RU2185635C1 - Device for classification of ferromagnetic materials by form of demagnetization curve - Google Patents
Device for classification of ferromagnetic materials by form of demagnetization curve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2185635C1 RU2185635C1 RU2000133136A RU2000133136A RU2185635C1 RU 2185635 C1 RU2185635 C1 RU 2185635C1 RU 2000133136 A RU2000133136 A RU 2000133136A RU 2000133136 A RU2000133136 A RU 2000133136A RU 2185635 C1 RU2185635 C1 RU 2185635C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- inputs
- key
- integrator
- Prior art date
Links
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 title claims description 20
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 26
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract description 15
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 8
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 241001415849 Strigiformes Species 0.000 description 1
- 238000007621 cluster analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к магнитным измерениям и предназначено для классификации ферромагнитных материалов по форме кривой размагничивания. The invention relates to magnetic measurements and is intended to classify ferromagnetic materials according to the shape of the demagnetization curve.
Известна универсальная автоматическая магнитоизмерительная установка, содержащая интегросумматор, блок реверса перемагничивания, намагничивающее устройство, включающее усилитель мощности и электромагнит, испытуемый образец, первичные преобразователи индукции и напряженности с подключенными к их выходам усилителями, интегратор, регистрирующий самопишущий прибор, звено обратной связи и нелинейный элемент [см. кн. Испытание магнитных материалов и систем / Е.В. Комаров, А.Д. Покровский, В.Г. Сергеев, А.Я. Шихин. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - С. 235-236]. Установка позволяет регистрировать на самопишущем приборе статическую петлю гистерезиса и размагничивать испытуемый образец, отключая питание электромагнита в момент равенства нулю намагниченности материала образца. Недостатком установки является то, что оператору приходится визуально определять форму кривой размагничивания по графику, полученному с помощью самопишущего прибора. A well-known universal automatic magnetometer with an integro-adder, a magnetization reversal block, a magnetizing device including a power amplifier and an electromagnet, a test sample, induction and voltage converters with amplifiers connected to their outputs, an integrator recording a recording device, a feedback link and a nonlinear element [ cm. Prince Testing of magnetic materials and systems / E.V. Komarov, A.D. Pokrovsky, V.G. Sergeev, A.Ya. Shihin. - M .: Energoatomizdat, 1984. - S. 235-236]. The setup allows recording a static hysteresis loop on a recording device and demagnetizing the test sample by turning off the power of the electromagnet at the moment the magnetization of the sample material is equal to zero. The disadvantage of the installation is that the operator has to visually determine the shape of the demagnetization curve according to the graph obtained using a recording device.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа система управления регистрацией статических характеристик магнитотвердых материалов [А.С. 742869. СССР. МКИ G 05 B 11/01. Система управления регистрацией статических характеристик магнитотвердых материалов/А.Ф. Блажков, В.Г. Сергеев, В.А. Смирнов и др. - Заявл. 16.05.77; N 2477252; Опубл. 25.06.80; Бюл. N 23]. Система управления регистрацией статических характеристик магнитотвердых материалов содержит последовательно соединенные намагничивающее устройство и электромагнит, испытуемый образец, последовательно соединенные преобразователь Холла и первый усилитель, последовательно соединенные индукционный преобразователь, второй усилитель и интегратор, регистрирующий блок, компаратор, блок преобразования коэффициента передачи интегратора, один вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход - с управляющим входом интегратора и с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход - со вторым входом блока преобразования коэффициента передачи интегратора и управляющим входом намагничивающего устройства, первый, второй, третий и четвертый ключи, первый и второй нуль-органы, распределительное устройство, третий усилитель, элементы емкости обратной связи. Closest to the technical nature of the claimed device is selected as a prototype control system for recording the static characteristics of magnetically hard materials [A.S. 742869. USSR. MKI G 05 B 11/01. Control system for recording the static characteristics of hard magnetic materials / A.F. Blazhkov, V.G. Sergeev, V.A. Smirnov et al. - Decl. 05/16/77;
Недостатком известной системы является то, что в ней классификация ферромагнитных материалов по форме кривой размагничивания В(Н) производится визуально оператором. Анализ различных устройств для автоматизированного определения формы кривой размагничивания показал [Использование кластерного анализа при испытании электромеханических устройств/ А.С. Гришин// Материалы междунар. науч. -практ. конф. "Интеллектуальные электромеханические устройства, системы и комплексы. - Новочеркасск: ЮРГТУ, 2000. Ч 2. - С. 22-25], что наиболее информативными характеристиками, описывающими форму кривой размагничивания, являются значения производной dB/dH в точке Нс и отношение производных dB/dH в точках Нс и Вr.A disadvantage of the known system is that in it the classification of ferromagnetic materials according to the shape of the demagnetization curve B (H) is made visually by the operator. Analysis of various devices for the automated determination of the shape of the demagnetization curve showed [The use of cluster analysis in testing electromechanical devices / A.S. Grishin // Materials of the international. scientific practice. conf. "Intelligent electromechanical devices, systems and complexes. - Novocherkassk: SRSTU, 2000.
Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно определение формы кривой размагничивания ферромагнитных материалов. An object of the invention is the expansion of functionality, namely the determination of the shape of the demagnetization curve of ferromagnetic materials.
Поставленная задача решается с помощью устройства для классификации ферромагнитных материалов по форме кривой размагничивания, содержащего последовательно соединенные намагничивающее устройство и электромагнит, внутри которого находится испытуемый образец, последовательно соединенные индукционный преобразователь, второй усилитель и интегратор, последовательно соединенные датчик Холла и первый усилитель, регистрирующий блок, первый и второй входы которого соединены с выходами интегратора и первого усилителя соответственно, первый, второй и третий ключи, нуль-орган, первый компаратор, дополнительно снабженного последовательно соединенными первым устройством выборки и хранения, аналоговым вычитателем, вторым устройством выборки и хранения и аналоговым делителем напряжений, причем вход первого устройства выборки и хранения соединен с выходом первого ключа и вторым входом аналогового вычитателя, выход аналогового вычитателя соединен с первым входом второго ключа, вторым входом аналогового делителя напряжений, а его выход - с первым входом третьего ключа, выход интегратора соединен со входом нуль-органа и первым входом первого ключа соответственно, логическим элементом ИЛИ, устройством управления, содержащим генератор импульсов, вырабатывающий импульсы постоянной частоты, поступающие на счетный вход счетчика импульсов, цифровой код на выходе которого соответствует адресу ячейки памяти постоянного запоминающего устройства, в ячейках которого предварительно записаны коды, соответствующие требуемой форме намагничивающего тока, поступающие на входы цифроаналогового преобразователя для управления намагничивающим устройством, и коды, формирующие сигналы управления, подаваемые на входы интегратора, логической схемы ИЛИ, ключа, устройства выборки и хранения и первого и второго усилителей, причем вход намагничивающего устройства подсоединен к первому выходу устройства управления, выход нуль-органа соединен с первым входом устройства управления, вторым входом третьего ключа и первым входом логического элемента ИЛИ, второй выход устройства управления соединен со вторым входом интегратора, третий выход устройства управления соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторыми входами первого ключа и первого устройства выборки и хранения, четвертый выход устройства управления соединен со вторыми входами второго ключа и второго устройства выборки и хранения, пятый выход устройства управления соединен со вторыми входами второго и первого усилителей, вторым компаратором, первым и вторым источниками опорного напряжения, первым и вторым RS-триггерами, логическим элементом И-НЕ, индикаторным табло, причем выходы второго и третьего ключей соединены с первыми входами первого и второго компараторов соответственно, вторые входы которых подключены к выходам первого и второго источников опорного напряжения соответственно, S-входы первого и второго триггеров соединены с выходами первого и второго компараторов соответственно, выход первого RS-триггера подсоединен к первым входам логического элемента И-НЕ и индикаторного табло, выход второго RS-триггера подсоединен ко вторым входам логического элемента И-НЕ и индикаторного табло, третий вход индикаторного табло подключен к выходу логического элемента И-НЕ. The problem is solved with the help of a device for classifying ferromagnetic materials according to the shape of the demagnetization curve, containing a magnetizing device and an electromagnet connected in series, inside of which there is a test sample, an induction converter, a second amplifier and an integrator connected in series, a Hall sensor and a first amplifier connected to a recording unit in series, the first and second inputs of which are connected to the outputs of the integrator and the first amplifier, respectively, the first the second, second and third keys, a null organ, a first comparator, additionally equipped with a first sampling and storage device, an analog subtractor, a second sampling and storage device and an analog voltage divider, connected in series, the input of the first sampling and storage device being connected to the output of the first key and the second input of the analog subtractor, the output of the analog subtractor is connected to the first input of the second switch, the second input of the analog voltage divider, and its output is connected to the first input of the third switch, the output and the integrator is connected to the input of the zero-organ and the first input of the first key, respectively, by an OR logic element, a control device containing a pulse generator that generates pulses of constant frequency arriving at the counting input of the pulse counter, the digital code at the output of which corresponds to the memory cell address of the permanent storage device, in the cells of which the codes corresponding to the required form of the magnetizing current are fed to the inputs of the digital-analog converter for control magnetization device, and codes that generate control signals supplied to the inputs of the integrator, OR logic circuit, key, sampling and storage device, and the first and second amplifiers, the input of the magnetizing device connected to the first output of the control device, the output of the zero-organ connected to the first the input of the control device, the second input of the third key and the first input of the OR logic element, the second output of the control device is connected to the second input of the integrator, the third output of the control device with is single with the second input of the OR gate, the output of which is connected to the second inputs of the first key and the first fetch and store device, the fourth output of the control device is connected to the second inputs of the second key and the second fetch and store device, the fifth output of the control device is connected to the second inputs of the second and the first amplifiers, the second comparator, the first and second sources of the reference voltage, the first and second RS-flip-flops, the logical element NAND, the indicator board, and the outputs of the second and third keys are connected to the first inputs of the first and second comparators, respectively, the second inputs of which are connected to the outputs of the first and second voltage sources, respectively, the S-inputs of the first and second triggers are connected to the outputs of the first and second comparators, respectively, the output of the first RS-trigger is connected to the first inputs the logical element AND-NOT and the indicator board, the output of the second RS-trigger is connected to the second inputs of the logic element AND-NOT and the indicator board, the third input of the indicator board is connected to the output of the AND gate NOR.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: устройства управления, содержащим генератор импульсов, вырабатывающий импульсы постоянной частоты, поступающие на счетный вход счетчика импульсов, цифровой код на выходе которого соответствует адресу ячейки памяти постоянного запоминающего устройства, в ячейках которого предварительно записаны коды, соответствующие требуемой форме намагничивающего тока, поступающие на входы цифроаналогового преобразователя для управления намагничивающим устройством, и коды, формирующие сигналы управления, подаваемые на входы интегратора, логической схемы ИЛИ, ключа, устройства выборки и хранения и первого и второго усилителей, второго компаратора, первого и второго устройств выборки и хранения, аналогового вычитателя, аналогового делителя напряжений, первого и второго триггеров, логической схемы ИЛИ, логической схемы И-НЕ, первого и второго источника опорного напряжения, блока индикации. Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of new units: a control device containing a pulse generator that generates pulses of a constant frequency arriving at the counting input of the pulse counter, the digital code at the output of which corresponds to the memory cell address of the permanent storage device, in the cells of which Codes corresponding to the required form of magnetizing current are recorded, which are supplied to the inputs of the digital-to-analog converter for control. magnetizing device, and codes that form the control signals supplied to the inputs of the integrator, OR logic circuit, key, sampling and storage device and the first and second amplifiers, the second comparator, the first and second sampling and storage devices, analog subtractor, analog voltage divider, the first and the second flip-flops, the OR logic circuit, the NAND logic circuit, the first and second voltage reference sources, and an indication unit.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty."
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что устройство управления, содержащее генератор импульсов, вырабатывающий импульсы постоянной частоты, поступающие на счетный вход счетчика импульсов, цифровой код на выходе которого соответствует адресу ячейки памяти постоянного запоминающего устройства, в ячейках которого предварительно записаны коды, соответствующие требуемой форме намагничивающего тока, поступающие на входы цифроаналогового преобразователя для управления намагничивающим устройством, и коды, формирующие сигналы управления, подаваемые на входы интегратора, логической схемы ИЛИ, ключа, устройства выборки и хранения и первого и второго усилителей, компаратор, устройство выборки и хранения, аналоговый вычитатель, аналоговый делитель напряжений, триггер, логическая схема ИЛИ, логическая схема И-НЕ, источник опорного напряжения, блок индикации, широко известно [Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС: Пер с англ. - М.: Мир, 1985. 572 с., Аналоговые и цифровые ИМС: Справочное пособие; Под ред. С.В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1984]. Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство для классификации ферромагнитных материалов по форме кривой размагничивания вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит к расширению функциональных возможностей за счет автоматического определения формы кривой размагничивания. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that the control device containing a pulse generator that generates pulses of constant frequency arriving at the counting input of the pulse counter, the digital code at the output of which corresponds to the address of the memory cell of the permanent storage device, in the cells of which codes corresponding to the required form of the magnetizing current supplied to the inputs of the digital-to-analog converter for controlling the magnetizing device, and codes generating control signals supplied to the inputs of the integrator, OR logic circuit, key, sampling and storage device and the first and second amplifiers, comparator, sampling and storage device, analog subtractor, analog voltage divider, trigger, OR logic circuit, logic circuit NAND, a reference voltage source, display unit, is widely known [Falkenberry L. The use of operational amplifiers and linear ICs: Transl. From English. - M .: Mir, 1985. 572 pp., Analog and digital IC: Reference manual; Ed. S.V. Yakubovsky. - M .: Radio and communications, 1984]. However, when they are introduced in this connection with the remaining elements of the circuit into the inventive device for classifying ferromagnetic materials according to the shape of the demagnetization curve, the above blocks exhibit new properties, which leads to the expansion of functionality due to the automatic determination of the shape of the demagnetization curve. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".
На фиг.1 представлена блок-схема устройства для классификации ферромагнитных материалов по форме кривой размагничивания. На фиг.2а - статическая характеристика ферромагниного материала, а на фиг.2б - регистрируемая статическая характеристика ферромагниного материала, на фиг.3 - временные диаграммы работы устройства, на фиг.4 - примеры реализации отдельных блоков, на фиг.5 - различные виды кривой размагничивания. Figure 1 presents a block diagram of a device for classifying ferromagnetic materials according to the shape of the demagnetization curve. Figure 2a is a static characteristic of a ferromagnetic material, and Figure 2b is a recorded static characteristic of a ferromagnetic material, Figure 3 is a timing diagram of the operation of the device, Figure 4 is an example of the implementation of individual blocks, and Figure 5 is a different kind of curve demagnetization.
Устройство для классификации ферромагнитных материалов по форме кривой размагничивания содержит последовательно соединенные намагничивающее устройство 1 и электромагнит 2, внутри которого находится испытуемый образец 3, последовательно соединенные индукционный преобразователь 5, второй усилитель 6 и интегратор 8, последовательно соединенные датчик Холла 4 и первый усилитель 7, регистрирующий блок 9, первый и второй входы которого соединены с выходами интегратора 8 и первого усилителя 7 соответственно, первый 12, второй 13 и третий 14 ключи, нуль-орган 15, первый компаратор 11, последовательно соединенные первое устройство выборки и хранения 16, аналоговый вычитатель 17, второе устройство выборки и хранения 18 и аналоговый делитель напряжений 19, причем вход первого устройства выборки и хранения 16 соединен с выходом первого ключа 12 и вторым входом аналогового вычитателя 17, выход аналогового вычитателя 17 соединен с первым входом второго ключа 13, вторым входом аналогового делителя напряжений 19, а его выход - с первым входом третьего ключа 14, выход интегратора 8 соединен со входом нуль-органа 15 и первым входом первого ключа 12 соответственно, логический элемент ИЛИ 20, устройство управления 10, содержащее генератор импульсов 28, вырабатывающий импульсы постоянной частоты, поступающие на счетный вход счетчика импульсов 29, цифровой код на выходе которого соответствует адресу ячейки памяти постоянного запоминающего устройства 30, в ячейках которого предварительно записаны коды, соответствующие требуемой форме намагничивающего тока, поступающие на входы цифроаналогового преобразователя 31 для управления намагничивающим устройством 1, и коды, формирующие сигналы управления, подаваемые на входы интегратора 8, логической схемы ИЛИ 20, ключа 13, устройства выборки и хранения 18 и первого 7 и второго 6 усилителей, причем вход намагничивающего устройства 1 подсоединен к первому выходу устройства управления 10, выход нуль-органа 15 соединен с первым входом устройства управления 10, вторым входом третьего ключа 14 и первым входом логического элемента ИЛИ 20, второй выход устройства управления 10 соединен со вторым входом интегратора 8, третий выход устройства управления 10 соединен со вторым входом логического элемента ИЛИ 20, выход которого соединен со вторыми входами первого ключа 12 и первого устройства выборки и хранения 16, четвертый выход устройства управления 10 соединен со вторыми входами второго ключа 13 и второго устройства выборки и хранения 18, пятый выход устройства управления 10 соединен со вторыми входами второго 6 и первого 7 усилителей, второй компаратор 21, первый 22 и второй 23 источники опорного напряжения, первый 24 и второй 25 RS-триггеры, логический элемент И-НЕ 26, индикаторное табло 27, причем выходы второго 13 и третьего 14 ключей соединены с первыми входами первого 11 и второго 21 компараторов соответственно, вторые входы которых подключены к выходам первого 22 и второго 23 источников опорного напряжения соответственно, S-входы первого 24 и второго 25 триггеров соединены с выходами первого 11 и второго 21 компараторов соответственно, выход первого RS-триггера 24 подсоединен к первым входам логического элемента И-НЕ 26 и индикаторного табло 27, выход второго RS-тригера 25 подсоединен ко вторым входам логического элемента И-НЕ 26 и индикаторного табло 27, третий вход индикаторного табло 27 подключен к выходу логического элемента И-НЕ 26. A device for classifying ferromagnetic materials according to the shape of the demagnetization curve contains a
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В начальный момент времени ключи 12, 13 и 14 закрыты, триггеры 24, 25 находятся в нулевом положении. Образец 3, помещенный в рабочий зазор электромагнита 2, в момент времени t1 начинает перемагничиваться ступенчато-изменяющимся полем U10.1 (фиг.3). В момент времени t3 устройство управления 10 включает второй 6 и первый 7 усилители (U10.5 на фиг.3) и сигналом U10.2 включает режим деления на два интегратора 8. В момент времени t6 устройство управления 10 выключает сигнал деления на два интегратора 8. Электрические сигналы с выходов первичных преобразователей 4 и 5, пропорциональные напряженности магнитного поля и скорости изменения индукции в образце, начиная с момента времени t3 поступают соответственно на входы первого 7 и второго 6 усилителей. Сигнал с выхода второго усилителя 6 подается на вход интегратора 8. Сигналы с выходов интегратора 8 и первого усилителя 7 поступают на первый и второй входы регистрирующего блока 9 соответственно. С помощью регистрирующего блока 9 фиксируется статическая характеристика ферромагнитного материала (фиг.2).At the initial time, the keys 12, 13 and 14 are closed, the triggers 24, 25 are in the zero position.
В момент выхода магнитного состояния образца на отрезок 5-6 (фиг.2) (момент времени t7 на фиг.3, диаграмма U10.3) устройство управления 10 через логический элемент ИЛИ 20, включает первый ключ 12 на время Δt1, равное периоду квантования по напряженности сигнала U10.1, и разрешает прохождение сигнала с выхода интегратора 8 на первые входы первого устройства выборки и хранения 16 и аналогового вычитателя 17. Передним фронтом этого же сигнала устройство управления 10 через логический элемент ИЛИ 20 стробирует запись первым устройством выборки и хранения 16 напряжения, соответствующего значению индукции в точке 5 (фиг.2) регистрируемой статической характеристики (то есть Вr). Таким образом, к концу импульса Δt1 на выходе аналогового вычитателя 17 получается сигнал, пропорциональный разности значений индукции в моменты времени t7 на выходе первого устройства выборки и хранения 16 и (t7+Δt1) на выходе интегратора 8, то есть:
ΔBr = Bt7-Bt7+Δt1.
Ток, вырабатываемый намагничивающим устройством 1, имеет ступенчатую форму с постоянным приращением, то есть шаг дискретизации напряженности поля, создаваемого электромагнитом, постоянный ΔH = const. Taким образом, значение ΔBr прямо пропорционально оценке производной индукции по напряженности в точке 5 (фиг.2), то есть:
В момент окончания импульса Δt1 устройство управления 10 выдает единичный импульс длительностью Δt1 (момент времени (t7+Δt1) на фиг.3, диаграмма U10.4), стробирующий передним фронтом запись вторым устройством выборки и хранения 18 сигнала с аналогового вычитателя 17, пропорционального ΔBr, а также открывающий ключ 13 и разрешающий прохождение этого сигнала на первый вход первого компаратора 11. На второй вход первого компаратора 11 подается постоянное напряжение с первого источника опорного напряжения 22. Если сигнал, поступающий на первый вход первого компаратора 11, превышает уровень опорного напряжения, то кривая размагничивания классифицируется как круглая (в противном случае ее форма квадратная или прямая). На выходе первого компаратора 11 появляется высокий уровень напряжения, который устанавливает первый триггер 24 в единичное положение, и на индикаторном табло 27 появляется сообщение - "Форма кривой - круглая".At the moment the magnetic state of the sample reaches segment 5-6 (Fig. 2) (time t 7 in Fig. 3, diagram U 10.3 ), the control device 10, through the OR gate 20, turns on the first key 12 for a time Δt 1 equal to the period quantization according to the signal strength U 10.1 , and allows the signal to pass from the output of the integrator 8 to the first inputs of the first sampling and storage device 16 and analog subtractor 17. The leading edge of the same signal, the control device 10 through the OR gate 20 gates the recording by the first sampling and storage device 16 apryazheniya corresponding induction value at 5 (Figure 2) of registered static characteristic (i.e., in the r). Thus, by the end of the pulse Δt 1 at the output of the analog subtractor 17, a signal is obtained proportional to the difference in the values of induction at time t 7 at the output of the first sampling and storage device 16 and (t 7 + Δt 1 ) at the output of integrator 8, that is:
ΔB r = B t7 -B t7 + Δt1 .
The current generated by the
At the end of the pulse Δt 1 , the control device 10 generates a single pulse of duration Δt 1 (time instant (t 7 + Δt 1 ) in Fig. 3, diagram U 10.4 ), the front-side gate recording the second device for sampling and storing 18 signal from the analog subtractor 17 proportional ΔB r, and opening switch 13 and allowing passage of the signal to a first input of the first comparator 11. The second input of the first comparator 11 is supplied with a DC voltage from the first reference voltage source 22. If the signal on the first input ne Vågå comparator 11 exceeds the reference voltage, the demagnetization curve is classified as a circular (otherwise, its shape is square or straight). At the output of the first comparator 11, a high voltage level appears, which sets the first trigger 24 to a single position, and a message appears on the indicator board 27 - "The shape of the curve is round."
В момент времени t8 значение индукции равно нулю (точка 6 на фиг.2, соответствующая Нc, на регистрируемой статической характеристике) и на выходе нуль-органа 15 появляется сигнал высокого уровня, открывающий на время Δt1 через логическую схему ИЛИ 20 первый ключ 12 и разрешающий прохождение сигнала с выхода интегратора 8 на первые входы первого устройства выборки и хранения 16 и аналогового вычитателя 17. Передним фронтом этого же сигнала нуль-орган 15 через логическую схему ИЛИ 20 дает команду на запись первым устройством выборки и хранения 16 напряжения, соответствующего значению индукции в точке 6 регистрируемой статической характеристики (то есть Нc). Таким образом, к концу импульса Δt1 на выходе аналогового вычитателя 17 получается сигнал, пропорциональный разности значений индукции в моменты времени t8 на выходе первого устройства выборки и хранения 16 и (t8+Δt1) на выходе интегратора 8, то есть:
Сигнал с выхода аналогового вычитателя 17, пропорциональный оценке производной индукции по напряженности в точке Нc, то есть:
поступает на второй вход аналогового делителя напряжений 19, на первый вход которого поступает сигнал со второго устройства выборки и хранения 18, пропорциональный значению производной в точке Вr. Таким образом, на выходе аналогового делителя напряжений 19 получается сигнал, пропорциональный отношению этих двух сигналов, то есть:
Сигнал с выхода нуль-органа 15 также открывает задним фронтом третий ключ 14 и разрешает прохождение сигнала U19 на первый вход второго компаратора 21. На второй вход второго компаратора 21 подается постоянное напряжение с выхода второго источника опорного напряжения 23. Если сигнал, поступающий на первый вход второго компаратора 21, превышает уровень напряжения на втором входе второго компаратора 21, то кривая размагничивания классифицируется как прямая. В этом случае на выходе второго компаратора 21 появляется высокий уровень напряжения, который устанавливает второй триггер 25 в единичное положение, и на индикаторном табло 27 появляется сообщение - "Форма кривой - прямая".At time t 8 , the induction value is zero (
The signal from the output of the analog subtractor 17 is proportional to the estimation of the derivative of the induction with respect to intensity at the point N c , that is:
arrives at the second input of the analog voltage divider 19, the first input of which receives a signal from the second sampling and storage device 18, proportional to the value of the derivative at point B r . Thus, at the output of the analog voltage divider 19, a signal is obtained proportional to the ratio of these two signals, that is:
The signal from the output of the
Если ни один из триггеров 24, 25 не устанавливается в единичное положение, то кривая размагничивания имеет квадратную форму, на выходе логической схемы И-НЕ 26 появляется высокий уровень и на индикаторном табло 27 появляется сообщение - "Форма кривой - квадратная". If none of the triggers 24, 25 is set to a single position, then the demagnetization curve has a square shape, a high level appears at the output of the AND-NOT 26 logic circuit and a message appears on the indicator board 27 - "The shape of the curve is square."
Для правильной работы устройства классификации пороги срабатывания компараторов 11 и 21 настраиваются заранее с помощью эталонных образцов, статические характеристики которых имеют известную форму (фиг.5). Для этого у образца с круглой формой статической характеристики измеряется уровень сигнала dB/dH в точке Вr и на источнике опорного напряжения 22 устанавливается значение этого напряжения, а для образца, имеющего статическую характеристику прямой формы, измеряется отношение уровней сигналов dB/dH в точках Вr и Нc и значение этого напряжения устанавливается на источнике опорного напряжения 23.For proper operation of the classification device, the thresholds of the comparators 11 and 21 are pre-configured using standard samples, the static characteristics of which have a known shape (figure 5). For this, the level of the dB / dH signal at the point B r is measured for a sample with a round shape of a static characteristic and the value of this voltage is set on the reference voltage source 22, and for a sample having a direct static characteristic, the ratio of signal levels dB / dH at points B is measured r and N c and the value of this voltage is set at the source of the reference voltage 23.
Блоки, входящие в состав устройства классификации ферромагнитных материалов по форме кривой размагничивания могут быть выполнены, например:
- намагничивающее устройство 1 по схеме усилителя мощности с обратной связью по току, как показано на рис. 4.13 в [Шихин А.Я. Автоматические магнитоизмерительные системы. - М.: Энергия, 1977. - 136 с.];
- электромагнит 2 любой из описанных в [Испытание магнитных материалов и систем / Е. В. Комаров, А.Д. Покровский, В.Г. Сергеев, А.Я. Шихин. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - С. 323];
- измерительный преобразователь напряженности 4, как и в устройстве-прототипе на основе датчика Холла;
- измерительный преобразователь индукции 5, как и в устройстве-прототипе на основе индукционной катушки;
- усилители 6, 7 на измерительном усилителе типа Ф8024;
- ключи 12, 13, 14 на микросхемах интегральных ключей с полевыми транзисторами серии 590КН;
- интегратор 8, по схеме аналогичной интегратору устройства-прототипа (фиг. 1 в [А.с. 742869. СССР. МКИ G 05 B 11/01. Система управления регистрацией статических характеристик магнитотвердых материалов / А.Ф. Блажков, В. Г. Сергеев, В. А. Смирнов и др. - Заявл. 16.05.77; N 2477252; Опубл. 25.06.80; Бюл. N 23], включая блоки прототипа 13, 19, 20, 21);
- регистрирующий прибор 9, как и устройстве-прототипе, двухкоординатный самописец;
- компараторы 11, 21 на интегральном компараторе типа К521СА3;
- нуль-орган 15 как последовательно соединенные нуль-орган и запускаемый им одновибратор, вырабатывающий импульс длительностью Δt1;
- аналоговый вычитатель 17 как дифференциальный усилитель;
- устройства выборки и хранения 16, 18 согласно /Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985, - 752 с./;
- аналоговый делитель напряжений 19 на микросхеме К525ПС2;
- схема устройства управления 10 (УУ) показана на фиг.4 и содержит: генератор импульсов 28 с запуском и остановкой по внешним сигналам, счетчик импульсов 29, постоянное запоминающее устройство 30 и цифроаналоговый преобразователь 31. В ячейки постоянного запоминающего устройства 30 предварительно записаны коды, соответствующие требуемой форме (фиг.3) сигнала управления намагничивающим устройством U10.1 и сигналов управления U10.2, U10.3, U10.4 и U10.5, подаваемые на входы интегратора 8, логической схемы ИЛИ 20, ключа 13 и устройства выборки и хранения 18, второго и первого усилителей 6 и 7. Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени внешним сигналом запускается генератор импульсов 28. Он вырабатывает импульсы постоянной частоты, которые поступают на счетный вход счетчика импульсов 29. Цифровой код на выходе счетчика 29 соответствует адресу ячейки памяти постоянного запоминающего устройства 30, в которой записана информация о том, какой сигнал и куда необходимо подать. С четырех разрядов постоянного запоминающего устройства 30 код, соответствующий форме намагничивающего тока U10.1, поступает на входы цифроаналогового преобразователя 31. Остальные четыре разряда постоянного запоминающего устройства 30 используются для формирования сигналов управления U10.2, U10.3, U10.4 и U10.5. Работа продолжается до того момента, пока с выхода нуль-органа 15 не поступит сигнал, задним фронтом останавливающий генератор импульсов 28 и приводящий счетчик импульсов 29 в исходное положение.The blocks included in the device for classifying ferromagnetic materials according to the shape of the demagnetization curve can be performed, for example:
- magnetizing
-
- measuring
-
-
- keys 12, 13, 14 on integrated circuit chips with field effect transistors of the 590KN series;
- integrator 8, according to a scheme similar to the integrator of the prototype device (Fig. 1 in [A.S. 742869. USSR. MKI G 05 B 11/01. Control system for recording the static characteristics of magnetically hard materials / AF Blazhkov, V. G Sergeev, V. A. Smirnov et al. - Application 16.05.77; N 2477252; Publ. 25.06.80; Bull. N 23], including prototype blocks 13, 19, 20, 21);
- a recording device 9, as well as a prototype device, a two-coordinate recorder;
- comparators 11, 21 on an integrated comparator type K521CA3;
- zero-
- analog subtractor 17 as a differential amplifier;
- sampling and storage devices 16, 18 according to / Falkenberry L. Application of operational amplifiers and linear ICs: Per. from English - M .: Mir, 1985, - 752 p. /;
- analog voltage divider 19 on the chip K525PS2;
- a diagram of the control device 10 (UE) is shown in figure 4 and contains: a
Блоки, входящие в состав устройства управления, могут быть выполнены, например:
- генератор импульсов 28, счетчик импульсов 29, как это описано в /Якубовский С.В., Барканов Н.А., Кудряшов Б.П. Аналоговые и цифровые интегральные схемы. - М.: Сов. радио, 1979, - 336 с./;
- постоянное запоминающее устройство 30 на микросхеме КР556РТ16;
- цифроаналоговый преобразователь 31 на микросхеме К572ПА1А.The blocks included in the control device can be performed, for example:
-
- read-
- digital-to-
Экспериментальные исследования макета заявляемого устройства классификации ферромагнитных материалов по форме кривой размагничивания показали, что по сравнению с устройством аналогичного назначения (прототип) заявляемое устройство обеспечивает расширение функциональных возможностей, а именно определение формы кривой размагничивания ферромагнитных материалов. Experimental studies of the layout of the inventive device for classifying ferromagnetic materials by the shape of the demagnetization curve showed that, compared with a device of a similar purpose (prototype), the inventive device provides enhanced functionality, namely, determining the shape of the demagnetization curve of ferromagnetic materials.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000133136A RU2185635C1 (en) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Device for classification of ferromagnetic materials by form of demagnetization curve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000133136A RU2185635C1 (en) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Device for classification of ferromagnetic materials by form of demagnetization curve |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2185635C1 true RU2185635C1 (en) | 2002-07-20 |
Family
ID=20244224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000133136A RU2185635C1 (en) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Device for classification of ferromagnetic materials by form of demagnetization curve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2185635C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2266549C1 (en) * | 2004-04-01 | 2005-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Device for reproducing changing magnetic field with models |
| RU2271548C1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Device for reproducing alternating magnetic field |
| RU2293344C1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-02-10 | Физико-технический институт Уральского Отделения Российской Академии Наук | Method for determining magnetization curve of ferromagnetic material |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3619771A (en) * | 1969-09-02 | 1971-11-09 | Rudolf G Hentschel | Method of an apparatus for selecting the optimum test frequency in eddy current testing |
| WO1987000293A1 (en) * | 1985-06-28 | 1987-01-15 | Ecole Nationale Superieure D'arts Et Metiers | Method and device for the volume determination of the content of magnetic component in a material |
-
2000
- 2000-12-28 RU RU2000133136A patent/RU2185635C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3619771A (en) * | 1969-09-02 | 1971-11-09 | Rudolf G Hentschel | Method of an apparatus for selecting the optimum test frequency in eddy current testing |
| WO1987000293A1 (en) * | 1985-06-28 | 1987-01-15 | Ecole Nationale Superieure D'arts Et Metiers | Method and device for the volume determination of the content of magnetic component in a material |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КОМАРОВ Е.В., ПОКРОВСКИЙ А.Д., СЕРГЕЕВ В.Г., ШИХИН А.Я. Испытание магнитных материалов и систем. - М.: Энергоатомиздат, 1984, с.235-236. ГРИШИН А.С. Материалы международной научно-практической конференции "Интеллектуальные электромеханические устройства, с истемы и комплексы. - Новочеркасск, 2000, ч.2, с.22-25. МАЗЕТИ, САРДО. Прибор для снятия кривых намагничивания при постоянном dβ/dx "Приборы для научного эксперимента", № 5, 196 6. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2266549C1 (en) * | 2004-04-01 | 2005-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Device for reproducing changing magnetic field with models |
| RU2271548C1 (en) * | 2004-07-20 | 2006-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" | Device for reproducing alternating magnetic field |
| RU2293344C1 (en) * | 2005-11-14 | 2007-02-10 | Физико-технический институт Уральского Отделения Российской Академии Наук | Method for determining magnetization curve of ferromagnetic material |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2185635C1 (en) | Device for classification of ferromagnetic materials by form of demagnetization curve | |
| US4623841A (en) | Method and apparatus for measuring magnetic properties of magnetic materials using positive and negative magnetic saturation of the materials | |
| US5497077A (en) | Power calculating device | |
| US3697866A (en) | Automatic non-destructive case depth measuring instrument | |
| RU2154280C2 (en) | Gear measuring intensity of magnetic field | |
| RU2130634C1 (en) | Device which controls recording of static characteristics of magnetically hard materials | |
| Barton et al. | Simple logarithmic pulse height analysers | |
| RU2155968C2 (en) | Unit measuring intensity of magnetic field | |
| RU2271548C1 (en) | Device for reproducing alternating magnetic field | |
| SU1732306A1 (en) | Method for determination of magnetic parameters of constant magnets | |
| RU2147752C1 (en) | Quick-acting device for measurement of magnetic field strength | |
| SU1265586A1 (en) | Probe-type magnetic-field flaw detector | |
| SU779950A1 (en) | Magnetometer calibrating device | |
| Schliewe et al. | Inductance versus DC Current Measurements on the Anhysteresis of Magnetic Material | |
| SU864211A1 (en) | Device for measuring static characteristics of ferromagnetic specimens | |
| RU2266549C1 (en) | Device for reproducing changing magnetic field with models | |
| SU834635A2 (en) | Attached ferromagnetic coercimeter | |
| Elarde | All electronic magnetic hysteresigraph | |
| Urabe et al. | Magnetic analog memory elements of a single core | |
| SU737895A1 (en) | Device for measuring parameters of magnetically-hard materials | |
| RU1803893C (en) | Device for measuring magnetic characteristics of devices | |
| van Meurs et al. | A circuit for rejecting multiple events detected during a timing cycle in single photon counting experiments | |
| SU855571A1 (en) | Device for measuring ferromagnetic material static magnetic characteristic | |
| Gordon | Direct-Current Magnetic Hysteresigraphs | |
| Tadokoro et al. | Simple real-time Fourier analyzer and its application to analysis of magnetic torque curves |