Всесоюзная i11

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 30.VI.1969 (№ 1344660/26-25) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет—

Опубликовано 29,Х.1970. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания 4Л"1.1971

Кл. 42с1, 1 01

Комитет по делам иаобретений и открытий урн Совете Министров

СССР

МПК Г 16с 39/06

1. 16с 35/00

УДК 681.2-2 (088.8) Авторы изобретения

Л. А. Барышев, Б. В. Болотов, Ю. М. Надехскин и Л. 3. Пивень

Заявитель

L Ñ- с.- Зцдя (. .; " С, °

БИБ,т1т ) Т т.т А

МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС

Известны магнитные подвесы элементов ооорудования, в особенности для точных измерительных приборов, например, для .измерения сверхмалых усилий с помощью крутильно го маятника. Они содержат якорь, являющийся частью под вешиваемого устройства, электромагнит, создающий .подъемную силу для подвешивания якоря, датчик положения и систему автоматического регулирования тока.

Тр адицион ны it способом,измврения малых усилий является пондеромоторный способ, .при котором усилие, оказываемое на чувствительный элемент,крутильного маятника, подвешенного на очень тонкой и длинной металлической .или кварцевой нити, .измеряется по углу. смещения крутильнсхго,маятника и|з первоначального положения. Пондеромоторный способ особенно удобен,прн измерении энергии и мощности излучения квантовых генераторов по оказываемому излучением механическому усилию, так .как в этом случае измеряемое излучение не поглощается, а отражается. Поэтому все нежелательные эффекты, связанные с тепловым дейст висм электромагнитного излучения, наступают прн плотностях мощности в

1 раз больших чем при прочих способах.

1 — n

Здесь n=0,9 — 0,98 — коэффициент отражения приехпгой пластины. Однако чувствительность традиционных измерителей принципиально ограничена механическими свойствами нити .подвеса.

Чувствительность обратно пропорциональна

5 жесткости нити подвеса, которая выражается через параметры нити следующим образом:

2л6 4

К= — d4, 16l

1О где К вЂ” жесткость нити;

G — модуль сдвига материала нити;

l — дли на нити;

d — диаметр нити.

При оптимальном выборе материала две,ос13 тавшиеся .возможности уменьшения жесткости за счет уменьшения диаметра .и увеличения длины ограничены прочностью нити и разумными габаритами .измерителя. К тому же с уменьшением диаметра нити уменьшается на20 дехсность прибора, а с у величен ием ее длины резко возрастает чувствительность измерителя к вибрациям помещения.

В последнее время вместо подвеса с нитью все чаще применяют безопорный магнитный

25 подвес.

В этом случае чувствительный элемент, прикрепленный к небольшому ферромагнитному якорю, свободно.па рит в магнитном поле электромагнита, ток которого управляется с пеци3Q альны м а втомат ическим регулятором. Пр и

285267

3ToII кР TII;IbH351 >IiocTKocTb 1135ITHNIi3 на 3 — 4 порядка меньше чем достигнутая в лучших образцах с подве"o» на нити,:и определяется гравитационной асимметрией маягни ка относительно оси под1веса и взаимодействием якоря с анешними магнитными полями за счет радиальной составляющей маг1нитного момента якоря, обусловленной, неоднородностью ферромагнита и различием величин доменов по объему, своего:рода магнитным трением.

Однако для измерения импульсов энергии излучения квантовых .генераторов, а также для проведения экспериментов, связанных с измерением гравитационных сил, обнаружением гипотетических элементарных частиц с дробным .зарядом (кварков) и т. п., достигнутая чувствительность крутильного маятника, подвешенного,в магнитном поле, оказывается все-таки недостато н1ой.

Целью настоящего изобретения являются уменьшение не>келатсльных моментов сил, препятствующих;повороту подвеса,,и повышение чувствительности приборов, использующих такой подвес.

Предлагаемый магнитный подвес содержит схему периодического .размагничивания якоря, которая состоит из генератора .прямоугольных импульсов и подключенного,к .нему колебательного контура, образованного обмоткой электро»агнита .и конденсатором.

Сущность изобретения заключается:в использовании идеальной кривой яамагничи1вания ферромагнетика, когда подавляющая часть доменов ориентируется вдоль внешнего поля, создаваемого поддер>кивающ1им электро- 35 магнитом. Поскольку при этом число доменов с .радиальной ориентацией резко уменьшается, радиальная составляющая магнитного момента якоря стремится,к нулю.

Для перехода на идеальную (безгистерезис- 40 ную) кривую намагничивания одновременно с полем электромагнита, обеспечивающим подвес якоря, на последний воздействует пер.иодическое, затухающее по амплитуде, переменное магнитное поле. Если начальная ам- 45 плитуда в 5 — 10 раз превосходит .коэрцитивную силу ферромагнетика, последний 11epevoдит «а идеальную безгистерезисную кривую намагничивания. При достато гно высокой частоте переменного поля влияние его на ста- 50 бильность подвеса не сказывается вследствие инерционности якоря.

На чертеже изображена структурная схема магнитного подвеса,крутильного маятника, сна 6>кеняого схемой для перевода якоря,на 55 идеальную, кривую намагничи1вания.

Крутильный маятник образован ферромагнитным я1корем 1, к которому прикреплены приемные пластины 2. Над маятником расположен электромагнит, 3, создающий подъемную 60 силу для подвешивания маятника. Непосредственно под якорем расположен датчик 4 положения якоря, который подключен ко входу системы автоматического регулирования 5, управляющей током через электромагнит.

Устройство содер>кит также генератор 6 прямоугольных импульсов и конденсатор 7. 3десь и далее понятие «прямоугольный импульс» употребляется исключительно с целью удобства и в качестве указания на оптимальную реализацию изобретения. Естественно, что импульсы, необходимые для работы схемы, могут быть иной формы, обеспечивающей, однако, описанное ниже ударное возбуждение контура.

В рабочем положении якорь 1 и, следовательно, крутильный маятник парит в полеэлектромагнита 3. Всякое изменсние вертикалыного положения якоря регистрируется датчикогм 4, который вырабатывает сигнал, пропорциональный этому изменению. Сигнал поступает на вход системы автоматического регулирования, обеспечивающей такое изменение тока через электромагнит и, следовательно, подъемной силы, что якорь возвращается в исходное положение. Обмотка электромагнита > и конденсатор 7,образуют колебательный контур, ударно возбуждаемый генератором 6 прямоугольных импульсов. При возбуждении этого контура одиночным прямоугольным импульсом появляется переменное затухающее магнитное поле, необходимое для перевода якоря на идеальную кривую намагничивания. Добротность контура должна быть такой, чтобы переменное поле совершало до полного затухания не менее 15 — 20 колебаний. Частота следования прямоугольных импульсов должна быть соответственно в 15 — 20 раз ниже резонансной частоты контура, а длительность импульсов должна равняться половине периода колебаний контура. Лмплитуда прямоугольных импульсов должна быть такой, чтобы начальная напряи<енность переменного затухающего поля электромагнита в точке расположения якоря, превышала коэрцитивную силу якоря в

5 — 10 ра з.

Предмет 1изобретения

Магнитный подвес, например, для измерительных приборов, содержащий якорь, скрепленный с подвешиваемым устройством, электромагнит, создающий подъемную силу для подвешивания якоря, датчик положения якоря и систему автоматического регулирования тока через электромагнит в соответствии с сигналом датчика, отличающийся тем, что, с целью уменьшения момента трения в подвесе, он содержит схему периодического размагничивания якоря, состоящую из генератора прямоугольных импульсов и подключенного к нему колебательного контура, образованного обмоткой электромагнита и конденсатором. 285267

Составитель Е. Буряк

;Редактор Б. Б. Федотов Техред А. А. Камышникова Корректор T. А. Абрамова

Заказ 8119 Тираж 480 Подписное

Ш1ИИПИ Кочитета по делам .изобретени и и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская,наб., д. 4/5

Областная ъипографип Костромского управления по печати