Магнитоупругий датчик давления

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к магнитоупругим датчикам давления. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения гистерезиса. Датчик содержит чувствительный элемент 1 в виде полого цилиндра из магнитоупругого материала, в котором размещены два элемента намагничивания, состоящие из сердечников 2, 6, охваченных измерительными обмотками, соединенными последовательно согласно. Кроме того, сердечник 2 первого элемента намагничивания охвачен обмоткой намагничивания. Сердечники 2, 6 размещены в диаметральной плоскости чувствительного элемента. При регулировке датчика, при подаче давления в полость 10 путем поворота второго элемента намагничивания с помощью цангового фиксатора 11 добиваются наименьшего значения гистерезиса. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 L 9/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 970151 (21) 4629780/24-10 (22) 02.01.89 (46) 15.12.90. Бюл, ¹ 46 (71) Киевский институт автоматики им. XXY съезда КПСС

--(72) В.А. Дейнега, Э.В, Голован, Н.С, Рубан и Т.Б. Терещенко (53) 531.787 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 970151, кл, (01 (9/16, 1981. (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к магнитоупругим датчикам давления. Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения гистерезиса. Датчик содержит чувствительный элемент 1 в виде полого цилиндра из магнитоупругого материала, в котором размещены два элемента намагничивания, состоящие из сердечников 2, 6, охваченных измерительными обмотками, соединенными последовательно согласно, Кроме того, сердечник 2 первого элемента намагничивания охвачен обмоткой намагничивания, Сердечники 2, 6 размещены в диаметральной плоскости чувствительного элемента. При регулировке датчика, при подаче давления в полость 10 путем поворота второго элемента намагничивания с помощью цангового фиксатора 11 добиваются наименьшего значения.гистерезиса, 5 ил.

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, может быть использовано для контроля. давления жидкостей преимущественно в гидросистемах управления нажимными винтами клетей прокатных станов и является усовершенствованием изобретения по авт, св. t4 970151.

Цель изобретения — повышение точности измерения путем компенсации составляющей гистерезиса в выходном сигнале.

На фиг. 1 изображен предлагаемый магнитоупругий датчик давления (продольный разрез и два поперечных); на фиг. 2 — разрез

А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — кривые зависимости измерительного и компенсационного сигналов от величины давления; на фиг. 5— кривые зависимости абсолютных значений гистерезиса измерительного b> и компенсационного Ь сигналов от величины давления рабочей жидкости.

Магнитоупругий датчик давления состоит из чувствительного элемента 1 в виде полого цилиндра, выполненного иэ магнитоупругого материала, первого элемента намагничивания, состоящего из сердечника 2 с обмотками намагничивания 3 и измерительной 4 второго элемента намагничивания в виде цилиндрического вкладыша 5 с дополнительным сердечником 6 и компенсационной обмоткой 7, Выводы обмоток подключены к разъему 8, через который происходит подвод питания и съем сигналов, Между корпусом 9 датчика и внешней боковой поверхностью чувствительного элемента 1 имеется полость 10, соединяемая через штуцер с измеряемой средой, На наружном конце цилиндрического вкладыша 5 имеется устройство его поворота и фиксации в виде цангового фиксатора 11, Магнитоупругий датчик давления работает следующим образом.

При подключении намагничивающей обмотки 3 датчика к источнику переменного тока в сердечнике 2 элемента намагничивания возникает магнитный поток, который проходит через воздушный зазор и разветвляется в чувствительном элементе на два окружных потока Фки продольный поток

Ф,, проходящий через дополнительный сердечник.

При воздействии измеряемой среды на .внешнюю боковую поверхность чувствительного элемента во внутреннем поверхностном слое трубы возникают сжимающие ог и продольные растягивающие а, напряжения, Напряжения о при положительной магнитострикции материала трубы приводят к снижению магнитной проницаемости материала в направлении окружного потока

5 +, самого потока Ф, и ЭДС Еи измерительной обмотки 4. сцепленной с этим потоком.

На фиг, 4 показана зависимость сигнала измерительной обмотки Еи = f(P) от величины давления рабочей жидкости для цикла нагрузки (верхняя кривая) и разгрузки (нижняя кривая). Как видно измерительный сиг, нал характеризуется отрицательной величиной магнитоупругого гистерезиса (см. фиг. 4 и 5), Ьи! =.Еи1б - Е и м, (1) где Еие, Е . > — сигнал измерительной обмотки на 1-й ступени давления при подходе со стороны больших и меньших давлений соот:ветственно;

Ьи — абсолютное значение гистерезиса на I-й ступени давления.

Компенсационная обмотка 7, расположенная на дополнительном сердечнике 6 рядом с элементом намагничивания, сцеплена с продольным магнитным потоком Фп, который меньше по величине потока Ф и при воздействии давления возрастает ЭДС

Ек, индуктируемая в компенсационной обмотке 7 потоком Ф, с ростом давления Р также возрастает (фиг. 4), Зависимость Ек =

= ф (P) характеризуется положительной величиной гистереэиса Ьц (фиг. 5), При сложении сигналов измерительной и компенсационной обмоток в случае равенства фаэ этих сигналов можно получить безгистерезисную зависимость результирующей ЭДС датчика от давления рабочей жидкости.

Можно показать, что фаза Ъ сигнала Е, и соответственно сдвиг фаз Еи и Ек зависят от угла а — угла между сердечниками элемента намагничивания и дополнительного вкладыша. Угол а может быть определен в процессе наладки датчика, Наладка-градуировка предлагаемого датчика давления с целью определения оптимального угла а осуществляется следующим образом.

Устанавливают при помощи цангового фиксатора дополнительный сердечник, размещенный в цилиндрическом вкладыше. параллельно сердечнику элемента намагничивания (а = 0), Датчик устанавливают на груэопоршневой манометр. Обмотку намагничивания подключают к источнику переменного тока. Измерительную обмотку соединяют последовательно — согласно с корректирующей — и подключают к вольтметру. Поднимая давление в манометре и

1613889 соответственно в датчике от О до номинального значения Рв, а затем понижая его до О, снимают для каждой ступени давления показания вольтметра. Определяют величину гистерезиса b7! выходной характеристики, как разность показаний вольтметра на 7-й ступени давления при подходе к ней со стороны больших и меньших давлений.

Поворачивают дополнительный сердечник по часовой стрелке относительно сердечника элемента намагничивания на угол о — = 10 . Нагружают и разгружают датчик с помощью грузопоршневого манометра в диапазоне Π— Рн — О. Снимают одновременно показания вольтметра на каждой ступени, Определяют величину гистерезиса Ь2 выходной характеристики, соответствующих углу а2. Сравнивают его величину с предыдущим значением Ь7ь Если b2I < Ь7, снова поворачивают дополнительный сердечник по часовой стрелке на угол аз: — 20" и повторяют всю процедуру определения величины гистерезиса выходной характеристики аналогично указанному. Если bgi

cbzi < Ьп снова увеличивают угол а до-30 и т,д. до тех пор, пока последующее увеличение угла а7 не приведет к росту b . .Тогда предыдущее значение угла а7 — 7 является оптимальным. В случае, если bg; оказывается больше Ь7ь то следует дополнительный сердечник установить под углом х2 = 70" относительно сердечника элемента намагничивания, поворачивая вкладыш против часовой стрелки. Все остальные этапы поиска оптимального угла аналогичны указанным.

Для облегчения определения угла поворота дополнительного сердечника

5 относительно сердечника элемента намагничивания на торец чувствительного элемента со стороны цангового фиксатора цилиндрического вкладыша можно приклеить лимб из бумаги с угловыми делениями

10 через 10 по и против часой стрелки относильно положения сердечника элемента намагничивания, принимаемого эа нулевое, На торец цангового фиксатора можно краской нанести метку, определяющую поло75 жение дополнительного сердечника во вкладыше.

Таким образом, предлагаемый магнитоупругий датчик давления по сравнению с прототипом позволяет исключить гистере20 зисную составляющую погрешности и тем самым повысить точность измерения.

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик давления по авт св. N 970157,отличающийся тем, 25 что, с целью повышения точности, он снабжен вторым аналогичным первому и размещенным в полом цилиндре элементом нямзгни- иванич vi устройством его поворо-, та и фиксации относительно продольной оси

30 полого цилиндра, при этом первый элемент намагничивания снабжен намагничивающей обмоткой, а измерительные обмотки обоих элементов намагничивания соединены последовательно.

1613889

Составитель А.Соколовский

Редактор С.Лисина Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Муска

Заказ 3887 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101