Способ измерения усилий

 

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет снизить энергетические затраты при измерении усилий, приложенных к ферромагнитному сердечнику. Сердечник перемагничивают полем, периодически изменяющимся в соответствии с сигналом U<SB POS="POST">1</SB>(T). Воздействие усилия на сердечник приводит к изменению величины ЭДС от скачков намагниченного и временного положения ее реализации относительно перемагничивающего поля. Вид ЭДС для нулевой, средней и максимальной величин измеряемого усилия показан на графиках U<SB POS="POST">2</SB>(T), U<SB POS="POST">3</SB>(T) и U<SB POS="POST">4</SB>(T) соответственно. Ограничение амплитуды (показано пунктиром) осуществляют в момент максимума ЭДС, соответствующей половине максимального усилия. Это приводит к тому, что регистрируемая ЭДС имеет вид, показанный на графиках U<SB POS="POST">5</SB> (T), U<SB POS="POST">6</SB> (T) и U<SB POS="POST">7</SB> (T) для нулевой, средней и максимальной величин измеряемого усилия соответственно. Причем ЭДС регистрируют только в течение одного полупериода. Для снижения энергетических затрат при достижении перемагничивающего поля на втором полупериоде напряженности технического насыщения его амплитуду ограничивают. Момент достижения амплитуды перемагничивающего поля технического насыщения определяют по прекращению скачков намагниченности. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU „„1527520 (51) 4 G 01 L 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4389885/24-10 (22) 09.03.88 (46) 07. 12.89. Бюл. В 45 (71) Муромский филиал Владимирского политехнического института (72) А.И.Соколик (53) 531.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 717571, кл. -G 01 1. 1/12.

Авторское свидетельство СССР

У 1137347, кл. Г 01 L 1/12, 1983. (54)СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет снизить энергетические затраты при измерении усилий, приложенных к АерроМагнитному сердечнику. Сердечник перемагничивают полем, периодически изменяющимся в соответствии с сигналом U, (t).Âîçäåéñòâèå усилия на сердечник приводит к изменению величины

ЭДС от скачков намагниченности и временного положения ее реализации отноИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах для измерения усилий с цифровой обработкой результатов измерения.

Цель изобретения — снижение энергетических затрат.

На фиг ° 1 представлены временные диаграммы, поясняющие сущность способа; на фиг.2 — блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.3 — диаграммы, иллюстрирующие работу устройства. сительно перемагничивающего поля, Вид ЭДС для нулевой, средней и максимальной величин измеряемого усилия показан на графиках U (t), V (t), и U<(t) соответственно. Ограничение амплитуды (показано пунктиром) осуществляют в момент максимума ЭДС, соответствующей половине максимального усилия. Это приводит к тому, что регистрируемая ЭДС имеет вид, показанный на графиках П (), U<(t) и U,(t) для нулевой, средней и максимальной величин измеряемого усилия соответственно. Причем ЭДС регистрируют только в течение одного полупериода. Для снижения энергетических затрат при достижении перемагничивающего поля на втором полупериоде напряженности технического насыщения его амплитуду ограничивают. Момент достижения амплитуды перемагничивающего поля технического насыщения определяют по прекращению скачков намагниченности. 3 ил.

На временных диаграммах фиг.1

U,(t)-сигнал,.создающий перемагничивающее поле; U<(t), U>(t) и U+() вид ЭДС от скачков намагниченности для нулевой, средней и максимальной величин измеряемого усилия соответственно; Н >(t), Н (t) и U z(t) — вид регистрируемой Э, tC для нулевой, средней и максимальной величин измеряемых усилий соответственно.

Измерение усилия производится следующим образом.

15275?О

ЭДС регистрируют только в течение одного полупериода. Это связано с

30 тем, что для предотвращения нестабильности, обусловленной перемагничиваиием сердечника по частным циклам, амплитуда напряженности поля на втором полупериоде должна быть достаточной для насышения сердечника во всем 35 диапазоне измерений.

Для снижения энергетических затрат в предлагаемом способе использован тот факт, что при Н „ > Н (Н вЂ” амп- 40 литуда перемагничивающего поля, Нз напряженность технического насыщения) параметры ЭДС не зависят от амплитуды поля, а определяются лишь скоростью его. изменения. Поэтому наибо- 45 лее рациональным следует считать режич, при котором на втором полупериоде перемагничивания H = Н для каждого значения измеряемого усилия. Мерой достижения перемагничивающем полем напряженности технического насыщения и моментом ограничения ампли50 туды поля служит прекращение скачков намагниченности.

На фиг.2 показано УстРойство, Реа- 55 лизующее предлагаемый способ. Устройство содержит последовательно соединенные триггер 1, двухполярный стабилизатор 2, интегратор 3, усилитель 4

Ферромагнитный сердечник, к которому прикладывается измеряемое усилие, перемагничивают полем, периодически изменяющимся в соответствии с сигналом U (t) (фиг.1). Воздействие ! усилия на сердечник приводит к изменению величины ЭДС от скачков намагниченности и временного положения ее реализации относительно пере- 10 магничивающего поля Uz(t), U>(t) и

U (t) (фиг.1) . Ограничение амплитуды перемагничивающего поля на одном полупериоде осуществляют в заданный момент реализации ЭДС, соответствующей определенной величине усилия.

На фиг. 1 пунктиром показано ограничение амплитуды в момент максимума

ЭДС, соответствующей половине верхнего предела диапазона измерения.

Это приводит к тому, что регистрируемая ЭДС имеет вид, показанный на гРафиках U (t), U (), Uq(t) . ВыбоР момента ограничения амплитуды поля на одном полупериоде должен обеспечивать 25 необходимую крутизну и линейность характеристики. тока, индукционный преобразователь 5 с ферромагнитным сердечником, усилитель 6, аналоговый коммутатор 7 и блок 8 регистрации, пороговый элемент

9, вход которого соединен с выходом интегратора 3, а выход подклю i.í к первому входу триггера 1, а также последовательно соединенные детектор 10, вход которого подключен к выходу аналогового коммутатора 7, и нуль-орган 11, выход которого соединен с вторым входом триггера 1..КРоме того, управляющий вход аналогового коммутатора 7 подключен к выходу триггера 1, а на опорный вход порогового элемента 9 подается постоянное напряжение э

Работа устройства основана на интегрировании постоянного напряжения, полярность которого меняется в заданные моменты времени. Выходной сигнал интегратора 3 (U (t) на фиг.3) усиливается усилителем 4 и поступает на намагничивающую обмотку индукционного преобразователя 5. Скачки намагниченности, возникающие при перемагничивании сердечника регистрируются иэме) рительной обмоткой индукционного преобразователя 5. Регистрируемая ЭДС усиливается усилителем 6 и через аналоговый коммутатор 7 поступает в блок

8 регистрации, где определяется результат измерения. При ограничении амплитуды перемагничивающего поля по предлагаемому способу выходной сигнал усилителя 6 имеет вид, показанный на графике Ug(t) (фиг.3).

Переключение полярности входного сигнала интегратора 3 осуществляется следующим образом. Пороговый элемент

9 сравнивают выходной сигнал интегратора 3 с заданным уровнем V, величину которого устанавливают так, чтобы ограничение поля на одном полупериоде в заданный момент реализации ЭДС, соответствующей определенной величине усилия. Выходной сигнал порогового элемента 9 (U„(t) на фиг.3) поступает на первый вход триггера 1. Для ограничения поля на втором полупериоде в момент прекращения скачков намагниченности соответствующие этому полупериоду реализации ЭДС поступают на вход детектора 10, выходной сигнал которого нормализуется по амплитуде нуль-органом 11 и поступает на второй вход триггера 1 (сигнал !/Ä,,(t) на фиг.3). Сигналы на входях триггера

15275 своими задними фронтами переводят последний в инверсные состояния (U (t)

12 на фиг.3). Выходной сигнал двухполярного стабилизатора 2 с заданными

5 моментами переключения полярности (U,,(t) на фиг.З)поступает на вход интегратора 3.

С целью предотвращения нестабильности, обусловленной перемагннчиванием сердечника по частным циклам, ЭДС от скачков намагниченности может регистрироваться блоком 8 регистрации только в течение одного полупериода, начало которого соответствует состоя- 15 нию сердечника, намагниченного до насьпцения. Поэтому работа аналогового коммутатора 7 организована так, что он пропускает сигнал на вход детектора 10 при наличии напряжения на 2р выходе триггера 1. При отсутствии сигнала на выходе триггера 1 коммутатор

7 пропускает ЭДС на вход блока 8 регистрации.

Таким образом, использование ре — 25 гистрации ЭДС на втором полупериоде перемагничивания дает возможность определить момент достижения полем напряженности технического насыщения сердечника во всем диапазоне измеряе- gp

6 мых усилий. Ограничение амплитуды поля позволяет снизить энергетические затраты на перемагничивание сердечника за счет исключения участков цикла перемагничивания, в течение которых сердечник находится в состоянии насыщения. Это в свою очередь позволяет уменьшить энергоемкость измерительных устройств и floBbIcHTb надежность их их работы, что особенно важно в приборах с автономным питанием.

Формула изобретения

Способ измерения усилий, заключающийся в том, что измеряемое усилие прикладывают к ферромагнитному сердечнику, перемагничивают сердечник периодически изменяющимся полем и регистрируют ЭДС от скачков намагниченности, при этом амплитуду поля на одном полупериоде ограничивают в заданный момент реализации ЭДС, соответствующей определенной величине усилия, В отличающийсятем, что, с целью снижения энергетических затрат, амплитуду поля на втором полупериоде ограничивают в момент прекращения скачков намагниченности.

Составитель В. Родин

Редактор И. Горная Техред Л.Сердюкова Корректор М.Васильева

Заказ 7503/47 ТираФ 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101