Структурная схема измерений и расчетные соотношения

Структурная схема измерений представлена на рисунке 10.

Рисунок 10. Структурная схема измерений

Согласно схеме измерений звуковой генератор вырабатывает синусоидальное напряжение в диапазоне частот 10–2000 Гц. Переменное напряжение поступает на вход УН, к выходу которого подключена намагничивающая обмотка МП. МП представляет собой образец исследуемого магнитного материала в форме кольца с намотанными на него двумя обмотками: намагничивающей обмоткой 1 и измерительной обмоткой 2.

Напряженность магнитного поля в материале определяется током I в намагничивающей обмотке по формуле:

H = In, (21)

где n – плотность витков обмотки 1 (количество витков /м)

,

w₁ – количество витков обмотки 1, L – длина магнитопровода. Величина тока намагничивания определяется по значению падения напряжения U_H на измерительном резисторе R₁ (R₁ = 1,5 Ом), который включается последовательно с обмоткой 1, т. е.

. (22)

Напряжение с измерительного резистора подается на один из входов АЦП контроллера. Амплитуда и частота напряженности поля устанавливается программно с помощью элементов регулировки программного интерфейса.

Электродвижущая сила (ЭДС), наводимая в измерительной обмотке 2 образца (МП), пропорциональна производной от индукции магнитного поля B в исследуемом образце. Напряжение обмотки 2 интегрируется ИУ, на выходе которого напряжение измерительного сигнала пропорционально уже непосредственно В. Напряжение с выхода ИУ подается на второй вход АЦП. Таким образом, в ПК поступает информация о напряженности Н, индукции В магнитного поля в исследуемом образце и их частоте, на основании которой осуществляется построение кривых намагничивания и расчет всех магнитных параметров материалов.

Для расчета индукции по сигналу напряжения на выходе интегратора воспользуемся следующими формулами.

ЭДС, наводимая в измерительной обмотке 2:

, (23)

где w₂ – число витков в измерительной обмотке 2, Ф – магнитный поток.

Выразив магнитный поток через индукцию, получим сигнал на выходе интегратора:

, (24)

где S – площадь сечения магнитопровода; τ – постоянная времени интегратора:

τ = R_iC_i. (25)

Следовательно, индукция будет определяться:

. (26)