Магнитоупругий датчик растягивающих усилий

 

Изобретение относится к техни ке измерения сил и давлений. Цель изобретения повышение точности и чувствительности за счет исключения воздушного зазора и обеспечения не зависимости характеристики от знака измеряемого усилия, а также расшире - ние фукнциональных возможностей за счет обеспечения измерения давления. В зазор магнитопровода 1 магнитоуп ругого датчика введен элемент 6 прямоугольного сечения из магнитного упругого материала, при этом большие его стороны скреплены с торцовыми концами магнитоцровода 1. 4 ил. Q S

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

)Ьфъ С, .а,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИГ1 „

Н д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 527611 (21) 3676244/24-10 (22) 16. 12.83 (46) 23.03.88. Бюл. № 11 (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (72) А.А.Гамбарян (53) 531.781 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 527611, кл. G 01 L 1/12, 1975.

»ВО ИЕЗП5 A2 (51) 4 G 01 L 1/12 (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК РАСТЯГИВАЮЩИХ УСИЛИЙ (57) Изобретение относится к технике измерения сил и давлений. Цель изобретения — повышение точности и чувствительности за счет исключения воздушного зазора и обеспечения независимости характеристики от знака измеряемого усилия, а также расширение фукнциональных возможностей за счет обеспечения измерения давления.

В зазор магнитопровода 1 магнитоутг" ругого датчика введен элемент 6 прямоугольного сечения из магнитного упругого материала, при этом большие его стороны скреплены с торцовыми концами магнитопровода 1. 4 ил.

1 1383115

Изобретение относится к технике измерения сил и давлений и является усовершенствованием изобретения по авт. св. Р 527611.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности за счет исключения воздушного зазора и обеспечения независимости характеристики от знака измеряемого усилия, а также расширение функциональных возможнос-. тей за счет обеспечения измерения давления.

На фиг.1 и 2 представлены проекции предлагаемого магнитоупругого 15 датчика растягивающих усилий с кольцевым магнитопроводом; на фиг.3— преобразователь усилий и..давлений с рамочным магнитопроводом, на фиг.4схема замещения магнитных цепей пре- 20 образователей.

Магнитоупругий датчик (фиг.1-3) содержит замкнутый магнитопровод 1 с изгибаемьпат симметричными плечами 2, на которых сделаны отверстия 3. Диф 25 ференциально соединенные измерительные обмотки 4 размещены в отверстиях

3 и охватывают внешние и внутренние от нейтральной линии магнитопровода участки плеч 2. Намагничивающая об- 30 мотка 5, питаемая переменным током, размещена между плечами 2 и охватывает магнитопровод 1 по толщине. Торцы плеч 2 замкнуты между собой изгибаемым расширением магнитопровода 1 р. виде элемента 6, выполненного из двух прямоугольных упругих пластин

7, соединенных между собой по коротким сторонам и расположенных перпендикулярно средней линии магнитопровода, при этом размеры пластин 7 превышают размеры поперечного сечения магнитопровода 1.

В схеме магнитной цепи (фиг.4)

R>„,- магнитное сопротивление внешне"с от нейтральной линии участка каждого плеча; R магнитное сопротивление внутреннего от нейтральной линии участка каждого плеча 2; R>— магнитное сопротивление стенок каждой половины элемента 6, замыкающей торцы плеч 2 по обе стороны нейтральной линии; Й вЂ” магнитное сопротивление воздушного зазора между торцами плеч

2; F« — магнитодвижущая сила намагни55 чивающей обмотки 5.

Датчик работает следующим образом.

При отсутствии измеряемого усилия

Р (или давления) внешние и внутренние от нейтральной линии участки плеч 2 имеют одинаковые магнитные сопротивления R R Поэтому составляющие

1 L мпгнитного потока этих участков (по контурам F R R R F H FäR> R R F ) равны между собой, следовательно, на дифференциальном выходе измерительных обмоток 4 напряжение равно нулю.

При воздействии измеряемого растягивающего усилия Р между концами плеч 2 (или давления) стенки элемента 6 изгибаются в стороны удаления торцов плеч 2 друг от друга. При этом внешние от нейтральной линии участки плеч 2,сжимаются, поэтому увеличиваются магнитные сопротивления R>, и уменьшаются магнитные потоки этих участков. Одновременно внутренние от нейтральной линии участки плеч 2 растягиваются, при этом магнитные сопротивления Кщ этих участков уменьшаютg7 ся, а магнитные потоки через них увеличиваются. В результате на дифферен"" циальном выходе измерительных обмоток

4 появляется напряжение, пропорциональное измеряемому усилию (давлению) и обусловленное разностью магнитных потоков по внешним и внутренним участкам плеч 2 с магнитными сопротивлениями К,щ В.„, . Датчик работает аналогичным образом при воздействии сжимающего усилия между концами плеч 2.

При измерении давлений торцы элемента 6 жестко и герметично соединяют с трубопроводом системы (например, сваркой), давление в которой необходимо определить. Поэтому стенки элемента 6 работают как прямоугольные мембраны с защемленными краями, в центральных частях которых расположены торцы плеч 2. При этом деформации изгиба центральных частей стенок элемента б, возникающие от давления, обуславливают изгиб плеч 2.

При измерении усилий торцы элемента 6 свободны и не препятствуют деформациям центральных частей ее стенок, поэтому длину элемента б можно уменьшать до величины толщины торцов плеч 2.

Б предлагаемом магнитоупругом датчике растягивающих усилий магнитное сопротивление стенок расширяющегося участка магнитопровода 1 на порядок и более меньше магнитного сопротивления воздушного зазора между торцами плеч 2 (R,> а Rg). Поэтому магнитный поток, намагничивающий обмотки 5, 1383115 замыкается в основном через стеики элемента 6 между торцами плеч 2, а не через оздушный зазор, как. в известном устройстве. Следовательно, 5 при прочих равных условиях магнитные потоки и чувствительность предлагаемого датчика на порядок и более выше, чем у известного.

Магнитный поток предлагаемого дат- 10 чика протекает. через замкнутый магнитопровод с незначительным взаимодействием с электромагнитными полями и экранирующими элементами среды. Поэтому точность измерения предлагаемо-15

ro датчика на порядок выше точности измерения известного.

Кроме того, при изгибе магнитное сопротивление стенок элемента 6 меж ду торцами плеч 2 не меняется, так как составляющие этого сопротивления по обе стороны нейтральной линии элемента 6 магнитопровода меняются в разные стороны. Поэтому изменение ширины воздушного зазора между торца- 25 ми плеч 2 не влияет на величину магнитного потока намагничивающей обмотки 5, так как магнитный поток протекает по стенкам элемента 6, а не через воздушный зазор между торцами плеч 2. Следовательно, предлагаемый датчик имеет линейную характеристику с симметричными ветвями.

Формула и з о б р е т е н и я

Магнитоупругий датчик растягивающих усилий по авт. св. Р 527611, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности за счет исключения воздушного зазора и обеспечения независимости характеристики от знака измеряемого усилия, а также расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения давлений, магнитопровод выполнен замкнутым, причем одна из его частей выполнена в виде двух прямоугольных упругих пластин, соединенных между собой по коротким сторонам и расположенных перпендикулярно средней линии магнитопровода, при этом размеры этих пластин превышают размеры поперечного сечения магнитопровода.

Составитель Г. Старостина

Редактор Л.Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор Н.Король

Заказ 1284/36 Тираж 847 Подписное

I ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4