SU849118A1 - Device for measuring energy loss for rotating hysteresis - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к намерению магнитных величин, а более-конкретно к намерению и изучению физики гистерезис са во врашаюшвугс  магнитном поле, и может быть использ(жано дл  исследовании различных магнитных материалов, примен оопах в приборостроении дл  в готсвлени  навигационной аппаратура раз личного назначени , кроме того, оно может найти применение в электротехнике при создании гистерезисных электродвига телей. . Известно устройс-гао дл  измерени  вралаюшего механического момента но пыоуемого м нитного образца, сод жашее подвесную систему с зеркалом и рам кой с градуировочной и компенсационной обмопсами, посто нный магнит, электромагнит , источник света, датчик угла поворота электромагнита, фотоэлектрический усилитель, к выходу которого подключен кс 4пенсационна  обмотка рамки и кзмер тельный прибор l. Недостатком этого устройства  вл етс  невозможность непосредственного измерени  величшоа ПЕГ, дл  нахождени  которой необходимо измерение параметров электрического сигнала, пршорционального вращаюшз«ту механическому моменту образца, на двухкоординатном самопвгоце с записью на нормированной бумаге, планиметрирование плошади гистерезисной кривой или ее вырезание и взвешввание на аналитических весах, вычисл ние . С п(ж«ощью планиметра не удаетс  с достаточной точностью прсжодитъ вычисление площади гистереэвсной кривой дл  материалов с малыми потер ми на вращательный гистерезис ( .ПВГ ) или сложной кристаллической структурой, у которых форма кривой практически не позвол ет пользоватьс  планиметром. Цель изобретени  - повышение точное ти и быстродействи  измерени  величины потерь энергии на вращательный гистере зис в магнитных материалах.The invention relates to the intent of magnetic quantities, and more specifically to the intent and study of the physics of hysteresis in a magnetic field, and can be used (for the study of various magnetic materials, used in instrumentation to prepare navigation equipment for various purposes, besides , it can be used in electrical engineering when creating hysteresis electric motors. A device is known for measuring a rotating mechanical moment of a newly minted memory sample, including An integrated system with a mirror and a frame with calibration and compensating omopses, a permanent magnet, an electromagnet, a light source, an angle of rotation of an electromagnet, a photoelectric amplifier, to the output of which is connected 4x sensing frame winding and a measuring device l. direct measurement of the magnitude of the PEG, for which it is necessary to measure the parameters of the electrical signal, which is rotated by that mechanical moment of the sample, on two-dimensional This is a samopvgotse recorded on normalized paper, planimeterization of the hysteresis curve or its cutting and weighing on analytical scales, calculation. With a n (f) plane of the planimeter, it is not possible with sufficient accuracy to calculate the area of the hystereois curve for materials with small losses for rotational hysteresis (.VHG) or complex crystal structure, in which the shape of the curve practically does not allow using the planimeter. precise and fast measurement of the amount of energy lost on the rotational hysteresis in magnetic materials.

Указанна  Депь достигаетс  т&л, что в устройстве , содержащий подвесную систему с зеркалом и рэмкой с градуира вочной и к лпенсационной обмотками, посто нный магнит, эпектрсж1агнит , источ , ник света, датчик угла поворота электромагнита , двфференциальный фотоэлемент и св занный с ним фотоэлектрический усилитель, к выходу котфого подключена кс  пенсаднонна  обмотка рамки, измер - ю тельный прибф, введены последовательно соединенные с выходом фотоэлектричкакого усилител  масштабный усилитель и интегратор, своим выходом подключенный nejfflOMy входу измерительного прибора, 15 а также хронирующий блок, вход которого в зан с датчиком угла повЪрота электрот агнита, а выход - со вторым входом и тегратора и Еимерительного .The specified Dep is achieved in the device, which contains a suspension system with a mirror and a frame with a graduated winding and a sensation winding, a permanent magnet, a magnetic magnet, a source, a nickname of light, an angle of rotation of the electromagnet, a dual photoelectric sensor and a photoelectric amplifier associated with it, To the output of the terminal there is connected to the psadnadnnaya winding of the frame, the measuring device, introduced in series with the output of the photoelectric amplifier, a large-scale amplifier and integrator, with its output connected to a nefflO My input is a measuring device, 15 as well as a timing unit, the input of which is engaged with the sensor of the angle of rotation of the electromagnet, and the output is with the second input of the tegrator and Eimeter.

На чертеже преде тавнена функциональНа  схема устройства дл  измерени .In the drawing, a functional scheme of the device for measurement is presented.

Устройство содержит посто нный агнит 1, псмдаесную ст:тему 2, на стерж не которой закреплены зеркало 3 и рамка 4 с х задуировочной обмоткой 5, исспе дуемый магнитный образеи 6, электромагнит 7 дл  намагничени  образца, точник 8 света, датчик 9 угла поворота электромагнита , дифференциальный фотаэлайент lO, фотоэлектрический ус рлвтель 11, кс9лпенса1шонна  сюмотка 12, масштабнь1й усилитель 13, интетратср 14, хронируклций блок 15, измерительный rtpyt-бор 16.The device contains a permanent agnit 1, psmdaysnuyu: Subject 2, the mirror 3 and the frame 4 with x zadirovochnoy winding 5, the magnetic sample under test 6, the electromagnet 7 for magnetizing the sample, the point 8 of the light, the angle sensor 9 of the electromagnet , differential photoelectric lO, photoelectric device 11, x9plashes 1 slon 12, large-scale amplifier 13, intetrasr 14, clocks 15, measuring rtpyt-bor 16.

В предпочтительной фoJЛvfe выполнени  в роли измерительного приб(а исполызуетс  Цифровой вольтметр, интегратор  вл етс  аналоговым и выполнен на базе усилител  посто нного тока.In the preferred embodiment, as a measuring instrument (and a Digital Voltmeter is used, the integrator is analog and is based on a DC amplifier.

Устройство работает следующим обра3C vI .The device works as follows obra3C vI.

//

При помещении исследуемого магнирнсно образца 6, закрепленного на подвесной систет е 2, в посто нное однород- 45 ное магнитное поле, созданное электромагнитом 7, на образец действует вращающийс  момент, стрем щийс  псюернуть образец так, чтобы ось легкого намаг нич ивани  была параллельна вектору напр женности магнитного пол . Вследствие поворота образца 6 происходит поворот всей подвесной системы 2, на которой наход тс  также зеркало 3 и рамка 4 с обмоткой. При повфоте зеркала 3 от раженный луч производит разбаланс моста , плечами которого  вл етс  дифференциальный фотоэлемент 1О. Напр жение рассогласовани  подаетс  на фотоэлектрический усилитель 11, нагрузкой которого  вл етс  компенсационна  обмотха 12 рамки 4. В результате взаимодействи  пол  кca пeнcaшIoннoй обмотхи 12, по которой течет пропорциональный напр жению разбаланса моста ток, с полем пос-гто нного магнита 1, рамка 4 создает ащающий момент, равный и противоположный по направлению вращающему моменту образца 6. Выходное напр жение фотоэлектрического усилител  11, пропсу циональное вращающему моменту образца, подаетс  через масштабный усилитель 13 на 1штет ратс 14 и на измерительный прибор 16, например иифрс®,ой вольт метр.When a sample 6 magnetically mounted on a suspension system e 2 is placed in a constant uniform magnetic field created by an electromagnet 7, a rotating moment acts on the sample, which tends to cause the sample so that the axis of easy magnetization is parallel to the vector magnetic field. Owing to the rotation of sample 6, the entire suspension system 2 is rotated, on which mirror 3 and frame 4 with winding are also located. At the turning of the mirror 3, the irradiated beam produces an imbalance of the bridge, the shoulders of which is a differential photocell 1O. The error voltage is applied to the photoelectric amplifier 11, the load of which is the compensating winding 12 of the frame 4. As a result of the interaction of the field of the continuous field of the winding 12, through which the current proportional to the voltage of the bridge unbalance, with the field of the constant magnet 1, the frame 4 creates The current moment is equal and opposite in the direction of the torque of the sample 6. The output voltage of the photoelectric amplifier 11, which is axial to the torque of the sample, is fed through the large-scale amplifier 13 by 1 piece. automatic telephone exchange 14 and on the measuring device 16, for example ifrs®, oh volt meter.

Масштабный усилитель 13 Имеет несколько динамических диапазонов амплитуд с плавной перестройкой коэффициента, усилени , который выбираетс  дл  каждог образца специально в зависимости от в&личины сигнала и объема образца, скорости вращени  магнита и с учетом сог лассвани  выхода масштабного усилител  со входом усилител  посто нного тока датегратс а, линейный участок входной х актервстикн которого ограничен.Scale amplifier 13 It has several dynamic amplitude ranges with a smooth tuning of the gain, which is chosen for each sample specifically depending on the signal amplitude and sample volume, the magnet rotation speed and taking into account the matching of the output of the scale amplifier to the DC amplifier power input a, the linear section of the input x of the actorsticks is limited.

Штегратор 14 производит аналсггазое интегрирование напр жени  с выхода масштабного усилител  13 только во врем  вращени  электромагнита 7 вокруг образц что обеспечивает хрон ующий блок 15, св занный с датчиком 9 угла поюрота электромагнита. Сигнал с датчика 9, соответствующий углу О, т.е. началу вращении , форм1фуетс  хронирующим блоком J.5 в управл ющий сигнал, отпирающий усилитель посто нного тока интегратора 14,а сигнал, собтветсгаующ окончанию цикла перемагничивани , отключает интегратор 14 ,от масштабного усилител  13и разрешает ци{ ровому вольтметру фоизв стп взмерё ние на выходе интегратора напр жени , равного по величине потер м энергии на вращательный гистерезвс в едшсице объема исследуш ого материала.The integrator 14 produces an analog integration of the voltage from the output of the scale amplifier 13 only during the rotation of the electromagnet 7 around the sample, which provides a storage unit 15 associated with the sensor 9 of the angle of the electromagnet. The signal from sensor 9, corresponding to the angle O, i.e. the start of rotation, is formed by the timing unit J.5 into the control signal, which unlocks the integrator’s DC amplifier 14, and the signal, by completing the remagnetization cycle, disconnects the integrator 14 from the scale amplifier 13 and resolves the digital voltmeter of the integrator; voltage equal in magnitude to the loss of energy per rotational hysteresis in the unit volume of the material under investigation.

Проведз математическое обоснсюание непосредственного измерени  предлагаа ш устройством величииы потфь на вращательный гистерезис, котора  в еаиниие обь&ла материала за один цикл перемагничивани  определ етс  следующим образомCarried out a mathematical justification of the direct measurement by proposing the magnitude of the device for rotational hysteresis, which in the material & material in one cycle of the magnetization reversal is determined as follows

А QR -J-I dy , И)A QR —J-I dy, I)

Claims (1)

о где V - объем образца. М- механический вращающий момент образца, Ц- текущий угол. ,-, Зходиое напр жение интеграторб 14 в момент времени Т определ етс  взввС1 вым выражением ивь|Х- 1ивх Д о где R. и С - элементы интегр1Ч)ующей цепи, напр сжение на входе .йнтег ратора. Напр жение на выходе фотоэпектриче кого усилител  И пропорционально врата ющему моменту образца . где К0 - градуироаочна  посто нна  уст ройства. Напр жение на выходе масштабн ного усилител  13 такие пропорциональное мевсаническс  моменту образца в  в л етс  входным напр жением дл  интегра тора ) где tC;j- коэффициент масштабного усил&на Отсюда -fТ dviiJ f ивч--. Mil., RCu) R где W f- - скорость вращени  эпект ромагнита. Устанавлива  коэффвшюнт масштабного усилени , равным по велв вне выражению ам. к.-. - М получаем Ugbix.R Таким образом, предлагаемое устроИство по сравнению с иавестными уст ройствами обеспечивает быстрое, точное и непосредственное измерение величи(ы потерь в магнитных материалах. Врем  потерь на вращательный ГЕостерезвс одного образца и построение трофической зависимости, например, от напр женности магнитного пол  прибл зительно рюно часу, тогда как по.прежней методике измерение вращак щего момента и вычисление потерь, занимает не менее дес ти часов. Формула изобретени  Устро тво дл  измерени  потерь энергии на вращательный гистерезис, содержа щее подвесную светилу с закалом и рамкой с градуировочной и компенсационной обмотками, посто нный магнит, электромагнит , источник света, . датчик угла поворота- электр(А«агнЕта, д | ференш(альный-фотоэлемент н св занный с ним фотоалектрическвй усвлктель, к аыхооу которого подключшю комаевсацвоннш обмотка рамкх вэмервтепьный првбф,о т л и чающеес  тем, что : повышенда точности и быстропевсгаи  вэмеренв , в него введены последовательно соеавнен1&1е с вызовом фотоэлектричвскаго усхватва  масштабный усилитель и интегратор, своим выхопом подключенный -„х вхооу измерительного прибора , а также хронирук пий блок, вход кототорого св зан с датчиком угла п(орота электромагнита , а выход - со вторыми входами BHTerpaTqia и измерительного прибора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Севасть нов Б. К. и Харахать н Э.Г. Торсшжные весы с компенсацией смещени  обрееша посто нным током.Приборы и техника эксперимента , I960, № 5 .Where V is the sample volume. M is the mechanical torque of the sample; Z is the current angle. , -, The voltage of the integrator 14 at the time T is determined by the VzvS1 expression of where | R. and C are the elements of the integral circuit, the voltage at the input of the integrator. The voltage at the output of the photoelectric amplifier AND is proportional to the gate moment of the sample. where K0 is the graduated constant of the device. The voltage at the output of the large-scale amplifier 13 is proportional to the sample moment of the sample in the input voltage for the integrator) where tC; j is the scale gain factor & From here —fT dviiJ f and hh--. Mil., RCu) R where W f- is the rotational speed of the romagnet efect. By setting the scale gain factor to equal weells outside the expression am. to.-. - M, we obtain Ugbix.R Thus, the proposed arrangement, compared with conventional devices, provides fast, accurate, and direct measurement of the magnitude (losses in magnetic materials. The loss time for a rotating GE site of one sample and the construction of a trophic dependence, for example, on the magnetic field strength approximately one hour, whereas according to the previous method, the measurement of the rotational moment and the calculation of losses takes at least ten hours. Formula of the invention The device for measuring the energy loss by time hysteresis containing a suspended luminary with tempering and a frame with calibration and compensating windings, a permanent magnet, an electromagnet, a light source, an angle-of-rotation sensor- electr (Agnetha, d | ferensh (val photocell associated with it photoelectric Usklktel, to which is connected with a coaxial winding of the frame of the windshield warmer, which is due to the fact that: increase of accuracy and speed of speed and speed of fire, it is introduced in series with 1 &1; Tel and integrator connected to its vyhopom - "x vhoou measuring device and hroniruk Pius block kototorogo input coupled to claim angle sensor (Orochi electromagnet, and an output - to the second inputs BHTerpaTqia and meter. Sources of information taken into account during the examination 1. Sevatov B.K. and Kharakhatn E.G. Torsion scales with offset compensation are obtained by direct current. Instruments and Experimental Technique, I960, No. 5.