Магнитоупругий датчик давления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1114903 А

С 01 L 9(16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

@ру"..@qgр g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ".,.!,",.," .":,.,.„,, Н

Й АВ ОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;".,ыь. ЙОТЫ А.

zo

Q

21

Ю

f1

16 (21) 3497160/ t 8-10 (22) 13.10.82 (46) 23.09.84. Бюл. и 35 (72) А.С.Соколовский, В.Б.Воробьев, А.Л.Демин и В.В.Ульянов (53) 531. 787 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 214615, кл. G 01 L 9/16, 1968.

2. 1инзбург В.Б. Иагнитоупругие датчики,Х.; "Энергия", 1970, с. 60, рис. 32 (прототип). (5 ) (57) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащий два преобразователя, каждьй из которых состоит иэ замкну-.того тонкостенного цилиндрического иагиитопровода с кольцевыми обмотками цепей возбуждения и иэмерения, отличающийся тем, что, с целью повышения его чувствительности, магнитопровод первого преобразователя выполнен в виде полого цилиндра с ребордами, на которых по внешнему диаметру расположены бурты, а между ребордами размещены обмотки, магнитопровод второго преобразователя выполнен в виде полого цилиндра с центральным сердечником, в полости которого на сердечнике размещены обмотки этого преобразователя, и расположен соосно внутри магнитопровода первого преобразователя, а торцы обоих магннтопроводов с каждой стороны жестко связаны между собой дисками, образуя кольцевую герметичную полость, соединенную с .контролируемой средой.

1114903

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления жидких и газообразных сред, в частности для контроля давления рабочей жидкости в гидросистемах испытательных стендов.

Известен магнитоупругий датчик давления, содержащий в качестве чувствительного элемента полый цилиндр, заглушенный с одного торца. Цилиндр !О охвачен обмотками намагничивающей и измерительной, которые закрыты снаружи внешним цилиндром и торцовой крышкой, замыкающими магнитопровод 1J.. 15

Недостатком этого датчика является низкая чувствительность, поскольку главные механические напряжения в чувствительном элементе окружное 6

1 и осевое GZ имеют одинаковые знаки, 20 и, следовательно, относительное изменение магнитной проницаемости и соответственно выходной сигнал датчика являются функцией разности этих напряжений. Кроме того, датчик не 25 имеет компенсационной части, что также увеличивает нелинейность характеристики.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является магнитоупругий датчик давления, содержащий два включенных в дифференциальную схему преобразователя, каждый из которых содержит цилиндрический полый закры35 тый с одного торца магнитопровод, в котором в наружной проточке размещены цилиндрические катушки цепей возбуждения и измерительной 123.

Один из преобразователей рабочий, другой — компенсационный. Использование второго ненагружаемого датчика создает ряд затруднений с его размещением, приводит к увеличению в два раза тока питания и уменьшает чувствительйость датчика.

Статическая характеристика этого датчика является нелинейной, поскольку главные механические напряжения

Я„и Д имеют одинаковые знаки, и, 50 следовательно, относительное изменение магнитной проницаемости вдоль оси чувствительного цилиндрического магнитопровода равняется

< =-s (6 -8) 55 где $ — тензочувствительность материала по изменению магнитной проницаемости, и соответственно выходной, сигнал датчика является функцией разности этих напряжений.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитоупругом датчике давления, содержащем два преооразователя, каждый из которых состоит иэ замкнутого тонкостенного цилиндрического магнитопровода с кольцевыми обмотками цепей возбуждения и измерения, магнитопровод первого преобразователя выполнен в виде полого цилиндра с ребордами, на которых по внешнему диаметру расположены бурты, а между ребордами размещены обмотки, магнитопровод второго преобразователя выполнен в виде полого цилиндра с центральным сердечником, в полости которого на сердечнике размещены обмотки этого преобразователя, и расположен еоосно внутри магнитопровода первого преобразователя, а торцы обоих магнитопроводов с каждой стороны жестко связаны между собой дисками, образуя кольцевую герметичную полость, соединенную с контролируемой средой.

На чертеже приведен один из вариантов датчика давления.

Датчик содержит два магнитоупругих преобразователя. Первый преобразователь выполнен в виде полого кольца с боковыми 1 и 2, внутренней 3 и внешней 4 стенками, с выступающими торцами 5 и 6. В полости кольца уложены обмотки ?, которые экранируются магнитопроводом 8. Второй преобразователь выполнен в виде расположенного соосно внутри кольца закрытого с торцов 9 и 10 цилиндра 11 с сердечником 12 и обмотками 13 внутри. Торец 9 цилиндра 11 соединен с выступающим торцом 5 торцовой стенкой 14, а торец 10 цилиндра 11 — с выступающим торцом 6 торцовой стенкой 15., Торцовые стенки 14 и 15 выполнены из немагнитного материала. Внутренняя 3 и боковые 1 и 2 стенки кольца, цилиндр 11, торцовые стенки 14 и 15 образуют замкнутую герметичную полость 16, сообщенную с измеряемой средой (не показана).

Конструктивно внутренняя 3, боковые 1 и 2 стенки кольца, выступающие торцы 5 и 6 выполнены за одно целое.

Внешняя стенка 4 кольца выполнена в виде обоймы с внутренним буртом 17, 1114

Составитель В.Казаков

Редактор р Цицика Техред Ж.Кастелевич Корректор M. 1аксимишинец

Заказ 6758/28 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óærîðoä, ул .Проектная,4.упирающимся снаружи в выступающий упор 6 и торцовую стенку 15. Обойма соединена резьбовым соединением 18 с выступающим торцом 5.

Цилиндр 11 выполнен эа одно целое с торцом цилиндра 9, сердечником 12 и имеет схемную крышку 18 с гайкой 19> навинчиваемук на конец сердечника 12.

Торцовая стенка 14 скреплена с 1п выступающим торцом 5 и торцом 10 цилиндра 11 и выступающим. торцом 6 сварочными швами 20 — 23, Датчик работает следующим образом.

При подаче давления в полость 16 стенка 3 первого преобразователя ис пытывает растягивающее G„ è сжимающие Oj напряжения, так как полость 16 охватывает стенку 3 с торцов, и дав" ление на боковые стенки 1 и 2 сжимает стенку 3 в осевом направлении.

Следовательно, в первом преобразователе главные механические напряже.ния Gq и 6 имеют равный знак и, значит, относительное изменение магнитной проницаемости вдоль оси цилиндрической части его чувствительного магнитопровода равно dt =-S (6„+ 6z), в результате и выходной сигнал этого преобразователя является функцией суммы этих напряжений.

Чувствительность преобразователя увеличивается и .за счет чувствитель903

4 ных боковых стенок t и 2, также являющихся магнитопроводом, как и стенка 3.

Чувствительный элемент второго преобразователя, являющийся его магнитопроводом, стенка цилиндра 11 испытывают сжимающие напряжения 6 и растягивающие напряжения 5g, так как торцовые стенки 14 и 15, распираемые измеряемым давлением растягивают в осевом направлении цилиндр 11.

С другой стороны это давление на торцовые стенки 14 и 15 гасится жесткостью обоймы 4, которая намного ! больше, чем жесткость чувствительных частей магнитопроводов датчика.

Следовательно, главные механические напряжения 6„ и б во втором преобразователе также имеют разные знаки и его выходной сигнал будет также функцией суммы этих напряжений.

Выполнение датчика, при котором один преобразователь расположен внутри другого существенно уменьшает его габариты, а выполнение торцовых стенок 14 и 15, связывающих два преобразователя, иэ немагнитного материала уменьшает магнитную связь преобразователей.

Таким образом, использование изобретения позволит существенно повысить чувствительность датчика давления.