專利名稱：帶模擬補償?shù)挠来艤y量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于永磁材料滯回線測量儀器。
在已有技術(shù)中，永磁測量儀采用積分器對樣品測量線圈所感應的電壓信號進行積分，經(jīng)衰減變?yōu)榇磐芏刃盘朆；采用同樣的方法或者霍爾效應法，從磁場探頭得到磁場強度信號H；將B和H信號同時送入記錄裝置，便繪出B——H曲線圖。
在下列兩種情況下，必須對感應積分所得到的B信號進行相應的補償修正1、當需要行到J——H曲線時，應該從B信號中減去H信號(因為J＝B－H。J為磁極化強度)；2、當所測量的是異型截面樣品，或者測量線圈的有效截面與樣品實際截面之間有不可忽略的差別時，或者二者兼而有之時，需減去空氣磁通帶來的誤差部分。已有的技術(shù)對此采用了兩種解決辦法(1)、人工逐點計算補償；(2)、采用雙線圈或多線圈法從感應信號端進行補償。但是第一種逐點計算補償?shù)姆椒üぷ髁亢艽螅实?，精度差；第二種制作補償線圈的方法要求幾個線圈的N.S值(線圈常數(shù))高度一致，同時，對不同的樣品必須制作不同尺寸的補償線圈，這就使制作線圈的工藝要求很高，規(guī)格很多，工作量很大。而且這種補償線圈法只能測得J——H曲線，不能同時獲得B——H曲線。
本實用新型就是為了克服已有永磁測量儀的上述弱點，用盡可能簡單的方法測量永磁材料的磁滯回線，直接繪制任意截面樣品的B——H曲線和J——H曲線，省去制作補償線補償線圈和逐點計算補償?shù)墓ぷ髁浚岣邷y量效率，提高測量精度。
本實用新型的技術(shù)解決辦法如下1、在永磁測量儀中設(shè)置主補償器和輔助補償器，對空氣磁通帶來的誤差進行模擬補償，以得到無失真的磁通密度信號B和磁極化強度信號J。
2、設(shè)置J——B轉(zhuǎn)換電路，用以控制輔助補償器的放大量，使其可輸出H′＝S′H／S或H′＝(S′－S)H／S的信號到主補償器與B′信號進行減法運算，從而得到J信號或B信號，以方便地實現(xiàn)J——H曲線和B——H曲線的轉(zhuǎn)換。(S為樣品截面，S′為測量線圈有效截面)3、附帶設(shè)置單位制轉(zhuǎn)換電路，根據(jù)MKSA制與CGS制的變換系數(shù)控制H前置放大器和輔助補償器的放大量，以便繪制出不同形狀的B——H曲線或J——H曲線。
帶模擬補償?shù)挠来艤y量儀由輸入電路(1)、積分器(2)、B′(有待補償?shù)拇磐芏刃盘?前置放大器(3)、主補償器(4)、顯示器(5)、穩(wěn)流器(6)、霍爾探頭電路(7)、H(磁場強度信號)前置放大器(8)、單位制轉(zhuǎn)換電路(9)、輔助補償器(10)、顯示器(11)、記錄裝置(12)、J——B(磁極化強度信號——磁通密度信號)轉(zhuǎn)換電路(13)、B(磁通密度信號)速反饋電路(14)、磁化場幅度預置電路(15)、磁化電源(16)、電磁鐵(17)、乘法電路(18)組成。其B′前置放大器(3)分別與分積器(2)、主補償器(4)、B速反饋電路(14)相連接；H前置放大器(8)分別與霍爾探頭電路(7)、單位制轉(zhuǎn)換電路(9)、輔助補償器(10)、顯示器(11)、記錄裝置(12)、乘法電路(18)相連接；主補償器(4)分別與B′前置放大器(3)、顯示器(5)、輔助補償器(10)、記錄裝置(12)和乘法電路(18)連接；單位制轉(zhuǎn)換電路(9)與H前置放大器(8)輔助補償器(10)連接；輔助補償器(10)分別與主補償器(4)、單位制轉(zhuǎn)換電路(9)、H前置放大器(8)、J——B轉(zhuǎn)換電路(13)、顯示器(11)、記錄裝置(12)、乘法電路(18)相連接；J——B轉(zhuǎn)換電路(13)與輔助補償器(10)相連接。B′前置放大器(3)、主補償器(4)和輔助補償器(10)均是集成運算放大器與精密電阻或精密電阻箱構(gòu)成的模擬放大器；單位制轉(zhuǎn)換電路(9)和J——B轉(zhuǎn)換電路(13)均由開關(guān)和精密電阻構(gòu)成；H前置放大器(8)是由集成運算放大器與可變電阻構(gòu)成的模擬放大器。來自樣品測量線圈的感應電壓信號e經(jīng)輸入電路(1)進行相位選擇變換后送入積分器(2)，積分器(2)對該信號進行積分運算后得到磁通信號φ。φ信號分兩路送出；一路經(jīng)B速反饋電路(14)送磁化電源(16)準備控制磁化電源的掃描速度，從而使B、J信號的變化速度均勻、平緩(當φ信號急劇變化時，B速反饋電路能自動降低磁化電源的掃描速度)；另一路送到B′前置放大器(3)，將其變換成混雜有待補償?shù)拇磐芏刃盘朆′，B′信號再送到主補償器(4)準備與H′信號進行減法運算。在儀器的H通道，由穩(wěn)流器(6)提供穩(wěn)恒電流的霍爾探頭電路(7)將霍爾電壓送到H前置放大器(8)進行預放大和量程變換，以輸出磁場強度信號H，H信號分三路一路送到記錄裝置(12)的X端和顯示器(11)，一路送到乘法電路(18)，第三路送到輔助補償器(10)。輔助補償器(10)根據(jù)線圈有效截面S′和樣品實際截面S的比值S′／S將磁場強度信號H人為失真變形為H′，在J——B轉(zhuǎn)換電路(13)的控制下，輔助補償器(10)或者使H′＝S′H／S，并送入主補償器(4)與B′前置放大器送來的B′信號進行減法運算以得到無失真的磁極化強度信號J；或者使H′＝(S′－S)H／S，并送入主補償器(4)與B′信號進行減法運算以得到無失真的磁通密度信號B。主補償器輸出的B或J信號除送顯示器(5)和乘法電路(18)外，還與H前置放大器(8)輸出H信號一起送到記錄裝置(12)以便繪制出B——H曲線或J——H曲線，單位制轉(zhuǎn)換電路(9)根據(jù)MKSA(米、公斤、秒安)制和CGS(厘米、克、秒)制的變換系數(shù)控制H前置放大器(8)和輔助補償器(10)的放大量，以便繪制出形狀不一樣的兩種單位制下的B——H曲線或J——H曲線。來自主補償器(4)的B信號和來自H前置放大器(8)的H信號在乘法電路(18)中進行乘法運算后向記錄裝置(12)輸出B×H信號，以便繪制出(B.H)－H曲線。
由于在儀器中采用了電子模擬補償，可以預先制作好較為寬松的各種尺寸的固定測量線圈(其N.S值實測確定。因而精度高、工藝簡單)以取代每次測量時緊貼樣品表面臨時繞制的線圈，從而可以大大提高測量效率和測量精度。
帶模擬補償?shù)挠来艤y量儀與已有永磁測量儀相比，由于從電路上對測量信號進行模擬補償，不需逐點計算誤差和補償值，無需補償線圈，不僅簡化了制作測量線圈的工藝，提高了測量效率，而且提高了測量精度。由于設(shè)置了J——B轉(zhuǎn)換電路和單位制轉(zhuǎn)換電路，可以根據(jù)不同需要，方便地繪制任意截面樣品在兩種單位制下的J——H曲線和B——H曲線。本機線路簡單，故障率低，操作方便。
圖一是帶模擬補償?shù)挠来艤y量儀的方框圖(兼摘要附圖
)。
圖二是輸入電路(1)、積分器(2)、B′前置放大器(3)、主補償器(4)、H前置放大器(8)、單位制轉(zhuǎn)換電路(9)、J——B轉(zhuǎn)換電路(13)、輔助補償器(10)、乘法電路(18)、顯示器(5)、(11)、記錄裝置(12)的電路圖。
圖三是穩(wěn)流器(6)、霍爾探頭電路(7)、B速反饋電路(14)、磁化場幅度預置電路(15)的電路圖。
圖四是磁化電源(16)、電磁鐵(17)的電路圖。
本實用新型的具體實施例如下，參看圖二它是輸入電路(1)、積分器(2)、B′前置放大器(3)、主補償器(4)、顯示器(5)、H前置放大器(8)、單位制轉(zhuǎn)換電路(9)、輔助補償器(10)、顯示器(11)、記錄裝置(12)、J——B轉(zhuǎn)換電路(13)、乘法電路(18)等部份的電路圖。來自測量線圈N.S的感應電壓信號e以過雙刀開關(guān)K1構(gòu)成的輸入電路送入積分器(2)。K4的作用是改變輸入信號的相位，以保證后邊產(chǎn)生的B′信號有正確的相位以便實現(xiàn)減法運算。積分器(2)是由IC1(5G7650)、KB1、R1～R4(高精密電阻)、C1(高精密電容)等元件組成，它除了把感應電壓信號e變成磁通信號φ外，還可以通過KB1及R1～R4獲得4檔不同的量程。R6～R9及W1構(gòu)成調(diào)零電路，K2為回零電路。IC1的輸出信號除送往B′前置放大器(3)外，還通過A點送往圖三A點處的B速反饋電路(14)輸入端。B′前置放大器(3)是由IC2(5G7650M)、十進制四位高精度電阻箱DZX1及KB2、R10～R12(高精度電阻)組成，其作用是對磁通信號時行1／NS衰減以得到B′信號，并進行量程變換，主補償器(4)是由IC3(5G7650M)、R15～R18組成、其作用是對由R17送入的B′信號和R18送入的H′信號進行減法運算，以便得到B信號或J信號，H前置放大器(8)是由IC4(5G7650M)、R20～R22、R26(高精度電阻)構(gòu)成的同相放大器，目的是把霍爾探頭電路(7)通過R28送來的VH信號(由圖三C點送來)變成H信號，并獲得三檔量程。輔助補償器(10)是由IC5(5G7650M)、十進制四位高精度電阻箱DZX2、R29(高精度電阻)組成的反相放大器，其作用是把送入的H信號人為失真為H′信號。J——B轉(zhuǎn)換電路(13)是由開關(guān)K3－1、R32(與R29嚴格相等的高精度電阻)組成，當K3－1開關(guān)置于B檔時，H′＝－DZX2H／R29＝－(S′－S)H／S；當K3－1開關(guān)置于J檔時，H′＝－(DZX2＋R32)H／R29＝－(S′H／S)，單位制轉(zhuǎn)換電路(9)由開關(guān)KB3－2、KB4－1及高精度電阻R23～R25、R30、R33組成。當KB4置于2檔時，按CGS制繪圖；當KB4置于1檔時，KB4－1將R23～R25并入反饋電阻R26，使得H前置放大器(8)的放大率按作圖所需要的比例縮小，以便獲得整數(shù)的MKSA制下的H值。由于進行減法運算時，H′和B′應該保持11的比例(因B在兩種單位制下是104的整數(shù)比關(guān)系)所以又必須在輔助補償器(10)中使H′值按同一比例放大復原(KB4－2將R30并入R29，輔助補償器(10)的放大率按同一比例增大)。KB4－3和R23是保證在K3－1置于J檔時，有R29／／R30＝R32／／R33。主補償器(4)輸出的J、B信號一方面送入由SM－2D數(shù)字電壓表構(gòu)成的顯示器(5)和LZ3－200函數(shù)記錄裝置(12)，另一方面送入乘法電路(18)。同樣，H前置放大器(8)的信號除了送入由SM－2D數(shù)字電壓表構(gòu)成的顯示器(11)和記錄裝置(12)外，也要送入乘法電路(18)。乘法電路(18)由IC6(F007C)、IC7(F007C)、IC8(DL429)等組成。IC6的作用是把經(jīng)由R34送來的H信號放大到IC8所要求的電平；IC7的作用是對經(jīng)由R13送來的B信號進行放大。IC6、IC7的輸出信號則送入IC8進行乘法運算并經(jīng)K3－2送到記錄裝置(12)以便繪出H－(BH)曲線。K4、K5是為IC8進行校準而設(shè)置的。(圖二的A、C兩點分別與圖三的A、C兩點相連)。參看圖三。穩(wěn)流器(6)、霍爾探頭電路(7)、B速反饋電路(14)、磁化場幅度預置電路(15)等部份的電路圖如圖三。其中整流器D1－D4、三端穩(wěn)壓器IC1型號為7812、BG1、BG2、BG3(型號均為3DG6B)，穩(wěn)壓管D4(型號為2DW7C)、W1、R5等元件構(gòu)成穩(wěn)流器(6)，其作用是給霍爾元件提供穩(wěn)恒工作電流。由霍爾元件H、W2、W3、R6、R7構(gòu)成霍爾探頭電路。其輸出一路通過R8送到磁化場幅度預置電路(15)，另一路由圖三的C點送到圖二的C點(即H前置放大器(8) 輸入端)。由IC2(型號為F007C)、BG4、BG5(型號均為3DG6B)、光電耦合器BG6、BG7(型號均為4N25)等元件構(gòu)成B速反饋電路(A點輸入)當φ(即B、J)發(fā)生突變時，經(jīng)B速反饋電路微分、放大、傳送、圖三D、E兩點之間的等放電阻將急劇增加，由于D、E兩點是串接到圖四中D、E兩點間(即磁化電源觸發(fā)信號發(fā)生器)的，磁化電源(16)的電流掃描速度將相應減小。由IC3(型號F007C)、BG8(型號3DG12)、繼電器J(型號JRX－30)、W9構(gòu)成磁化場幅度預置電路(15)。當R8送來的VH大于W9預置的電位時，繼電器J吸合，其常閉觸點斷開，切斷D、E點通路，磁化電源(16)的磁化電流將不再增加。圖四是磁化電源(16)、電磁鐵(17)的電路圖。圖中DT是電磁鐵線包。SRA－1、SRA－2、D27、D28、D22構(gòu)成可控硅半控橋式整流器，配合接觸器J1、J2構(gòu)成磁化電源(16)主電路，其余元件組成控制電路。由D、E兩點引入圖三D、E兩點送來的B速反饋控制信號和磁化場預置電路送來的控制信號，以改變可控硅觸發(fā)電路的狀況。
權(quán)利要求1.帶模擬補償?shù)挠来艤y量儀，它是由輸入電路(1)、積分器(2)、B′(有待補償?shù)拇磐芏刃盘?前置放大器(3)、主補償器(4)、顯示器(5)、穩(wěn)流器(6)、霍爾探頭電路(7)、H(磁場強度信號)前置放大器(8)、單位制轉(zhuǎn)換電路(9)、輔助補償器(10)、顯示器(11)、記錄裝置(12)、J-B(磁極化強度信號-磁通密度信號)轉(zhuǎn)換電路(13)、B(磁通密度信號)速反饋電路(14)、磁化場幅度預置電路(15)、磁化電源(16)、電磁鐵(17)、乘法電路(18)組成，其特征在于a.B′前置放大器(3)分別與積分器(2)、主補償器(4)、B速反饋電路(14)相連接，b、H前置放大器(8)分別與霍爾探頭電路(7)、單位制轉(zhuǎn)換電路(9)、輔助補償器(10)、顯示器(11)、記錄裝置(12)、乘法電路(18)相連接，c、主補償器(4)分別與B′前置放大器(3)、顯示器(5)、輔助補償器(10)、記錄裝置(12)、乘法電路(18)相連接，d、單位制轉(zhuǎn)換電路(9)分別與H前置放大器(8)、輔助補償器(10)相連接，e、輔助補償器(10)分別與主補償器(4)、單位制轉(zhuǎn)換電路(9)、H前置放大器(8)、J-B轉(zhuǎn)換電路(13)、顯示器(11)、記錄裝置(12)、乘法電路(18)相連接，f、J-B轉(zhuǎn)換電路(16)與輔助補償器(10)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的B′前置放大器(3)其特征是由集成運算放大器與精密電阻箱組成的模擬放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主補償器(4)其特征是由集成運算放大器和精密電阻構(gòu)成的模擬放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助補償器(10)其特征是由集成運算放大器與精密電阻箱構(gòu)成的模擬放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H前置放大器(8)其特征是由集成運算放大器與可變電阻構(gòu)成的模擬放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單位制轉(zhuǎn)換電路(9)其特征是由開關(guān)和精密電阻構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的J——B轉(zhuǎn)換電路(13)其特征是由開關(guān)和精密電阻構(gòu)成。
專利摘要帶模擬補償?shù)挠来艤y量儀屬于永磁材料磁滯回線測量儀器。由于在儀器中設(shè)置輔助補償器、主補償器、J-B轉(zhuǎn)換器和單位制轉(zhuǎn)換電路，對測量信號進行電子模擬補償，無需專門的補償線圈和人工逐點計算誤差，可以方便地繪制出任意截面樣品在MKSA制和CGS制下的J-H曲線和B-H曲線。測量時直接使用固定式測量線圈，提高了測量效率和測量精度。本儀器線路簡單，故障率低，使用方便。
文檔編號G01R33/12GK2047030SQ8820163
公開日1989年11月1日 申請日期1988年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月12日
發(fā)明者盛祖凱 申請人:電子工業(yè)部第九研究所