Магнитоупругий датчик для измерения механических напряжений

 

Использование: измерение механических напряжений при отвердении тампонажного материала. Сущность изобретения: датчик содержит неметаллический каркас, состоящий из двух частей. В одной части каркаса выполнена наружная резьба для закрепления его в корпусе и паз, в котором размещено ферритовое кольцо с обмоткой. В другой части каркаса выполнен кольцевой выступ, в котором установлена пружина с возможностью регулирования коэффициента жесткости. 2 ил.

Изобретение относится к силоизмерительной технике и предназначено для измерения механических напряжений и усилий, возникающих при отвердении тампонажного материала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к устройству является выбранный в качестве прототипа магнитоупругий датчик для измерения механических напряжений, содержащий ферритовое кольцо с обмоткой, установленное внутри упругого кольца в корпусе с крышкой, а во внутреннюю полость ферритового кольца и на торцовые поверхности нанесен схватывающий раствор цемента с наполнителем из сыпучего материала, имеющего коэффициент теплового расширения больший, чем у феррита.

Недостатком известного устройства является следующее. При схватывании раствор цемента с наполнителем создает определенное усилие как для ферритового кольца, так и для обмотки, что отрицательно сказывается на измерении механических напряжений. Известно также, что цементный камень при длительном использовании во влажной среде будет продолжать твердеть, что создает дополнительные усилия на ферритовое кольцо и обмотку, следовательно, могут быть дополнительные неточности при измерениях. И не менее существенно, что данное устройство неразборное, что ведет к его ограниченному применению. Кроме того, не учитывается фактор, присущий ферромагнитным материалам. При измерениях после снятия нагрузки датчика из указанных материалов имеют остаточную деформацию и, следовательно, остаточное индуктивное сопротивление. Вышеуказанное устройство не имеет компенсиpующего элемента.

Целью изобретения является создание датчика с элементом компенсации остаточной магнитной упругости для измерения механического напряжения, создаваемого твердеющим тампонажным материалом.

Указанная цель достигается тем, что в магнитоупругий датчик механических напряжений, содержащий размещенное в корпусе ферритовое кольцо с обмоткой и измерительную схему, введены пружина и неметаллический каркас, в одной части которого выполнена наружная резьба и паз, в котором размещено ферритовое кольцо с обмоткой, а в другой части выполнен кольцевой выступ, на котором установлена пружина с возможностью регулирования коэффициента жесткости, а каркас закреплен в корпусе с помощью резьбового соединения с образованием зазора между его частями.

На фиг. 1 представлен общий вид датчика в разрезе; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг. 1.

Магнитоупругий датчик для измерения механических напряжений представляет собой устройство разборной конструкции и содержит неметаллический каркас, состоящий из двух частей. В основании 1 каркаса выполнен паз 2, в котором размещено ферритовое кольцо 3 с обмоткой 4. Верхняя часть 5 каркаса имеет выступ для установки пружины 6. Каркас в сборе с ферритовым кольцом 3 и обмоткой 4 закрепляется в корпусе 7 при помощи резьбы путем вворачивания основания 1 в корпус 7, причем резьба является элементом изменения жесткости пружины. Зазор между основанием 1 и верхней частью 5 каркаса выбран порядка 0,5 мм, не более. При вворачивании основания 1 в корпус 7 необходимо следить за тем, чтобы верхняя часть 5 пружиной 6 свободно перемещались в корпусе 7 без перекосов. Степень сжатия пружины 6, необходимая для устранения остаточной магнитной упругости (деформации), устанавливается экспериментально при включенном датчике в измерительную схему.

Датчик механических напряжений работает следующим образом.

Напряжение (давление) среды, приложенное к основанию 1 каркаса при помощи штока (на чертежах не показан), передается непосредственно на ферритовое кольцо 3 с обмоткой 4, которое испытывает двустороннее усилие сжатия, действующее диаметрально противоположно и направленное к центру кольца 3. При этом в результате магнитоупругого эффекта магнитная проницаемость ферритового кольца 3 уменьшается, соответственно уменьшается и индуктивное сопротивление обмотки 4, что и фиксируется измерительной схемой, в которую включена обмотка.

Изменения, возникающие в результате температурного воздействия как на ферритовое кольцо 3 с обмоткой 4, так и на пружину 6, друг друга компенсируют. Например, при повышении температуры магнитная проницаемость ферритового кольца 3 увеличивается в соответствии с установленной в нем напряженностью магнитного поля, но при этом увеличение степени сжатия пружины 6 на кольцо 3 приводит к уменьшению магнитной проницаемости. При понижении температуры изменения происходят наоборот. Таким образом, происходит взаимная компенсация изменений магнитной проницаемости ферритового кольца 3 при колебаниях температуры, за счет чего уменьшается погрешность датчика, обусловленная изменением температуры.

Формула изобретения

МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, содержащий размещенное в корпусе ферритовое кольцо с обмоткой и измерительную схему, отличающийся тем, что в него введены пружина и неметаллический каркас, в одной части которого выполнены наружная резьба и паз, в котором размещено ферритовое кольцо с обмоткой, а в другой части выполнен кольцевой выступ, на котором установлена пружина с возможностью регулирования коэффициента жесткости, а каркас закреплен в корпусе с помощью резьбового соединения с образованием зазора между его частями.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2