Магнитоупругое силоизмерительное устройство

 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения магнитоупорного силоизмерительного устройства. Силоизмерительное устройство содержит два магнитоупругих преобразователя 1 и 11, намагничивающие обмотки которых соединены параллельно и подключены к блоку 7 питания. При действии измеряемой силы F в измерительных обмотках 18 и 24 появляются напряжения U<SB POS="POST">2</SB> и U<SB POS="POST">1</SB> соответственно. Напряжение U<SB POS="POST">2</SB> через измерительный выпрямитель 2 и делитель 4 поступет на один из входов сумматора 5. В делителе 4 напряжение умножается на величину, равную 0,5 K, где KъU<SB POS="POST">1</SB>/U<SB POS="POST">2</SB>. Напряжение через измерительный выпрямитель 3 поступает на другой вход сумматора 5. В результате напряжение на выходе сумматора пропорционально измеряемой силе, а его величина определяется из выражения U = U<SB POS="POST">1</SB> - 0,4 KU<SB POS="POST">2</SB>. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (5I)5 С 01 ?, 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4603555/24-10 (22) 09,11,88 (46) 07р 10о90еБюпа (71) Тюменский индустриальный институт им.Ленинского комсомола (72) M.È,Ñòoëáóí (53) 531.781 (088.8? (56) Гуманюк М.Н. Магнитоупругие силоизмерители, - Киев: Техника, 1981, с,97, рис,33.

Заявка Великобритании Р 1593800 кл, G 01 1 I/12, 1981. (54) МАГНИТОУПРУГОЕ СИЛОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения магнитоупругого силоизмерительного устройства. Силоизмерительное устройство

2 содержит два магнитоупругих преобразователя 1 и 1, 1, намагничивакицие обмотки которых соединены параллельно и подключены к блоку 7 питания, При действии измеряемой силы

F в измерительных обмотках 18 и 24 появляются напряжения U u U еоответственно ° Напряжение U< через

« измерительный выпрямитель 2 и дели,тель 4 поступает на один из входов сумматора 5, В делителе 4 напряжение умножается на величину, равную 0,5 К, П где К .- — — . Напряжение через измеЦг рительный выпрямитель 3 поступает на другой вход сумматора 5, В результате напряжение на выходе сумматора пропорционально из меряемой силе, а его величина определяется из выражения U = U — 0,4 К U 2 ил

1597615

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть uclIoJlь3овано в приборах, предназначен" ных для автоматического взвешивания железнодорожных вагонов, автомобилей, для автоматизации работы дозаторов и т,п, Цель изобретения - повышение точно с ти з а счет умен ьш ения по грешно сти от магнитного гистерезиса и тем" пературы, На фиг.1 представлена электрическая схема магнитоупру гого силоиэмерительного устройства; на фиг,2 магнитоупругие преобразователи.

Магнитоупругое силоиз мерительное устройство (фиг,1) содержит два магнитоупругих преобразователя 1 и

11 измерительные выпрямители 2 и 3, делитель 4 напряжения, сумматор 5, цифровой измерительный прибор 6 и блок 7 питания, Магнитоупругие преобразователи (фиг.2) имеют воспринимающий измеря- 25 емую силу 1 сердечник 8 в ниде пакета пластин из магнитострикционного материала, в котором сделано восемь

rêDîçíûõ отверстий 9 - 16 для обмоток двух магнитоупругих преобразова- 30 т ел ей.

Преобразователь 1, расположенный в в верхней части сердечника 8, имеет памагничивающую обмотку 17 в отверстиях 9 и 12, сигнальную обмотку 18

35 в отверстпях 10 и 11 и четыре дополнительные обмотки 19 - 22, расположенные в упомянутых выше четырех отверстиях сердечника. Преобразователь 1,1, расположенный в нижней

40 части сердечника, имеет только две обмотки: намагничивающую 23 в отмер стиях 13 и 16 и сигнал ьную 24 в отверстиях 14 и 15, Намагничивающие обмотки 17 и 23 45 подключены к блоку 7 питания, Сигнальная обмотка 18 соединена с входом измерительного выпрямителя 2, а вторая сигнальная обмотка 24 - с входом измерительного выпрямителя. 3, Выходы выпрямителей, один через,целитель 4 напряжения, другой непосредствепно, соединены с .сумматором 5, реализующим функцию вычитания, а выход сумматора подключен к вхо55 ду цифрово го измерительно го при» бора 6, Обмотки 19 и 20, плоскости которых параллельны включены после1 довательно и согласно и замкнуты накоротко. Аналогично включены обмотки

21 и 22.

Принцип действия магнитоупругих преобразователей з аключается в сл едующем, Протекающие по намагничивающим обмоткам 17 и 23 переменные токи соз цают магнитные потоки, замыкающиеся вокруг отверстий, в которых эти обмотки расположены. При измеряемой силе F = О и при отсутствии анизотропии магнитных свойств сердечника во взаимно перпендикулярных направлениях магнитные потоки не сцеплены с сигнальными обмотками 18 и 24 и напря» жения на зажимах последних равны нулю. Под действием приложенной к сердечнику 8 измеряемой силы Г магнитные сопротивления вертикальных проходов в сердечнике между отверстиями для обмоток увеличиваются, маг нитный поток перераспределяется в плоскости пластины и часть его сцепляется с сигнальной обмоткой, На зажимах сигнальных обмоток 18 и 24 воз» никают напряжения, зависящие от силы F, Намагничивающие обмотки 17 и 23 имеют равное число витков, Каждая из дополнительных обмоток занимает не более 207 площади отверстия для обмоток, При этом дополнительными обмотками в магнитную цепь верхнего преобразователя вносится магнитное сопротивление, превьш ающее в 2-3 раза то, которое имеет эта цепь при разомкнутых дополнительных обмотках, Магнитная цепь магнитоупругого преобразователя нелинейная и имеет мостовую структуру с чувствительнь|ми элементами в виде участков магнитопровода, образующих плечи моста.

По мере роста нелинейности такой цепи погрешность преобразователя уменьшается.

В сердечнике из электротехнической стали при магнитной индукции между отверстиями для намагничивающей обмотки, равной 1,5 Тл или несколько выше, замыкание накоротко дополнительных обмоток линеариэ-..:т магнитную цепь и увеличивает относительную погрешность магнитоупругого преобразователя приблизительно в два раза, Это используется в магнитоупругом силоиз мерительном устройстве, в основу которого положено наличие!

59 двух магнитоупругих преобразователей с общим сердечником, один из кото" рых имеет линейную магнитную цепь, а второй - нелинейную.

Силоиэмерительное устройство реализует вычисление выходной величины U из следующего уравнения:

U =U, -05КИ

U ca Ur

К = — —— (2)

И2 ср где U,И вЂ” средние значения U,,И

1з в диапазоне или н за-, данной части диапазона измерения, И=И,— 05КИ 0,5 И,.

Пусть при градуировке

И, = И„

U - =U г а при рабочем измерении

U

U Lг+ 1 в(3) где А, и — абсолютные погрешности, содержащиеся при рабочем измерении в выходных напряжениях U . и Uq соответственно.

Подставляя (3) в (1) получают

И = U(„- 0>5 К U2r+ 1, — 0,5 Kd g. (4) Требуется показать, что разность абсолютных погрешностей

d,- 0,5 К.д входящая в (4), приблизительно равна где И вЂ” выходное напряжение ма гнито1 упругого преобр аэо вателя без дополнительных обмоток (напряжение обмотки 24);

U — выходное напряжение магнито1 упругого преобразователя с дополнительными обмотками (напряжение обмотки 18);

К вЂ” найденное при градуировке среднее отношение U< к И в диапазоне или в заданной части диапазона измерения.

Поскольку

7б !5 6 нулю. Для это го у каз анную раз иост ь с учетом значения коэффициента К из (2) преобразуют к виду г

-05

У 1 И

Относительная погрешность d /U преобразователя с лине аризиро ванной

1О магнитной цепью (с дополнительными обмотками 1, которая вдвое больше относительной погрешности д /JJ вто1 1 рого преобразователя, будучи умноженной на половину выходного напряже15 ния последнего, т.е. на 0,5 U,, даст

era же погрешность Л, . Таким образом

d, - 0 5 К ° д О, 2О а выходная величина И устройства в целом не зависит от погрешностей магнитоупругих преобразователей.

Поэтому при рабочем измерении н выходной величине (4 ) не содержится

25 погрешность блока магнитоупругих преобразователей l, Точнее, погрепгность, содержащаяся в выходной величине, во много раз меньше по сравнению с д„или д .

30 Устройство работает следующим об- разом.

Измеряемая сила действует на сердечник 8 магнитоупругих преобраэовате" лей 1 и 1, 1, выходные напряжения U

35 и И которых с зажимов обмоток 24 и 18 соответственно поступают на входы в -,прямителей 3 и 2. Действующее на выходе выпрямителя 2 напряжение в делителе 4 умножается на вели40 у равную — 0,5К, и поступает на вход сумматора 5, на другой вход которого поступает напряжение U с выхода выпрямителя 3. В сумматоре, н соответствие с формулой (1), из U< вычитается 0,5 К U< и напряжение U поступает на вход измерительного прибора 6, .с которого результаты измерения считываются или в цифровом коде передаются в регистрирующие уст50 poHc на

Формула изобретения

Магнитоупру-гое силоизмерительное устройство, содержащее расположенные

55 друг над другом два магнитоупругих преобразователя, выполйенных н виде общего сердечника из пластинок электротехнической стали, взаимоперпенпикулярные намагничивающие и сигналь1597615

Фиг. 2

Составитель В,Родин

Редактор Е,Папп Техред М,Ходанич Корректор О.Ципле

Заказ 304 3 Тираж 474 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 ные обмотки каждого из преобразователей расположены в четырех сквозных отверстиях, оси которых перпендикулярны ппоскостям пластин и расположе5 ны по четырем углам квадрата, диагонали которого пересекаются с осью симметрии пластины и направлением действия измеряемой силы, измерительные выпрямители в цепях сигнальных .обмоток, блок питаиия намагничиваю" щих обмоток, сумматор, к входам которого подключены цепи сигнальных обмоток и вторичный измерительный прибор, подключенный к выходу сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения погрешности от маг- . нитного гистерезиса и температуры, оно дополнительно снабжено делителем напряжения и четырьмя дополнительными обмотками, расположенными в четырех отверстиях вместе с намагничивающей и сигнальной обмотками одного из преобразователей, каждая из которых охватывает участок сердечника между двумя соседними отверстиями, причем расположенные в параллельных плоскостях дополнительные обмотки соединены между собой последовательно согласно и замкнуты накоротко,а цепь сигнальной обмотки магнитоупругого преобразователя с дополнительными обмотками подключена к входу сумматора через

| делитель напряжения,