Устройство для измерения усилий

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ по авт. св. № 690335, отличающееся тем, что, с целью уменьшения порога чувствительности, оно снабжено двумя дополнительными обмотками, расположенными между подмагничивающими обмотками и включенными последовательно с ними, каждая из которых выполнена из двух идентичных секций , включенных между собой встречно, причем ближние к подмагничиьающим обмоткам секции дополнительной обмотки включены согласно с ними, а число витков каждой секции равно половЙи числа витков подмагничивающих обмоток. (П

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU 10 7

3<51> G 01L 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 690335 (21) 3509511/18-10 (22) 04.11.82 (46) 23.01.84. Бюл. У 3 (72) Е. В. Задовский, А. А. Штин и С. П. Перепелов (71) Ижевский механический институт (53) 531.781 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р .690335, кл. G 01 1 1/12, 14.09.77. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УСИЛИЙ по авт. св. N 690335, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения порога чувствительности, оно снабжено двумя дополнительными обмотками, расположенными между подмагничивающими обмотками и включенными последовательно с ними, каждая из которых выполнена из двух идентичных секций, включенных между собой встречно, причем ближние к подмагничивающнм обмоткам секции дополнительной обмотки включены согласно сними,а чисцо витков каждой секции равно половине числа витков подмагничивающих обмоток.

1068742 2

Изобретение относится к измерению неэлектрических величин и может быть использовано в приборах и системах для измерения усилий.

По основному авт. св. N 690335 известно устройство для измерения усилий, содержащее

m- < àçHûé линейный сектор, равномерную измерительную обмотку, ферромагнитный сердечник, воспринимающий измеряемое усилие, блок регистрации, а также включенные после- i p довательно фильтр, фазовый детектор, источник управляемого тока и две подмагничиваюшие обмотки, включенные по дифференциальной схеме и расположенныс с возможностью взаимной ориентации относительно статора, причем вход фильтра подключен к измерительной обмотке. Принцип действия уст.ройства основан на измерении характеристик

311С от скачков Баркгаузена, возникающих нри псремагничивании ферромагнитного сердечника лппейным статором. Цеш, содержащая подмагничивающие обмотки, фиштр, фазовый детектор и источник управляемого тока, служит для угленьшения периодической помехи, вознлкаюшсй ввиду неидеальности конструктивных параметров устройства. Уменьшение помехи достигается за с гет насыщения части сердс шика, расположенной в зоне измерительной обмотки (1).

Однако известное устройство отличается недостаточной степенью подавления помехи, что ограничивает порог чувствительности устройства. Принцип подавления помехи, реализуется в полной мере, когда ширина границы между насышенным и перемагничиваемым участками ферромагнитного сердечника бесконечно мала, 35 т.е. распределение напряженности подмагничивающсго поля вдоль оси сердечника имеет прямоуголь ую форму. Реальное же распределение поля каждой из подмагничиваюших обмоток имеет колоколообразный вид, 40

Цель изобретения — уменьшение порога чувствительности..

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения усилий снабжено двумя дополнительными обмотками, расположенными 45 между подмагничиваюшими обмотками и включенными последовательно с ними, каждая из которых выполнена из двух идентишых секций, включенных между собой встречно, причем ближние к подмагничиваюшим обмоткам сек- 50 ции дополнительной обмотки включены согласно с ними, а число витков каждой секции равно половине числа витков подмагничива1оших обмоток.

На фиг. 1 представлена блок-схема устрой- 55 ства; на фиг. 2 — 4 — графики распределения полей вдоль ферромагнитного сердечника, иллюстрирующие принцип работы устройства.

Устройство лля измерения усилий (фиг, 1) включает. m-фаэный линейный статор 1, равномерную иэ,:рительную обмотку 2, ферромагнитный сердечник 3, воспринимаюший измеряемое усилие Р, блок 4 регистрации, подмагничиваюшие обмотки 5 и 6, источник 7 управляемого тока, фазовый детектор 8, фильтр 9, секции 10 и 1! первой дополнительной обмотки, а также секции 12 и 13 второй дополнительной обмотки. Как видно из фиг.1, фильтр 9, фазовый детектор 8, источник 7 управляемого тока и подмагничиваюгцие обмотки S и 6 соединены последовательно, а вход фильтра 9 подключен к измерительной обмотке 2. Кроме того, подмагничиваюшие обмотки 5 и 6 установлены с возможностью . взаимной ориентации относительно статора 1 и включены по дифференциальной схеме.

Обе дополнительные обмотки, выполненные в виде двух идентичных секций (соответственно 10 и 11, 12 и 13); включенных встречно, расположены между подмагничиваюшими обмотками 5 и 6, причем включены последовательно с ними, Ближние к подмагничиваюшим обмоткам 5 и 6 секции (соответственно 11 и 13) включены согласно с ними, а число витков каждой секции 11 — 13 равно половине числа витков подмагничиваюших обмоток 5 и 6.

Устройство работает следующим образом.

Линейный статор 1 создает поле, перемагничиваюшее сердечник 3. В измерительной обмотке 2 наводится ЭДС от скачков Баркгаузена, поступающая далее в блок 4 регистрации. Измеряемое усилие P создает растягиваюшие напряжения в сердечнике 3, вследствие чего изменяются характеристики ЭДС от скачков Баркгаузена и, соответственно, показания блока 4 регистрации. На выходе измерительной обмотки 2 возникает также периодическая помеха с частотой питания статора 1. Эта помеха выделяется фильтром 9 и поступает на вход фазового детектора 8, который управляет работой источника 7 тока. Последний создает в подмагничиваюших обмотках S и б постоянный ток такой величины, чтобы величина помехи была минимальной. Это достигается путем изменения перемагничиваемого участка сердечника 3 за счет частичного его насыщения полями обмоток 5 и 6.

Роль дополнительных обмоток, образуемых секциями 10 и 11, а также 12 и 13, сводится к следующему. На графиках (фиг.2 и 3) Н((x) — подмагничиваюшее поле;

Н (х) — поле линейного статора; Q(x)— суммарное поле, равное Н,(х)+.Н (х); .х координата, совпадающая с осью ферромагнитного сердечника 3 (фиг. 1). На, фиг, 2

10687

3 показано идеальное распределение Q (>) теоретически необходимое для полной компенсации помехи (на участке, равнсч полюсному делению статора Хи, кривые Н () и

Я (х) совпадают и смещены друг относительно друга для удобства чертежа). На практике распределение подмагничивающего поля х, создаваемого обмотками 5 и 6 (фиг. 1), имеет вид, показанный на фиг. 3.

Поскольку поле Н (Х1 на интервале Хо 10 отлично от нуля и монотонно изменяется по длине сердечника, то суммарное распределение поля Ч х) на интервале х от; лично от синусоидальной формы и, соответственно, величина помехи принципиально не может быть равной нулю. Влияние неидеальности распределения поля k (i) в данном случае эквивалентно периодическому изменению длины перемагничиваемого участка сердечника. Очевидно, необходимо приблизить каким-либо путем форму кривой

Qq(x) на фиг..3 к кривой на фиг. 2. На фиг. 4 показаны следующие зависимости напряженности поля от координаты х: Н,(х1— поле подмагничивающей обмотки 5; Нв (х) ВНИИПИ Заказ 11450/35

Тираж 827 Подписное

Филиал ППП "Патент", г . г. Ужгород, ул.Проектная,4

42 4 поле ближней секции 10; + (x) — поле дальней секции 11; т1, х — суммарное поле, равное H> ) +- Н в(х)«Н,",{х), Из фиг..4 видно, что поле Ч, (х) гораздо быстрее убывает с изменением координаты х, чем распределение Н„(Х 1, что и требовалось по лучить. Установлено также, что наилучшие результаты достигаются при числе витков каж. дой секции, равном половине числа витков подмагничивающих обмоток, а увеличение числа секций дополнительных обмоток более двух не дает заметного эффекта.

Из фиг. 4 также очевидна необходимость встречного включения секций (10 и 11, 12 и 13 на фиг. 1), причем ближняя к перемагничивающей обмотке секция должна . быть включена согласно с ней. При. любых других вариантах включения секций вид кривой Н» () искажается и, соответственно, положительный эффект (уменьшение помехи) не достигается. Практически полное устранение помехи позволило регистрировать более малые изменения характеристик ЭДС от скачков Баркгаузена, т.е. уменьшить порог чувствительности устройства.