一種直流電磁鐵響應時間的測試方法與流程

本發明涉及直流電磁鐵測試技術領域，具體地說是一種直流電磁鐵響應時間的測試方法。

背景技術：

直流電磁鐵廣泛營運于各個領域中，其響應時間的定義為：從給電磁鐵施加勵磁電壓開始,到動鐵芯與靜鐵芯吸合為止，動鐵芯完成這段位移所需的時間。

目前常規在用的直流電磁鐵響應時間的測試方法，是將電磁鐵安裝于定制的閥塊夾具上，在閥塊夾具上裝上專用感應模塊，通過感應模塊來檢測電磁鐵內動鐵芯的運動，從而測量出電磁鐵響應時間。此種測試方法對于不同大小的電磁鐵都要定制不同的閥塊夾具，并安裝感應模塊；另外，它所測試的響應時間的精確性完全由感應模塊的精度決定的。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供使用通用儀器，步驟簡便，測量準確的一種直流電磁鐵響應時間的測試方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：

一種直流電磁鐵響應時間的測試方法，包括以下步驟：

步驟一、將信號發生器的輸出端連接到功率放大器上，再將被測電磁鐵的兩端與功率放大器的輸出兩端相連；將示波器的探頭一端連接到示波器的ch2輸入端，探頭的另一端與功率放大器的輸出兩端相連；將電流鉗探頭連接到示波器的ch1輸入端，并將被測電磁鐵連接到功率放大器輸出端的一根連線通過電流鉗的鉗口內；

步驟二、給信號發生器通電，并將輸出信號調整到方波，給示波器通電，給功率放大器接入直流穩壓電源；

步驟三、按下示波器的自動測量鍵，通過示波器的窗口觀察ch1通道的電流信號波形與ch2通道的電壓波形，直接讀取被測電磁鐵的響應時間。

優化的技術措施還包括：

上述的步驟二中，信號發生器的輸出幅度為6v，方波的頻率調整為1hz，占空比調整為3%。

上述的步驟二中，示波器的探頭的衰減倍率開關設定為“10×”。

上述的直流穩壓電源的電壓為24v。

上述的步驟三中，使用水平scale旋鈕改變水平單元格對應的時間值。

上述的步驟三中，讀取響應時間前，使用水平position旋鈕調整信號在波形窗口的水平位置使電磁鐵電流變化的拐點清楚地顯示在示波器的窗口上，且波形的起始點位置在時基線的整數線上。

本發明的一種直流電磁鐵響應時間的測試方法，其使用通用儀器作為測量工具，根據直流電磁鐵吸合時的電流波形特性，測試結果直接從示波器的窗口讀取，測試步驟簡單，方法簡便，且準確性高。

附圖說明

圖1是本發明測試時儀器設備之間的連接關系圖；

圖2是直流電磁鐵的結構示意圖；

圖3是直流電磁鐵吸合過程的電流曲線圖；

圖4是示波器上顯示的測試結果圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

如圖1至圖4所示為本發明的結構示意圖，

其中的附圖標記為：信號發生器1、功率放大器2、被測電磁鐵3、勵磁線圈31、動鐵芯32、靜鐵芯33、氣隙δ、示波器4、直流穩壓電源5。

如圖1至圖4所示，

一種直流電磁鐵響應時間的測試方法，包括以下步驟：

步驟一、將信號發生器1的輸出端連接到功率放大器2上，再將被測電磁鐵3的兩端與功率放大器2的輸出兩端相連；將示波器4的探頭一端連接到示波器4的ch2輸入端，探頭的另一端與功率放大器2的輸出兩端相連；將電流鉗探頭連接到示波器的ch1輸入端，并將被測電磁鐵3連接到功率放大器2輸出端的一根連線通過電流鉗的鉗口內；

步驟二、給信號發生器1通電，并將輸出信號調整到方波，調節信號發生器1的輸出幅度為6v，方波的頻率調整為1hz，占空比調整為3%；給示波器4通電，給功率放大器2接入24v直流穩壓電源5，調節示波器4的探頭的衰減倍率開關設定為“10×”；

步驟三、按下示波器4的自動測量鍵，通過示波器4的窗口觀察ch1通道的電流信號波形與ch2通道的電壓波形，使用水平scale旋鈕改變水平單元格對應的時間值；使用水平position旋鈕調整信號在波形窗口的水平位置使電磁鐵電流變化的拐點清楚地顯示在示波器4的窗口上，且波形的起始點位置在時基線的整數線上，直接讀取被測電磁鐵3的響應時間。

測試原理：

直流電磁鐵的工作過程，將如圖2所示直流電磁鐵的開關s1合上，勵磁線圈31通入直流電源u后，其電流逐漸從零開始增大。勵磁線圈31除了純電阻外，還有感抗；所以通電的瞬間電流上升不能立即進入穩態，而是按一定的指數曲線逐漸上升，如圖3所示。電流的激勵產生磁通，所以磁通增長的規律和電流相同。磁通隨著電流的增長而增長，并且當增長到一定值時，使電磁鐵所產生的電磁吸力足以使動鐵芯32開始運動，此時通過勵磁線圈31的電流值稱為觸動電流，即圖3中的a點位置。

從給勵磁線圈31通電至電流達到觸動電流值所需要的時間稱為觸動時間，在圖3中用t1表示。經過t1時間后，動鐵芯32就開始運動了；動鐵芯32運動后，它和靜鐵芯31的距離逐漸變小，也就是氣隙δ減小了，氣隙δ改變使磁阻也發生改變，從而使勵磁線圈31的電感量發生了變化，根據楞次定律它會引起了一個反電動勢idl/dt,產生的電流與勵磁線圈31的工作電流反向，使勵磁線圈31中的電流減小。當動鐵芯32與靜鐵芯33吸合到位而停止運動時，氣隙δ不再發生變化，勵磁線圈31的電感量也不再改變，反電動勢也不存在了；之后，勵磁線圈31中的電流和磁通又繼續上升直至穩定。

動鐵芯32從一開始運動至停止運動，在這段時間內，勵磁線圈31中的電流變化如圖3中a點到b點所示。從a點到b點這段時間，叫做動鐵芯的運動時間，即如圖3中t2；t2后電流和磁通就逐漸增加到它的穩定值。電磁鐵的動作時間就是從勵磁線圈31接通電源開始到動鐵芯32與靜鐵芯33吸合而停止運動所需的全部時間：

t=t1+t2

其中，t為電磁鐵的動作時間；t1為觸動時間；t2為動鐵芯32運動時間。

下面通過具體實驗來證明該測試方法的可行性：

實驗中所使用的設備如下：雙蹤示波器、示波器電流探頭、可調占空比和周期的方波信號發生器、直流穩壓電源、功率放大器以及待測直流電磁鐵。

步驟一、將方波信號發生器的輸出端連接到功率放大器上，再將待測直流電磁鐵的兩端與功率放大器的輸出兩端相連；將雙蹤示波器的探頭一端連接到雙蹤示波器的ch2輸入端，探頭的另一端與功率放大器的輸出兩端相連；將示波器電流探頭連接到雙蹤示波器的ch1輸入端，并將待測直流電磁鐵連接到功率放大器輸出端的一根連線通過示波器電流探頭內；

步驟二、給方波信號發生器通電，并將輸出信號調整到方波，調節方波信號發生器的輸出幅度為6v，方波的頻率調整為1hz，占空比調整為3%；給雙蹤示波器通電，給功率放大器接入24v直流穩壓電源，調節雙蹤示波器的探頭的衰減倍率開關設定為“10×”；此時可以聽到電磁鐵按1秒一次吸合的動靜鐵芯撞擊聲；

步驟三、按下雙蹤示波器的自動測量鍵，通過雙蹤示波器的窗口觀察ch1通道的電流信號波形與ch2通道的電壓波形；使用水平scale旋鈕改變水平時基檔位到10ms(即每個水平單元格對應的時間為10ms)；使用水平position旋鈕調整信號在波形窗口的水平位置使電磁鐵電流變化的拐點清楚地顯示在雙蹤示波器的窗口上，且波形的起始點位置在時基線的整數線上；測試結果如圖4所示，圖4中，下方的電流波形，上方的電壓波形，從圖4中可以簡單、清晰地看到2個拐點(已分別標記為a和b)，直接讀取b點所在位置橫坐標對應的時間值即可。圖4中，示波器橫坐標一大格為10ms，一小格為2ms，b點橫坐標對應的時間值為15ms，即被測直流電磁鐵的響應時間為15ms。

本發明的測試方法，使用通用儀器作為測量工具，根據直流電磁鐵吸合時的電流波形特性，測試結果直接從示波器的窗口讀取，測試步驟簡單，方法簡便，且準確性高。

本發明的最佳實施例已闡明，由本領域普通技術人員做出的各種變化或改型都不會脫離本發明的范圍。