Устройство для измерения механических величин

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащее последовательно соединенные источник переменлого тока, накладной индукционный преобразователь, усилитель и счетчик, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности , оно снабжено последовательно соединенными детектором, фильтром, дифференциатором , формирователем, триггером и аналоговым ключом, включенным между усилителем и счетчиком, пороговым элементом и нуль-органом, вход порогового элемента соединен с вторым выходом источника переменного тока, а выход - с вторым входом триггера, вход нуль-органа соединен с . выходом усилителя, а его выход с вторым входом аналогового ключа.

3 gy G 01 И 27/83

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ.(21) 3386732/25-28 (22) 27.01.82 (46) 15.05.83.Бюл., 9 18 (72) A.A.Øòèí, С.Б.Машкович, С.П.Нерепелов и В.В.Кочнев (71) Ижевский механический институт (53) 620.179. 14 (088. ° 8) (56) 1. "Дефектоскопия", 1973, 9 .5, с. 30-33.

2. Патент CtUA 9 3706028, кл. G 01 R 33/12, 1972 -(прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ИЕХЛНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащее по> следовательно соединенные источник переменного тока, накладной индукЯ(.),„, 1018003 A е ционный преобразователь, усилитель и счетчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными детектором, фильтром, дифференциатором, формирователем, триггером и аналоговым ключом, включенным между усилителем и счетчиком, пороговым элементом и нуль-органом, вход порогового элемента соединен с вторым выходом источника переменного тока, а выход -. с вторым входом триггера, вход нуль-органа соединен с вторым выходом усилителя, а его выход— . с вторым входом аналогового ключа.

1018003

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах для измерения усилий и различных физико-механических величин, определяемых механическими напряжениями.

Известны устройства для измерения механических величин., основанные на методе вихревых токов. Такие устройства обычно содержат последовательно соединенные источник переменного тока, индукционный преобразователь накладного типа и блок регистрации.

Индукционный преобразователь устанавливается на поверхности образца или какой-либо детали. Принцип действия описанных устройств основан на том, что выходной сигнал индукционного преобразователя зависит от удельного сопротивления материала детали, которое, в свою очередь, определяет-. ся механическими напряжениями(1 >.

Недостатком подобных устройств является малая чувствительность, так как относительное изменение удельного сопротивления при механическом нагружении металлов мало.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения механических величин, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, накладной .индукционный преобразователь, усилитель и счетчик. Накладной преобразователь устанавли вается на поверхности ферромагHHT5 нОго иэделия, Источник переменного тока создает переменное магнитное поле в объеме ферромагнетика, расположенном в зоне накладного преобразователя. Этот объем перемагничивается, вследствие чего на выходе преобразо- 40 вателя возникает характерный случайный сигнал - ЭДС от скачков Баркгаузека. Эта ЭДС усиливается и далее

Поступает на счетчик, который регистрирует среднее число выбросов ЭДС эа некоторый уровень селекции. Поскольку интенсивность выходного сигнала индукционного преобразователя сильно зависит от механических напряжений в ферромагнетике, то и:показания счетчика также зависят от приложенного усилия или от внутренних напряжений в иэделии(2 ).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения из-за влияния зазора. 5. ю

Цель изобретения — повыщение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено последовательно соединенными детектором,фильт- Я) ром, дифференциатором, формирователем, триггером и аналоговым ключом, включенными между усилителем и счетчиком, пороговым элементом и нульорганом, вход порогового элемента соединен с вторым вьжодом источника переменного тока, а выход — с вторым входом триггера, вход нуль-органа соединен с вторым выходом усилителя, а его выход — с вторым входом аналогового ключа.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство содержит источник 1 переменного тока, пороговый элемент 2, накладной индукцион>.ый преобразователь 3, дифференциатор 4, формирователь 5, триггер 6, усилитель 7, детектор 8, фильтр 9, нуль-орган 10, аналоговый ключ 11 и счетчик 12.

Источник 1, преобразователь 3 и усилитель 7 соединены последовательно, а между усилителем 7 и счетчиком 12 включены последовательно соединенные нуль-орган 10 и аналоговый ключ 11. Последовательно соединенные детектор 8, фильтр 9, дифференциатор

4, формирователь 5 и триггер 6 образуют блок управления, включенный между усилителем 7 и управляющим вхо-" дом ключа 11. Кроме того, блок управления включает пороговый элемент 2, вход которого подключен к выходу источника тока, а выход — к второму входу триггера 6.

Временные диаграммы включают утрированный сигнал U Ю, снимаемый с выхода индукционного преобразователя 3; выходной сигнал U>14 с выхода нуль-органа 10; выходной сигнал U (строб-импульс ) 15 с триггера 6; сигнал 04 16 с выхода ключа 11 выходной сигнал U5 17 источника переменного тока 1; сигнал U6 18 с выхода порогового элемента 2; сигнал 0 19

ЭДС от скачков Баркгаузена, снимаемый с выхода усилителя 7> выходной сигнал U 20 с фильтра 9, выходной сигнал 0 21 с дифференциатоЭ ра 4, выходной сигнал 0„ 22 с формирователя 5

Принцип действия устройства основан на том факте, что ср днее число пересечений центрированного нормального случайного процесса (каковым практически является выходной сигнал индукционного преобразователя в данном случае) с нулевым уровнем не зависит от дисперсии или, другими словами, от мощности процесса.

Устройство работает следующим образом.

Источник 1 переменного тока создает ток, который, протекая по пере>иагничивающей обмотке индукционного преобразователя 3, перемагничивает некоторый ограниченный объем ферромагнитного изделия (не показан) .

Яследствие этого в измерительной обмотке преобразователя индуциру1018003 ется ЭДС от скачков Баркгаузена, поступающая на усилитель 7, Сигнал

13 с выхода усилителя 7 поступает на нуль-орган 10 и затем сигнал 14 через аналоговый ключ 11 — на счетчик 12, который регистрирует среднюю частоту ограниченного сигнала 1б.

Структура блока управления, вырабатывающего строб-импульс, опре деляется следующим. Ограничение выходного сигнала индукционного преоб- 10 разователя приводит к тому, что на изменение мощности сигнала; вызванного изменением измеряемой величины, счетчик не реагирует так же, как и на изменение, например, зазора меж- 15 ду индукционным преобразователем и иэделием. Это во многих случаях приводит к уменьшению точности измерения, так как среднее число пересечений сигнала с нулевым уровнем зависит лишь от спектральных характеристик этого сигнала, а последние в некоторых материалах слабо связаны с механическими напряжениями. В уст- . ройстве формируется строб-импульс, длительность которого зависит от временного сдвига выходного сигнала индукционного преобразователя относительно выходного сигнала источника переменного тока. При этом учитывается также то, что мгновенная частота ЗО пересечений ЭДС от скачков Баркгауэена с нулевым уровнем в течение полупериода перемагничивания не является постоянной.

BHHHIIH Заказ 3529/42 тираж 673 Подписное!

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä,.óë. Проектная,4

На вход порогового элемента 2 поступает сигнал 17 с выхода источни- ка 1 переменного тока. Уровень сра- батывания порогового элемента 2 определяется постоянным заданным уров1 .нем О . Выходной сигнал 18 порогового элемента 2 поступает на первый вход триггера б, который формирует передний фронт сигнала 15 (строб-импульса). Этот импульс открывает ана. логовый ключ 11 и ограниченный сигнал с выхода нуль-органа 10 регистрируется счетчиком 12. Второй фронт строб-импульса синхронизировав с характерной точкой ЭДС от скачков Баркгаузена в частности с ее максимумом.

Усиленный сигнал 19 ЭДС детектируется детектором 8 и сглаживается фильтром 9. Выходной сигнал 20 фильтрапоступает на дифференциатор 4, который выделяет момент .времени, соответствующий максимуму ЭДС от. скачков

Баркгаузена. Выходной сигнал 21 дифференциатора поступает на формирователь 5 и далее (сигнал 22) на другой вход триггера 6. Последний перебрасывается, формируя задний фронт сигнала 15. строб-импульса ). аналоговый ключ 11 закрывается и прохождение импульсов на счетчик прекращаетСяе

Таким образом, в устройстве устранено влияние на результат измерения колебаний уровня селекции (зазора) при измерении ЭДС от скачков Баркгауэена.