиком, подключенным к выходу коммутатора, вторым коммутатором и R—S-триггером, а блок управления выполнен в виде микропроцессора и блока one;ративной памяти, блока постоянной памяти, таймера и интерфейса,подключенных к микропроцессору, и дисплея, подключенного к интерфейсу,· причем входы управления генератора, линейно изменяющегося напряжения, аттенюаторов, коммутаторов, реверсивного счетчика й R—S-триггера и выходы реверсивного счетчика и RtS— триггера подключены к интерфейсу.a system located perpendicular to the first, two attenuators connected between the output of the generator a linear line of varying voltage and the inputs of the corresponding power amplifiers, a comparator connected between , to the output of the broadband amplifier and the input of the switch, a detector connected between the output of the broadband amplifier and the control input of the switch, connected by a sequentially reversible counter connected to the output of the switch, the second switch, and the R – S trigger, and the control unit is designed as a microprocessor and one; a RAM; a read-only memory; a timer and an interface connected to the microprocessor; and a display connected to the interface; and the control inputs of the generator ramp yazheniya, attenuators, switches, down counter th R-S-flip-flop and the outputs of the reversible counter and RtS- trigger connected to the interface. SU.... 1147968 tput.fSU .... 1147968 tput.f 1 1eleven