專利名稱：自動(dòng)矯頑磁力計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磁學(xué)計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域，特別是一種用于對(duì)軟磁材料和零件的矯頑力進(jìn)行快速測(cè)試的自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器。
軟磁材料和一些零件特別是電工純鐵的矯頑力是電機(jī)、電器和儀表等生產(chǎn)中最重要、最普遍的控制參數(shù)，目前通行的矯頑力檢測(cè)方法，其測(cè)量速度慢，操作復(fù)雜，測(cè)試結(jié)果重復(fù)性差，并且很難用于零件的檢測(cè)；中國(guó)專利CN88102253《智能矯頑力計(jì)》提供一種矯頑力的測(cè)量方法，它主要由計(jì)算機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、兩個(gè)V/I轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)雙繞組螺線管、A/D轉(zhuǎn)換器和反向開關(guān)組成，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量過程的自動(dòng)化。但該儀器由于采用計(jì)算機(jī)控制，由兩個(gè)雙繞組螺線管及相應(yīng)復(fù)雜電路用于給被測(cè)件正向磁化和反向磁化因而具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，測(cè)試速度慢的不足。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)試速度快的的自動(dòng)矯頑力磁力計(jì)。
本發(fā)明所提供的自動(dòng)矯頑力磁力計(jì)包括磁化電流源、一個(gè)高均勻度螺線管、磁探頭、磁傳感器、控制器、采樣電阻Rs、存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器，其中磁化電流源、高均勻度螺線管和采樣電阻Rs串接成一個(gè)回路；置于高均勻度螺線管端部的磁探頭和磁傳感器相連接；存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器和采樣電阻Rs相接，以接收與磁化電流成比例的電壓信號(hào)，其特點(diǎn)是1)磁化電流源由變壓整流電路、三角波發(fā)生器和電壓功率放大電路組成，他們依次相接，這樣工業(yè)電經(jīng)變壓整流電路后成為低壓直流電，通過三角波發(fā)生器變?yōu)槿遣}沖信號(hào)，再經(jīng)電壓功率放大電路放大提供給高均勻度螺線管。
2)控制器由電流過零比較器、磁化強(qiáng)度過零比較器和門控信號(hào)形成電路構(gòu)成，電流過零比較器和磁化強(qiáng)度過零比較器分別與門控信號(hào)形成電路相串接，使門控信號(hào)形成電路可以分別接收電流過零比較器和磁化強(qiáng)度過零比較器的輸出信號(hào)；另外，電流過零比較器和采樣電阻Rs相接，以接收其磁化電流信號(hào)，磁化強(qiáng)度過零比較器和磁傳感器及采樣電阻Rs相接，使其可接收磁化強(qiáng)度信號(hào)和磁化電流信號(hào)。
3)存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器由運(yùn)算放大電路、采樣電路、存儲(chǔ)器和顯示部分組成，他們依次串接在一起，其中采樣電路還和控制器的門控信號(hào)形成電路相接，使采樣電路受控制器的控制，這樣由磁化電流源輸出三角波，使置于高均勻度螺線管中的被測(cè)試樣磁化和退磁，樣品的剩磁由處于螺線管端部的磁探頭測(cè)定后送磁傳感器，由采樣電阻Rs采得的磁化電流信號(hào)分別送電流過零比較器和磁強(qiáng)過零比較器，由磁傳感器測(cè)得的磁化強(qiáng)度信號(hào)送磁強(qiáng)過零比較器，然后再送到門控信號(hào)形成電路產(chǎn)生門控信號(hào)，當(dāng)磁化電流過零時(shí)，門控信號(hào)控制采樣電路處于采樣期，采樣電阻Rs采得的與磁化電流成比例的電壓信號(hào)經(jīng)存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器中的運(yùn)算放大電路運(yùn)算放大后，放入存儲(chǔ)器，其便為螺線管的磁場(chǎng)強(qiáng)度值，此時(shí)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)值大小是不斷變化的；當(dāng)磁化強(qiáng)度為零時(shí)，門控信號(hào)控制采樣電路處于保持期即使其不在進(jìn)行采樣，而使磁化強(qiáng)度過零瞬間存儲(chǔ)器的值保持不變，此時(shí)保持值即為試樣的矯頑磁力，最后此值由顯示部分讀出，完成矯頑力的測(cè)試。
為了防止試樣在退磁過程中產(chǎn)生渦流退磁從而提高采樣精度，本發(fā)明還在磁化電流源處接有一自動(dòng)掃描波形斜率控制電路，它由放大器和比較器組成且順序連接，放大器與采樣電阻Rs相接，比較器和磁化電流源中的三角波發(fā)生器相接，這樣由采樣電阻Rs取得的電流信號(hào)經(jīng)自動(dòng)掃描波形控制電路放大比較后來控制磁化電流源中的三角波發(fā)生器所產(chǎn)生掃描波形的斜率，使磁化電流源在磁化強(qiáng)度變化較大的區(qū)域降低掃描速度。
本發(fā)明采用的磁傳感器由多諧振蕩電橋和濾波放大器組成，多諧振蕩電橋和磁探頭相接，磁探頭由分別置于里面放有被測(cè)零件的高均勻度螺線管兩端的兩個(gè)磁探頭組成的差分磁探頭構(gòu)成，使磁探頭采得的磁場(chǎng)強(qiáng)度經(jīng)多諧振蕩電橋比較經(jīng)濾波放大器濾波放大后進(jìn)入控制器的磁化強(qiáng)度過零比較器，再經(jīng)門控信號(hào)形成電路控制存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器的采樣電路。
磁傳感器也可采用振動(dòng)線圈磁強(qiáng)計(jì)或弱磁測(cè)量?jī)x，但其結(jié)構(gòu)和線路復(fù)雜，其穩(wěn)定性也差。
存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器的運(yùn)算放大電路中有可調(diào)電位器，調(diào)節(jié)電位器使輸出電壓值為輸入電壓值的二分之一，采樣電路有互斥的兩個(gè)，并分別受控制器(6)的控制，存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)裝置也有兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)采樣電路。第一個(gè)采樣電路在磁強(qiáng)從正過零時(shí)保持其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置的值，第二個(gè)采樣電路在磁強(qiáng)從負(fù)過零時(shí)保持其對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置的值，兩個(gè)存儲(chǔ)裝置的和是存儲(chǔ)器的內(nèi)容即為矯頑力的平均值，這樣消除了地磁場(chǎng)對(duì)被測(cè)試件矯頑力的影響，提高了測(cè)量精度。
為在測(cè)試試樣時(shí)能夠知道所得數(shù)值每單位所表示磁強(qiáng)的大小，在磁化電流源中的變壓整流電路和高均勻度螺線管之間接有一個(gè)通過開關(guān)控制的恒定電流校準(zhǔn)電路，它由一場(chǎng)效應(yīng)管和一電阻串接而成，以提供一個(gè)恒定的基準(zhǔn)電流，當(dāng)螺線管確定即其參數(shù)確定后，就可確定基準(zhǔn)磁強(qiáng)。
在磁化電流源中的變壓整流電路和電壓功率放大電路之間接有一個(gè)通過開關(guān)控制的手動(dòng)掃描電路，它由兩個(gè)恒值電阻和一個(gè)電位器串聯(lián)、一個(gè)和上述電位器并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管組成，這樣也可通過手動(dòng)方式調(diào)節(jié)輸入電壓功率放大器的電壓幅度和極性，以取代自動(dòng)產(chǎn)生的三角波掃描，手動(dòng)掃描的波形由手調(diào)節(jié)可變電阻的速度控制。
本發(fā)明具有具有測(cè)試范圍寬、速度快、操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它消除了地磁場(chǎng)的影響，也消除了試樣在退磁過程中產(chǎn)生渦流退磁，提高了測(cè)量精度。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，其中

圖1.自動(dòng)矯頑磁力計(jì)原理框2.磁化電流源的電路原理3.自動(dòng)掃描波形斜率控制電路4.磁傳感器的電路原理5.存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器的電路原理圖在圖1中，磁化電流源(1)由變壓整流電路、三角波發(fā)生器和電壓功率放大電路組成，一般工業(yè)電經(jīng)變壓整流電路后變成低壓直流電，然后經(jīng)三角波發(fā)生器產(chǎn)生三角波，后經(jīng)電壓功率放大電路放大后供給串聯(lián)一采樣電阻Rs(3)的高均勻度螺線管(2)，使置于螺線管(2)內(nèi)的被測(cè)試件磁化和退磁，當(dāng)螺線管(2)的電流降為零即螺線管(2)自身產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度降為零時(shí)，放在螺線管(2)兩端部的差值磁探頭(4)CM1和CM2測(cè)得的磁強(qiáng)即為被測(cè)試件的剩磁；磁傳感器(5)采用多諧振蕩電橋，它由多諧振蕩電橋電路和濾波放大器組成，當(dāng)剩磁為零時(shí)磁探頭CM1和CM2連接的多諧振蕩電橋平衡，經(jīng)濾波放大電路輸出后仍為零，剩磁不為零時(shí)，其輸出也不為零；控制器(6)由電流過零比較器、磁化強(qiáng)度過零比較器和和門控信號(hào)形成電路構(gòu)成，電流過零比較器和磁化強(qiáng)度過零比較器分別與門控信號(hào)形成電路相串接；由采樣電阻Rs(3)采得的磁化電流信號(hào)送電流過零比較器和磁強(qiáng)過零比較器，由磁傳感器(5)采得的磁化強(qiáng)度信號(hào)送磁強(qiáng)過零比較器，然后在門控信號(hào)形成電路產(chǎn)生控制信號(hào)；存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器(7)由運(yùn)算放大電路、采樣電路、存儲(chǔ)器和顯示部分組成并依次連接，運(yùn)算放大電路接收和高均勻度螺線管(2)的磁化電流即采樣電阻Rs(3)的電流強(qiáng)度成比例的電壓信號(hào)并經(jīng)運(yùn)算放大電路放大送采樣電路，采樣電路受控制器(6)中門控信號(hào)形成電路的控制，當(dāng)磁化電流(三角波)過零時(shí)，控制器(6)控制采樣電路處于采樣期，和采樣電阻Rs(3)處的磁化電流成比例的電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大電路后為螺線管磁場(chǎng)值，當(dāng)磁化強(qiáng)度過零時(shí)，控制器(6)控制采樣電路立即進(jìn)入保持期，保持值為被測(cè)試件的矯頑磁力，送入存儲(chǔ)器，最后由顯示部分讀出，完成矯頑力的測(cè)試。
為了防止試樣在退磁過程中產(chǎn)生渦流退磁從而提高采樣精度，本發(fā)明還在磁化電流源處(1)接有一自動(dòng)掃描波形斜率控制電路(8)，它由放大器和比較器組成且順序連接，放大器與采樣電阻Rs(3)相接，比較器和磁化電流源(1)中的三角波發(fā)生器相接，這樣由采樣電阻Rs(3)取得的電流信號(hào)經(jīng)自動(dòng)掃描波形控制電路放大比較后來控制磁化電流源中的三角波發(fā)生器所產(chǎn)生掃描波形的斜率，對(duì)三角波的斜率形成一個(gè)負(fù)反饋，使磁化電流源在磁化強(qiáng)度變化較大的區(qū)域降低掃描速度。
圖2為磁化電流源(1)的電路原理圖。變壓整流電路由接成星形的三個(gè)變壓器TP1～TP3，整流濾波電路1D4～1D15、C6、C7，穩(wěn)壓及降壓輔助電路R13～R19、D1～D3、DW4～DW7、C8、C9組成；三角波發(fā)生器由反向器1IC1、比較器1IC2和積分器1IC3組成；用電位器W4做掃描速度細(xì)調(diào)，掃描的斜率由1R9和K2或接入C、D間的自動(dòng)掃描波形斜率控制電路(8)的場(chǎng)效應(yīng)管2BG1(參見圖3)控制；電壓功率放大電路由運(yùn)算放大器1IC4和由三極管1BG2～1BG11、電阻1R21～1R24、1R26～1R34、1R37～1R39、電容C4、C5、電位器W5、二極管1D16、1D17組成的擴(kuò)展電路構(gòu)成；變壓整流電路和電壓功率放大電路之間的電阻R11、R12、電位器W6、穩(wěn)壓二極管DW3和開關(guān)K3組成手動(dòng)掃描電路，其中K3用于控制手動(dòng)掃描和自動(dòng)掃描轉(zhuǎn)換的開關(guān)；在變壓整流電路和高均勻度螺線管(2)之間接是一個(gè)通過開關(guān)K4控制的恒定電流校準(zhǔn)電路，它由一場(chǎng)效應(yīng)管BG1和一電阻R20串接而成，它提供一個(gè)恒定的基準(zhǔn)電流，用于校準(zhǔn)最終顯示部分每單位所代表的真正數(shù)值大小。
圖3為自動(dòng)掃描波形斜率控制電路圖。由采樣電阻Rs(3)采得的電流信號(hào)經(jīng)由2IC1、電阻2R14、2R15和2R21組成的放大器放大作為控制三角波斜率的參數(shù)信號(hào)，將其用由運(yùn)算器2IC2、2IC3、電阻2R16～2R19組成的比較器比較后，2IC4反向作為場(chǎng)效應(yīng)開關(guān)管2BG1控制信號(hào)。當(dāng)磁強(qiáng)變化比較慢的區(qū)間，2BG1導(dǎo)通，等于CD間即1R9短接，掃描速度加快；而在低磁場(chǎng)區(qū)磁感變化比較快時(shí)，2BG1斷開，等于CD間即1R9入三角波發(fā)生器中的積分器1IC3回路間，使掃描速度減慢。
圖4為磁傳感器的電路原理圖，它采用多諧振蕩電橋。CM1和CM2為接成差值動(dòng)作的磁探針，他們分別置于螺線管(2)兩側(cè)即被測(cè)試件的兩端部；CM1、CM2、三極管2BG2、2BG3、電容2C1、2C2、電阻2R1～2R6和電位器2W1組成多諧振蕩電橋。當(dāng)被測(cè)試件無剩磁時(shí)，輸出的正負(fù)半周對(duì)稱，電橋平衡，無直流輸出；當(dāng)被測(cè)試件有剩磁時(shí)，電橋的對(duì)稱性破壞，有與剩磁成比例的直流電壓輸出。將它經(jīng)由電容2C3～2C5、電阻2R7～2R13、運(yùn)算器2IC5、2IC6組成的濾波放大電路后，作為被測(cè)試件剩磁大小和極性的指示信號(hào)。
由多諧振蕩電橋檢測(cè)到的信號(hào)與由采樣電阻Rs(3)來的信號(hào)進(jìn)入磁強(qiáng)過零比較器，消除掉螺線管(2)的磁場(chǎng)對(duì)磁傳感器(5)的干擾后檢測(cè)出被測(cè)試件剩磁的極性；從采樣電阻Rs(3)來的磁化電流信號(hào)經(jīng)電流過零比較器放大檢測(cè)出磁化電流的極性。將它們?cè)诎▋蓚€(gè)與非門的門控信號(hào)形成電路中組合，形成控制采樣電路的門控信號(hào)E、F。其特點(diǎn)是在“磁滯回線的第二象限”打開采樣門E，采正向矯頑力；在“磁滯回線的第四象限”打開采樣門F，采負(fù)向矯頑力。
圖5為存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器的電路原理圖。圖中由運(yùn)算器2IC7、電阻2R21～2R24和電位器2W1組成運(yùn)算放大電路；由場(chǎng)效應(yīng)管2BG4、2BG5、穩(wěn)壓二極管2DW1、2DW2和運(yùn)算器2IC8、2IC9、2IC10組成兩個(gè)采樣電路；由電容2C6、2C7組成存儲(chǔ)器；由數(shù)字電壓表作為顯示部分。從采樣電阻Rs(3)采得的與磁化電流成比例的電壓信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算放大電路運(yùn)算并在校準(zhǔn)時(shí)調(diào)整電位器2W1，使運(yùn)算后得到的值為用奧斯特表示的螺線管(2)磁強(qiáng)的二分之一，由于E和F是使采樣電路在磁化強(qiáng)度過零時(shí)關(guān)閉，使之保持磁強(qiáng)過零時(shí)的電壓值，因而存儲(chǔ)器的保持電容2C6、2C7就分別保持了正、反向測(cè)量矯頑力的二分之一，將它們?cè)跀?shù)字電壓表中相加，就是矯頑力的平均值，從而達(dá)到消除地磁場(chǎng)影響的效果。2IC8、2IC9、2IC10為高輸入阻抗運(yùn)算器，它可提高采樣和保持的精度。
本實(shí)施例具有如下綜合技術(shù)指標(biāo)矯頑力測(cè)試范圍0.1～10奧斯特；測(cè)試準(zhǔn)確度±1.5％±1個(gè)字；測(cè)試速度2分鐘/每個(gè)測(cè)試件。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)矯頑磁力計(jì)，包括磁化電流源(1)、高均勻度螺線管(2)、磁探頭(4)、磁傳感器(5)、控制器(6)、采樣電阻Rs(3)、存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器(7)，其中磁化電流源(1)、高均勻度螺線管(2)和采樣電阻Rs(3)串接成一個(gè)回路；置于高均勻度螺線管(2)端部的磁探頭(4)和磁傳感器(5)相連接；存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器(7)和采樣電阻Rs(3)相接，以接收與磁化電流成比例的電壓信號(hào)其特征在于1)磁化電流源(1)由變壓整流電路、三角波發(fā)生器和電壓功率放大電路組成，他們依次相接，2)控制器由電流過零比較器、磁化強(qiáng)度過零比較器和分別接收上述二者輸出信號(hào)的門控信號(hào)形成電路構(gòu)成，其中，電流過零比較器和采樣電阻Rs相接，磁化強(qiáng)度過零比較器分別接收磁傳感器的磁信號(hào)及采樣電阻Rs的電流信號(hào)，3)存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器由運(yùn)算放大電路、采樣電路、存儲(chǔ)器和顯示部分組成，他們依次串接在一起，其中采樣電路還和控制器的門控信號(hào)形成電路相接，使采樣電路受控制器的控制，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)矯頑磁力計(jì)，其特征是在磁化電流源(1)處接有一自動(dòng)掃描波形斜率控制電路(8)，它由放大器和比較器組成且順序連接，放大器與采樣電阻Rs(3)相接，比較器和磁化電流源(1)中的三角波發(fā)生器相接，使由采樣電阻Rs(3)取得的電流信號(hào)經(jīng)自動(dòng)掃描波形控制電路(8)放大比較后來控制磁化電流源中的三角波發(fā)生器所產(chǎn)生掃描波形的斜率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)矯頑磁力計(jì)，其特征是所述的磁傳感器(5)由多諧振蕩電橋和濾波放大器組成，多諧振蕩電橋和磁探頭(4)相接，磁探頭由分別置于里面放有被測(cè)零件的高均勻度螺線管(2)兩端的兩個(gè)磁探頭CM1和CM2組成的差分磁探頭構(gòu)成，使磁探頭(4)采得的磁場(chǎng)強(qiáng)度經(jīng)多諧振蕩電橋比較，通過濾波放大器濾波放大后進(jìn)入控制器(6)的磁化強(qiáng)度過零比較器，再經(jīng)門控信號(hào)形成電路控制存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器(7)的采樣電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)矯頑磁力計(jì)，其特征是所述存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器的運(yùn)算放大電路中有可調(diào)電位器，調(diào)節(jié)電位器使輸出電壓值為輸入電壓值的二分之一，采樣電路有互斥的兩個(gè)，并分別受控制器(6)的控制，存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)裝置也有兩個(gè)，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)采樣電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)矯頑磁力計(jì)，其特征是在磁化電流源(1)中的變壓整流電路和高均勻度螺線管之間接有一個(gè)通過開關(guān)控制的恒定電流校準(zhǔn)電路，它由一場(chǎng)效應(yīng)管和一電阻串接而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)矯頑磁力計(jì)，其特征是在磁化電流源(1)中的變壓整流電路和電壓功率放大電路之間接有一個(gè)通過開關(guān)控制的手動(dòng)掃描電路，它由一個(gè)電阻、一個(gè)電位器和另一個(gè)電阻依次串聯(lián)、一個(gè)和上述電位器并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管組成。
全文摘要
自動(dòng)矯頑磁力計(jì)屬于磁學(xué)計(jì)量測(cè)試領(lǐng)域，是一種用于對(duì)軟磁材料和零件的矯頑力進(jìn)行快速測(cè)試的自動(dòng)化測(cè)量?jī)x器。主要由產(chǎn)生三角波的磁化電流源、由磁化電流源供電從而對(duì)被測(cè)試件進(jìn)行磁化和退磁的高均勻度螺線管、放在螺線管端部的磁探頭、和高均勻度螺線管串聯(lián)的采樣電阻、接收磁探頭磁信號(hào)的多諧振蕩磁傳感器、接收采樣電阻電壓信號(hào)的存儲(chǔ)運(yùn)算顯示器和接收磁傳感器磁信號(hào)與采樣電阻電流信號(hào)并控制存儲(chǔ)運(yùn)算放大器的控制器組成，它實(shí)現(xiàn)了全部測(cè)試過程的自動(dòng)化，具有測(cè)試范圍寬、速度快、操作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R33/12GK1124353SQ94118790
公開日1996年6月12日 申請(qǐng)日期1994年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月7日
發(fā)明者張定國(guó), 楊建華 申請(qǐng)人:航空航天工業(yè)部秦嶺電氣公司