Устройство для измерения механического давления основанное на использовании явления магнитострикции

 

Класс 42k, 14,4

М 68604

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

И. А. Городинский

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО

ДАВЛЕНИЯ, ОСНОВАННОЕ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ

ЯВЛЕНИЯ МАГНИТОСТРИКЦИИ

Заявлено 26 марта 1946 г. за М 1268/344164 в Министерство электропромышленности СССР

Известны устройства для измерения механических давлений, осноганные на использовании явления магнитострикции, заключающегося г, изменении магнитных свойств ферромагнитных металлов под действием приложенных к ним давлений.

В этих устройствах воспринимающее измеряемое давление тело служит сердечником электрического трансформатора переменного тока. В зависимости от величины приложенного давления меняется величина индуктируемого во вторичной обмотке трансформатора переменного напряжения, измеряемого каким-либо прибором.

Поскольку изменение магнитных свойстг не связано практически с изменением размеров ферромагнитного тела, то основным недостатком большинства известных устройств такого рода является невозможность создания схем для измерения по дифференциальному методу, который обеспечивает увеличение чувствительности и дает возможность получить линейную зависимость между измеряемым давлением и показаниями. измерительного прибора, Особенность предложенного устройства, дающего возможность создания дифференциальной схемы, заключается в том, что воспринимающее измеряемое давление металлическое ферромагнитное тело выполнсно из двух частей, снабженных каждая отдельной вторичной обмоткой и механически связанных ме кду собой таким образом, что прплагасмос к устройству измеряемое усилие сообщает им деформации IlpOTt480IIoложных знаков.

При одновременном намагничивании обоих тел общим переменным магнитным потоком и при отсутствии внешнего давления переменные э.д. с., индуктирующиеся во вторичных катушках, взаимно компенс 1руются. При наличии внешнего давления действие его на оба тела будет взаимно противоположным. Злектродвижущая сила, индуктируемая в одной из катушек, будет возрастать, а в другой — уменьшаться, в результате чего появится удвоенное разностное напряжение, воздействующее на измерительный прибор. № 68604

На фиг. 1 и, 2 схематически изображены два варианта из числа возможных форм выполнения предлагаемого устройства.

Воспринимающая измеряемое давление магнитная система (фиг. 1) состоит из внутреннего стержня 1 и механически скрепленного с им наружного стакана 2, снабженных общей намагничивающей систему катушкой 8, включенной в сеть переменного тока. Стакан 2 механически скреплен с ярмом 4. Стержень 1 и стакан 2 изготовлены из материала, магнитные свойства которого меняются в зависимости от приложенных механических усилий, напри мер из стали, пермаллоя и т. п.

При нажатии на верхнюю площадку прибора 1а, стержень 1 будет работать на сжатие, а стакан 2 — на растяжение.

Детали 1 и 2 снабжены каждая отдельной обмоткой 5 и 6. Обмотки эти, являющиеся вторичными обмотками трансформатора (первичной обмоткой которого служит катушка 8, а сердечником детали

1 и 2), соединены между собой последовательно и включены дифференциально в цепь измерительного прибора.

В устройстве, изображенном на фиг. 2, деталь 1 выполнена в виде цилиндрического основания с круглым стержнем, конец которого входит в гнездо стакана 2. Обе детали скреплены между собой винтом 7. Между ними зажато магнитно разделяющее их кольцо 8 из немагнитного материала (например, бронзы), На деталь 1 надета намагничивающая систему катушка 8, охваченная извне замыкающим магнитную цепь системы ярмом 4 из пластинчатого железа. Таким образом, путь магнитного потока (по одной стороне ярма) проходит так, как указано пунктирной линией Л.

Сечение стержня детали 1 выбрано таким, чтобы оно было равно сечению тонкостенной части стакана 2, в соответствии с чем плотность магнитного потока, создаваемого в них намагничивающей катушкой 8, будет одинакова. На каждую из деталей 1 и 2 надеты вторичные катушки 5 и 6. Они включены между собой последовательно Hl дифференциально таким образом, чтобы трансформируемые в них переменные э. д. с. были направлены навстречу друг другу, в цепь измерительного прибора 9 (например, детекторного гальванометра). Обмотки катушек

5 и 6 подбираются по числу витков таким образом, чтобы после механической настройки прибора индуктируемые в них э. д. с. были равны по амплитуде, а также по фазе, что достигается автоматически, так как обе катушки работают в одинаковых условиях.

Работает предложенное устройство следующим образом.

Для настройки системы затягивают винт 8; при этом создаются соответствующие механические напряжения на обеих деталях 1 и 2 с той разницей, что деталь 1 будет растягиваться, а деталь 2 — сжиматься (как указано стрелками). В таком состоянии дифференциальная система обмоток 5 и 6 балансируется либо на отсутствие разностного тока в цепи гальванометра 9, либо на наличие предварительного «нулевого» отклонения прибора. Если далее к устройству приложить извне какое-либо измеряемое давление, то во внешнем стакане направление его совпадает с предварительным напряжением, а во внутреннем стержне оно будет обратным имеющемуся растягивающсму напряжению.

Таким образом, получается дифференциально действующая система, в которой под действием измеряемого внешнего давления электрическое напряжение на одной из катушек будет увеличиваться, а на другой — уменьшаться.

Мв 68604

Фиг.2

Редактор С. И. Зотов

Текред А. А. Камыгпникова Корректор В. П. Фомина

Поди. к пеи. 2, III — 62 г

Зак, 262/7

Формат бум. 70 Q 106 / G

Тирам< 200

ЦБТИ при Комитете по делам изобретений н при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д.

Объем 0,26 нзд. л.

Цена 5 коп. открытий

2)6.

Типография, пр. Сапунова, 2.

Предмет изобретения

1. Устройство для измерения механического давления магнитострикционным способом, основанное на использовании явления изменения магнитных свойств металлического тела, воспринимающего измеряемые давления и служащие одновременно в качестве сердечника электрического трансформатора, отличающееся тем, что, с целью обеспечения работы устройства по дифференциальной схеме, указанное металлическое тело выполнено из двух частей, снабженных индикаторными катушками и механически связанных между собой таким образом, что прилагаемое к устройству измеряемое усилие сообщает им деформации противоположных знаков.

2. Форма выполнения устройства по и. 1, отличающаяся тем, что к составленному из двух частей металлическому телу, воспринимаюшему давление, приложено предварительное механическое напряжение для того, чтобы под действием измеряемого усилия механическое напряжение одной из частей возрастало, а другои — уменьшалось.