Измеритель магнитной восприимчивости
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к средствам измерения сил магнитного притяжения слабомагнитных деталей приборов Цель изобретения - повышение точности измерения, достигается за счет выполнения упругого подвеса и электродов дифференциального емкостного преобразователя в виде конических гофрированных мембран 2, 3 8 и 9 с центральными отверстиями и подключения электродов к двухчастотному генератору тока. На чертеже также показаны кольцевые магниты 7, обмотка 16 обратной связи на каркасе 17, гермовводы 18 и другие элементы 3 ил
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
С ОЦИ АЛ И СТИЧ Е С К ИХ
РЕСПУБЛИК (s3)s G 01 R 33/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
17
14 б
5 (21) 4665730/21 (22) 23.03.89 (46) 30.06.91. Бюл. ¹ 24 (75) В, Ф. Увакин (53) 621.317.44(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1182555, кл. G 01 R 33 /12 1982. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МАГНИТНОЙ ВОСПРИИМЧИВОСТИ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к средствам измерения сил магнитного. Ж„1659931 А1 притяжения слабомагнитных деталей приборов. Цель изобретения — повышение точности измерения, достигается за счет выполнения упругого подвеса и электродов дифференциального емкостного преобразователя в виде конических гофрированных мембран 2, 3, 8 и 9 с центральными отверстиями и подключения электродов к двухчастотному генератору тока. На чертеже также показаны кольцевые магниты 7, обмотка 16 обратной связи на каркасе 17, гермовводы 18 и другие элементы, 3 ил.
40
55
Изобретение QT IocéTñé K KoHTp0 ûHQизмерительной технике, в ьастности к средствам измерения сил магнитного тяжения слабомагнитных деталей приборов (прецизионных акселерометров, магнитометров, гироскопических устройств), Целью изобретения является повышение точности измерения магнитной васпри; имчивости матеоиалов, На фиг, 1 изображен предлагаемый измеритель ма нитной восприимчивости, разрез; на фиг. 2 — узел I на фиг. 1; на фиг. 3электрическая схема измерителя, Измеритель магнитной восприимчивости состоит из корпуса I, упругого подвеса, выполйенного в виде двух годвижных, соединенных по центру, конических гофрированных мембран 2 и 3 прстивоположного профиля с центральными отверстиями и отбортовками 4 с образованием электростатического экрана, на котором в обойме 5 через прокладку б установлены встречно по магнитным моментам два кольцевых магнита 7, выполненных из интерметаллическога соединения S,>COg, С внутренней стороны упругого подвеса установлены симметрично две пары неподвижных конических гофрированных мембран 8 и 9 одинакового профиля с центральными отверстиями, Между мембранами 8 и 9 и 9 и 2 или 9 и 3 установлены кольцевые прокладки 1 3 из диэлектрика с температурным коэффициентом линейного расширения, близким к темг;ературнаму коэффициенту линейного расширения материала корпуса 1 и обоймы 11.
Мембраны 8 контактируют по кольцевым поверхностям 12 с торцами обоймы 11, а мембраны 2 и 3 упругого подвеса контактируют по кольцевым поверхностям с торцовыми поверхностями I:3 корпуса 1 и крышки 14, Мембраны 9 изолированы от корпуса 1 прокладками 15. Мембраны 2 и 3 упругого подвеса и неподвижные мембраны
8 и 9 соединены электрически по мостовой схеме, образуя дифференциальный емкостной преобразователь перемещений упругоro подвеса 2, в котором мембраны 2 и 3 упругого подвеса и мембраны 8 образуют емкости С> и С2, которые являются функциями положения упругого подвеса, а неподви>кные мембраны 8 и 9 образуют емкости
Сз и С4, которые сохраняются неизменными, На крышке 14 измерителя симметрично подвесу установлена обмотка 16 обратной связи магнитаэлектрического датчика силы, выполненная на каркаса 17, состоящая из двух секций, соединенных последовательноо-с о гл а"„н а.
Герметичность конструкции измерителя обеспечивается гермовводами 18 и лазерной или электронной сваркой крышки 14 с корпусом 1, Для обеспечения демпфирования колебаний мембран 2 и 3 упругого падвеса прибор заполняют инертным газом, например азотом, через ниппели (не показаны). Успокоение колебаний упругого подвеса с постоянными магнитами 7 также производится за счет взаимодействия вихревых токов, наводимых в металлическом каркасе 17, с полями постоянных магнитов
7. На корпусе 1 имеется площадка 19 для установки исследуемых образцов материалов или деталей к измерительной поверхности 20.
Корпус 1 измерителя устанавливается на трех ножках, одна из которых выполняется регулируемой для горизонтирования измерительной оси датчика — выставки "нуля" датчика (не показаны).
Для уменьшения температурной нестабильности измерителя магнитной восприимчивости симметрично упругому подвесу между обоймой 11 и мембранами 9 может быть установлено устройства термостатирования (не показано).
° Одна из диагоналей дифференциального емкостного преобразователя перемещений упругого подвеса, состоящая из мембран 2, 3, 8 и 9, образующих емкости С .
С2, С3 и С4, соединена с двухчастотным генератором 21 тока, а другая — с преобразовательно-измерительным блоком 22, включающим усилитель 23 высокочастотного сигнала разбаланса моста с большим входным . сопротивлением, преобразователь 24 переменного напряжения в постоянное и сопротивление 25 нагрузки. Преобраэовательно-измерительный блок 22 соединен с обмоткой 16 обратной связи.
Измеритель работает следующим образом.
При действии пондермоторных сил между исследуемым образцом и постоянным магнитом 7 упругий поднес смещается из положения равновесия, что приводит к разбалансу емкостного мостового преобразователя перемещений упругого падвеса и появлению высокочастотного выходного сигнала. который усиливается усилителем
23, преобразуется в сигнал постоянного тока соответствующей полярности в преобразователе 24 и подается в обмотку 16 обратной связи, и под действием силы, создаваемой магнитоэлектрическим датчиком силы, упругий подвес с постоянными магнитами 7 возвращается в положение равновесия, соответствующее отсутствию исследуемого образца, а с прецизионного сопротивления 25 снимается сигнал, про1659931 о порциональный магнитной восприимчивости материала образца. Измеритель магнитной восприимчивости является относительным средством измерения и калибруется по стандартным образцам.
Низкочастотная составляющая напряжения на мембранах 2, 3, 8 и 9, являющихся электродами дифференциального емкостного преобразователя перемещений упругого подвеса, вызывает синхронные колебания конических гофрированных мембран 2 и 3 с удвоенной частотой с одинаковыми амплитудами, направленных встречна па отношению к жесткому центру мембран, создавая силовую модуляцию материала мембран 2 и 3, При этом суммарная сила, действующая на упругий подвес с идентичными по жесткости характеристиками мембран
2 и 3, при питании электростатического возбудителя колебаний от источника 21 тока будет равна нулю и упругий подвес с постоянными магнитами 7 будет оставаться неподвижным. Величина амплитуд низкочастотных колебаний мембран 2 и 3 будет зависеть ат жесткости мембран и величины напряжения низкой частоты между электродами и реобразавателя перемещений. Высокочастотные колебания мембран в силу инерционности и большой жесткости мембран 8 и 9 будут практически отсутствовать. Силовая модуляция материала мембран 2 и 3 упругого подвеса, а также обеспечение предварительного взаимно противоположного прогиба мембран 2 и 3 уменьшают остаточную деформацию (гистерезис) материала падвеса, временную и температурную нестабильность и порог чувствительности датчика, повышая точность измерения, Уменьшение расстояния между магнитами устройства в 40-50 раз по сравнению с известными позволяет во столько же раз уменьшить температурные деформации деталей и температурный дрейф центра масс упругого подвеса и уменьшить погрешность устройства от градиента внешнего магнитного поля по измерительной оси устройства.
Конструкция измерителя магнитной восприимчивости допускает подбор по жесткости мембран 2 и 3 упругого подвеса, поатояннь<х магнитов 7, диэлектрических прокладок 10, чта, в свою очередь, повышает симметрию свойств дифференциального упругого подвеса и дифференциального магнитоэлектрического датчика силы и уменьшает температурную нестабильность и нелинейность статической характеристики измерителя магнитной восприимчивости. Глубокая отрицательная обратная связь в измерительной схеме повышает собственную частоту колебаний упругой
55 подвески, расширяет частатнь и диапазон работы датчика, повышает быстродействие.
Герметизация устройства делает измеритель магнитной восприимчивости нечувствительным к влажности и скорости перемещения окружающего воздуха.
Использование изобретения позволяет значительно повысить точность измерения магнитной восприимчивости материалов и деталей прецизионных приборов и использовать их в цеховых условиях.
Формула изобретения
Измеритель магнитной восприимчивости, содержащий герметичный корпус с крышкой, в котором на упругом падвесе расположены встречно па магнитным моментам два постоянных магнита, дифференциальный емкастной преобразователь перемещений упругого подвеса, соединенный па мостовой схеме, одна из диагоналей которого соединена с генератором тока, а другая — с преобразовательноизмерительным блоком, выход которого соединен с обмоткой обратной связи магнитоэлектрическаго датчика силы, а т л и ч а юшийся тем, чта, с целью повышения точности измерения, генератор тока выполнен двухчастатным, упругий подвес выполнен в виде двух подвижных, соединенных па центру, конических гофрированных мембран противоположного профиля с центральными отверстиями и отбортовками, электроды дифференциального емкостного преобразователя выполнены на обойме с диэлектрическими прокладками B виде двух пар неподвижных конических гофрированных мембран одинакового профиля с центральными отверстиями, постоянные магниты, закрепленные на обойме соосно через прокладку, выполнены кольцевой формы, обмотка обратной связи выполнена из двух секций, закрепленных соасно на каркасе, при этом мембраны дифференциального емкостного преобразователя расположены внутри мембран упругого подвеса, каркас обмотки обратной связи расположен кааксиально внутри обоймы с постоянными магнитами, ась которой перпендикулярна крышке, причем обойма с постоянными магнитами расположена внутри центрального отверстия мембран на отбортовках мембран упругого подвеса, постоянные магниты и секции обмотки обратной связи расположены попарно друг про ив друга, а мембраны упругого подвеса зацеплены на корпусе, при этом мембраны упругого <1одвеса соединены по мостовой схеме с м -«<Гранами диффере><циального er<;<:с. f;oão преобразаг<ателя, а секции обмотки а:."1 .< Hoé связи саедиl 1659931 гч Составитель Э.Русаков Редактор А.Лежнина Техред М,Моргентал Корректор Э.Лончакова Заказ 1843 Тираж 432 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
